dsp论文怎么写

数字化家庭是未来智能小区系统的基本单元。所谓“数字化家庭”就是基于家庭内部提供覆盖整个家庭的智能化服务，包括数据通信、家庭娱乐和信息家电控制功能。数字化家庭设计的一项主要内容是通信功能的实现，包括家庭与外界的通信及家庭内部相关设施之间的通信。从现在的发展来看，外部的通信主要通过宽带接入。intenet，而家庭内部的通信，笔者采用目前比较具有竞争力的蓝牙(bluetootlh)无线接入技术。传统的数字化家庭采用pc进行总体控制，缺乏人性化。笔者根据人工情感的思想设计一种配备多种外部传感器的智能机器人，将此智能机器人视作家庭成员，通过它实现对数字化家庭的控制。本文主要就智能机器人在数字化家庭医疗保健方面的应用进行模型设计，在智能机器人与医疗仪器和控制pc的通信采用蓝牙技术。整个系统的成本较低，功能较为全面，扩展应用非常广阔，具有极大的市场潜力。2 智能机器人的总体设计2．1 智能机器人的多传感器系统机器人智能技术中最为重要的相关领域是机器人的多感觉系统和多传感信息的集成与融合[1]，统称为智能系统的硬件和软件部分。视觉、听觉、力觉、触觉等外部传感器和机器人各关节的内部传感器信息融合使用，可使机器人完成实时图像传输、语音识别、景物辨别、定位、自动避障、目标物探测等重要功能；给机器人加上相关的医疗模块(ccd、camera、立体麦克风、图像采集卡等)和专用医疗传感器部件，再加上医疗专家系统就可以实现医疗保健和远程医疗监护功能。智能机器人的多传感器系统框图如图1所示。2．2 智能机器人控制系统机器人控制系统包含2部分：一是上位机，一般采用pc，它完成机器人的运动轨迹规划、传感器信息融合控制算法、视觉处理、人机接口及远程处理等任务；二是下位机，一般采用多单片机系统或dsp等作为控制器的核心部件，完成电机伺服控制、反馈处理、图像处理、语音识别和通信接口等功能。如果采用多单片机系统作为下位机，每个处理器完成单一任务，通过信息交换和相互协调完成总体系统功能，但其在信号处理能力上明显有所欠缺。由于dsp擅长对信号的处理，而且对此智能机器人来说经常需要信号处理、图像处理和语音识别，所以采用dsp作为智能机器人控制系统的控制器[2]。控制系统以dsp(tms320c54x)为核心部件，由蓝牙无线通信、gsm无线通信(支持gprs)、电机驱动、数字罗盘、感觉功能传感器(视觉和听觉等)、医疗传感器和多选一串口通信(rs-232)模块等组成，控制系统框图如图2所示。 (1)系统通过驱动电机和转向电机控制机器人的运动，转向电机利用数字罗盘的信息作为反馈量进行pid控制。(2)采用爱立信(ericsson)公司的rokl01007型电路作为蓝牙无线通信模块，实现智能机器人与上位机pc的通信和与其他基于蓝牙模块的医疗保健仪器的通信。(3)支持gprs的gsm无线通信模块支持数据、语音、短信息和传真服务，采用手机通信方式与远端医疗监控中心通信。(4)由于tms320c54x只有1个串行口，而蓝牙模块、gsm无线模块、数字罗盘和视觉听觉等感觉功能传感器模块都是采用rs一232异步串行通信，所以必须设计1个多选一串口通信模块进行转换处理。当tms320c54x需要蓝牙无线通信模块的数据时通过电路选通；当t~ms320c54x需要某个传感器模块的数据时，关断上次无线通信模块的选通，同时选通该次传感器模块。这样，各个模块就完成了与1~ms320c54x的串口通信。3 主要医疗保健功能的实现智能机器人对于数字化家庭的医疗保健可以提供如下的服务：(1)医疗监护通过集成有蓝牙模块的医疗传感器对家庭成员的主要生理参数如心电、血压、体温、呼吸和血氧饱和度等进行实时检测，通过机器人的处理系统提供本地结果。(2)远程诊断和会诊通过机器人的视觉和听觉等感觉功能，将采集的视频、音频等数据结合各项生理参数数据传给远程医疗中心，由医疗中心的专家进行远程监控，结合医疗专家系统对家庭成员的健康状况进行会诊，即提供望(视频)、闻、问(音频)、切(各项生理参数)的服务[3]。3．1机器人视觉与视频信号的传输机器人采集的视频信号有2种作用：提供机器人视觉；将采集到的家庭成员的静态图像和动态画面传给远程医疗中心。机器人视觉的作用是从3维环境图像中获得所需的信息并构造出环境对象的明确而有意义的描述。视觉包括3个过程：(1)图像获取。通过视觉传感器(立体影像的ccd camera)将3维环境图像转换为电信号。(2)图像处理。图像到图像的变换，如特征提取。(3)图像理解。在处理的基础上给出环境描述。通过视频信号的传输，远程医疗中心的医生可以实时了解家庭成员的身体状况和精神状态。智能机器人根据医生的需要捕捉适合医疗保健和诊断需求的图像，有选择地传输高分辨率和低分辨率的图像。在医疗保健的过程中，对于图像传送有2种不同条件的需求：(1)医生观察家庭成员的皮肤、嘴唇、舌面、指甲和面部表情的颜色时，需要传送静态高清晰度彩色图像；采用的方法是间隔一段时间(例如5分钟)传送1幅高清晰度静态图像。(2)医生借助动态画面查看家庭成员的身体移动能力时，可以传送分辨率较低和尺寸较小的图像，采用的方法是进行合理的压缩和恢复以保证实时性。3．2机器人听觉与音频信号的传输机器人采集的音频信号也有2种作用：一是提供机器人听觉；二是借助于音频信号，家庭成员可以和医生进行沟通，医生可以了解家庭成员的健康状况和心态。音频信号的传输为医生对家庭成员进行医疗保健提供了语言交流的途径。机器人听觉是语音识别技术，医疗保健智能机器人带有各种声交互系统，能够按照家庭成员的命令进行医疗测试和监护，还可以按照家庭成员的命令做家务、控制数字化家电和照看病人等。声音的获取采用多个立体麦克风。由于声音的频率范围大约是300hz一3400hz，过高或过低频率的声音在一般情况下是不需要传输的，所以只用传送频率范围在1000hz-3000hz的声音，医生和家庭成员就可以进行正常的交流，从而可以降低传输音频信号所占用的带宽，再采用合适的通信音频压缩协议即可满足实时音频的要求。智能机器人的听觉系统如图3所示。3．3各项生理信息的采集与传输传统检测设备通过有线方式连到人体上进行生理信息的采集，各种连线容易使病人心情紧张，从而导致检测到的数据不准确。使用蓝牙技术可以很好地解决这个问题，带有蓝牙模块的医疗微型传感器安置在家庭成员身上，尽量使其不对人体正常活动产生干扰，再通过蓝牙技术将采集的数据传输到接收设备并对其进行处理。在智能机器人上安装1个带有蓝牙模块的探测器作为接收设备，各种医疗传感器将采集到的生理信息数据通过蓝牙模块传输到探测器，探测器有2种工作方式：一是将数据交给智能机器人处理，提供本地结果；二是与internet连接(也可以通过gsm无线模块直接发回)，通过将数据传输到远程医疗中心，达到医疗保健与远程监护的目的。视频和音频数据的传输也采用这种方式。智能机器人的数据传输系统如图4所示。4 蓝牙模块的应用4．1蓝牙技术概况蓝牙技术[4]是用于替代电缆或连线的短距离无线通信技术。它的载波选用全球公用的2．4ghz(实际射频通道为f=2402 k×1mhz，k=0，1，2，…，78)ism频带，并采用跳频方式来扩展频带，跳频速率为1600跳/s。可得到79个1mhz带宽的信道。蓝牙设备采用gfsk调制技术，通信速率为1mbit/s，实际有效速率最高可达721kbit/s，通信距离为10m，发射功率为1mw；当发射功率为100mw时，通信距离可达100m，可以满足数字化家庭的需要。4．2蓝牙模块rokl01007型蓝牙模块[5]是爱立信公司推出的适合于短距离通信的无线基带模块。它的集成度高、功耗小(射频功率为1mw)，支持所有的蓝牙协议，可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中。该模块包括基带控制器、无线收发器、闪存、电源管理模块和时钟5个功能模块，可提供高至hci(主机控制接口)层的功能。单个蓝牙模块的结构如图5所示。4．3主，从设备硬件组成蓝牙技术支持点到点ppp(point-t0-point pro-tocol)和点对多点的通信，用无线方式将若干蓝牙设备连接成1个微微网[6]。每个微微网由1个主设备(master)和若干个从设备(slave)组成，从设备最多为7台。主设备负责通信协议的动作，mac地址用3位来表示，即在1个微微网内可寻址8个设备(互联的设备数量实际是没有限制的，只不过在同一时刻只能激活8个，其中1个为主，7个为从)。从设备受控于主设备。所有设备单元均采用同一跳频序列。将带有蓝牙模块的微型医疗传感器作为从设备，将智能机器人上的带有蓝牙模块的探测器作为主设备。主从设备的硬件主要包括天线单元、功率放大模块、蓝牙模块、嵌入式微处理器系统、接口电路及一些辅助电路。主设备是整个蓝牙的核心部分，要完成各种不同通信协议之间的转换和信息共享，以及同外部通信之间的数据交换功能，同时还负责对各个从设备的管理和控制。5 结束语随着社会的进步，经济的发展和人民生活水平的提高，越来越多的人需要家庭医疗保健服务。文中提出的应用于数字化家庭医疗保健服务的智能机器人系统的功能较为全面，且在家用智能机器人、基于蓝牙技术的智能家居和数字化医院等方面的拓展应用非常广阔，具有极大的市场潜力。

数字信号处理是一个高度发展的领域,是属于最先进的电子系统.应用于例如移动通信系统, mp3/cd/dvd-players和医疗领域里关于心脏起搏器的应用,助听器的应用及各种实例算法不同类型的滤波器, 编码和图像识别.DSP往往针对于一个有实时性要求的系统,这就为某些数字信号处理构筑了一个“单片机”. DSP标准处理器的发展到涵盖了广泛的应用,因此,在在许多系统和要求有高度的灵活性的处理能力的器件上应用广泛.但是,对DSP芯片有很多特定规范,例如吞吐量和功耗的需求,这需要特定应用的体系结构. 标准信号处理器及其与其他解决方案讨论的内容是: 1 . 表征和代表性的信号处理算法:信号流,数据流和依赖图的概念和迭代方向. 2 . 建筑转化的概念,时序,流水线和并行处理的高吞吐量和/或低功耗. 不同类型的结构,如时间复用和硬件映射和如何变换,可他们之间使用 观念的展开和折叠. 3 . 变换算法如何复杂算法可以降低,从而达到更有效地实施,通过概念 强度折减. 4 . 不同的编码体系,他们如何使用,如何影响执行绩效.

可见光通信系统具有十分广阔的应用前景。下面是我为大家精心推荐的可见光通信技术论文，希望能够对您有所帮助。

室内LED可见光通信技术分析

摘 要：本文主要分析了LED可见光通信的基本原理及关键技术，然后就LED可见光通信的未来应用进行展望，以期促进LED可见光通信技术的发展与完善。

关键词：室内LED;可见光通信;应用展望

中图分类号：TN929 文献标识码：A

LED可见光通信系统具有十分广阔的应用前景。但当前LED可见光通信技术还不够成熟，距离商用还有一定差距，仍需要我们不断加强研究以进一步优化系统的各项性能。

一、室内LED可见光通信原理简介

室内LED可见光通信的基本原理是利用灯光的“明”和“暗”来分别表示数字信号“0”和“1”，然后将广播、图像、音频、影像等待发射的信息调制后加载到LED灯光上，通过LED灯光的高频闪烁将信号传送出去。由于LED响应速度极快，不会对人眼造成影响，因此能够在正常照明的同时实现无线通信功能。在信号接收端一般设置有光电探测元件，可以对接收到的可见光信号进行放大和解调处理，进而将其重新还原成广播、音频、影像等信号。

二、室内LED可见光通信的关键技术

1.光源布局

一般情况下，光源布局要考虑两点：一是组成阵列光源的内部LED灯的数量及排列方式;二是整个室内LED光源的分布。在室内光源设计中，为满足国际照明标准，通常将LED光源设计为白光LED阵列形式，构成各LED阵列的LED个数由LED间隔大小决定，而间隔大小需要综合考虑中心区域的光强度。在LED排列问题上，则要充分考虑信号接收面的照度要求与光强分布。同时在设计LED数量及排列时，还要考虑码间串扰问题。为提高通信质量，还应结合房间大小及内部设施陈列，尽量使室内同一水平面上的光功率保持一致，防止出现通信死角。此外，考虑到行人、设施等造成的遮挡，不可避免地会产生一些阴影区，对此可通过增加光源数量来减少阴影效应，但过多的光路径又会引发严重的码间干扰，因此根据室内实际情况科学设计LED阵列光源是提高通信效果的关键。

2.驱动电路优化

LED可见光通信系统设计中有一个非常重要的参数――调制带宽，它直接影响着LED调制能力的高低，进而决定着无线光通信系统的传输速率。调制带宽通常取决于有源区载流子复合寿命与PN结电容，在LED制造过程中，普遍采取的措施为减少载流子复合寿命与控制寄生电容，或者使用多芯片型白光LED，除此之外，通过对驱动电路进行优化设计也能有效地提升调制带宽。在综合电磁、噪声、温漂、光功率补偿等干扰因素的基础上，LED可见光高速调制驱动电路可设计为以下形式，如图1所示。

其中，BG代表晶体管，Dz代表稳压二极管，BG1与BG2构成发射极耦合式开关，BG3和Dz构成恒流源电路，能够稳定地为LED支路供应驱动电流。又因为此电路超出了线性范围工作，就算输入端过激励，也不会出现饱和，故开关速率十分高，理论上这种电路可实现300Mb/s的信号调制。

3. OFDM技术

OFDM即正交频分复用，该技术的主要原理就是把高速串行数据转变为相对低速的多路并行数据，然后分别对不同的载波加以调制。OFDM技术拥有极强的抗多径能力，如今已在高速无线通信中得到了普及应用。在LED可见光通信中，由于多路径会导致码间干扰，严重影响系统传输速率，因此通过引入OFDM技术来控制码间干扰是一个十分理想的选择。

目前，已有研?a href="/" target="_blank">咳嗽闭攵设FDM在LED可见光通信中的应用提出了一些可行方案，其中比较成熟的一种方案如下：该方案由LED照明阵列、电力线调制器、OFDM解调器3部分构成，信源电信号在发射端完成OFDM编码，并通过一直流偏置实现对LED光源的调制。经调制的光信号在接收端完成解调，并通过提取导频信号实现对信道状态的实时监测和更新。OFDM应用于无线光通信系统时，需要将高速串行数据以并行方式调制到多个正交子载波上，以减少码速率、消除码间干扰，同时还要在各OFDM符号间添加保护间隔，以彻底除去残余的码间干扰。

4.信道编码技术

赵俊、陈长缨研发了一种能够用于LED可见光通信的mBnB分组编码技术。该技术所采用的分组码在通信领域中已有十分广泛的应用，通俗而言，就是把原始信息码字以m比特为单位加以分组，并按照特定规则，以另外每组为n比特的码字进行表示，最后将新得到的分组用NRZ或RZ码的格式传输出去。其中，m>n，且两者都是正整数，通常n=m+1。目前比较常见的编码形式有1B2B、3B4B、6B8B等。这种编码技术的优点如下：一是功率谱的形状相对较好;二是消除了基线漂移现象;三是能够稳定地进行误码监测和字同步。已有研究表明，6B8B编码的光信号在～距离内的通信十分稳定，不会因LED数量、串口模块分频等因素而受到显著影响。采用6B8B编码，能够在确保信号高速传输的基础上，使通信距离突破。

5.分集接收技术

分集接收的基本原理就是在接收机上设置多个方向的光电探测元件，并对不同方向上探测到的信号加以对比分析，然后选择其中信噪比最大的信号来完成通信，该技术在解决码间干扰和抗阴影效应方面具有良好的表现。在设计分集接收电路时，需要按照信号传输速率的高低将其分成两类：在通信速率较低的情况下(一般将100M以下作为低速率)，使用低速率分集接收装置，即直接对多个信号进行叠加，从整体上增强信号功率。在传输速率较高的情况下，考虑到码间干扰问题，无法对信号进行简单叠加，需要增加一个专门的控制电路来进行信号评估和选择。通常而言，在高速通信过程中，直射链接方向的信噪比最高，因此优先将最贴近直射链接的方向作为信号接收方向。在采用分集接收技术的光接收机上，探测器尽可能均匀地分布在一个半球面上，从而能够以较少的探测器数量实现多个方向上的稳定接收效果，除非接收机被整个遮挡才有可能出现信号中断。

6.自适应传输技术

自适应传输技术能够有效克服LED可见光通信中的信噪比波动问题。在自适应收发器的发射端，有一个专门的DSP(信号处理器)负责机电定向系统的实时控制。DSP在通信系统中的普及和应用，在一定程度上改善了系统的信噪比，并且灵活性更强。同时，对于白噪声、多路径干扰等，也能够通过相应的信号处理手段加以解决。在自适应收发器的接收端，由于使用了单一的光电检测器，使得光前端设计大大简化，并通过某种定向机制使光能量作用于单个信道，从而减小了接收端视场，有效避免了环境噪声对通信稳定性的干扰，增强了系统对多路径畸变的抵抗能力。

三、LED可见光通信技术的应用展望

LED可见光通信技术有着十分广阔的应用前景，只要是基于LED的照明和指示装置均可以通过增加通信功能而获得一些全新的用途。例如，在博物馆中，可以在LED指示灯中加载相关展品的解说信号，只要游客携带了具有可见光通信功能的移动设备，就能随时获取展品的解说信息;在LED大屏幕或广告牌上加载相应的信号后，人们可以直接用手机等设备下载屏幕上的内容和信息，如广告信息、交通信息等;在车辆照明领域，可以为汽车前照灯增加信息传输功能，将车辆载重、车牌号、车速等信息自动发送到各类交通监测装置上，轻松完成缴费、登记、测速等功能，极大地方便了车辆信息的采集和管理，同时车辆尾灯也可用于向后面的车辆发送刹车、路况等信息，从而大大提高交通运输的安全性。

结语

LED可见光通信技术不占用无线频谱资源，可以直接对无处不在的照明灯光加以利用，在节能环保的同时实现高速无线通信功能。但目前该技术仍处于实验研究阶段，虽然研究人员已经针对光源布局、驱动电路优化、OFDM、信道编码等进行了大量的研究工作，但依然有一些技术难关亟待人们去攻克，相信在研究人员的不懈努力之下，LED可见光通信技术必将在未来社会中大放光彩。

参考文献

[1]秦岭，巨永锋，杜永兴，等.智能交通中新型可见光通信系统性能研究[J].公路交通科技，2016，33(7)：114-118.

[2]亓沂滨，陈津.基于led的光通信系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2016(14)：51-52.

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