信息處理與傳輸技術(shù)課件

檢測(cè)技術(shù)中的信息處理與傳輸技術(shù)

檢測(cè)技術(shù)中的信息處理與傳輸技術(shù)1第一節(jié)信息論基礎(chǔ)一、信息(Information)的概念信息的概念消息(Message)

系統(tǒng)傳送的對(duì)象，如語(yǔ)言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信號(hào)(Signal)

消息變換而來(lái)反映消息的電的、光的物理量等第一節(jié)信息論基礎(chǔ)一、信息(Information)的概念2第一節(jié)信息論基礎(chǔ)消息傳遞系統(tǒng)信息是事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不確定性的描述，在消息傳遞系統(tǒng)中實(shí)質(zhì)上傳輸?shù)氖切畔ⅲ嫦⒅皇潜磉_(dá)信息的工具信源信道信宿消息傳遞系統(tǒng)第一節(jié)信息論基礎(chǔ)消息傳遞系統(tǒng)信源信道信宿消息傳遞系統(tǒng)3第一節(jié)信息論基礎(chǔ)信息的度量自信息、熵互信息自信息和熵是對(duì)消息某種統(tǒng)計(jì)特性的一種定量描述。而收信者收到一個(gè)消息以后，其所獲得的信息量(互信息)既與信源的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)，也與信道的特性有關(guān)第一節(jié)信息論基礎(chǔ)信息的度量4第一節(jié)信息論基礎(chǔ)二、信息論研究的內(nèi)容

信息論的研究對(duì)象是消息傳輸系統(tǒng)通信系統(tǒng)模型第一節(jié)信息論基礎(chǔ)二、信息論研究的內(nèi)容通信系統(tǒng)模型5第一節(jié)信息論基礎(chǔ)目前，對(duì)信息論研究的內(nèi)容一般有以下三種理解信息論基礎(chǔ)一般信息論廣義信息論第一節(jié)信息論基礎(chǔ)目前，對(duì)信息論研究的內(nèi)容一般有以下三種理6第一節(jié)信息論基礎(chǔ)三、信息論發(fā)展簡(jiǎn)況

信息論是在長(zhǎng)期的通信工程實(shí)踐和理論研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的第一節(jié)信息論基礎(chǔ)三、信息論發(fā)展簡(jiǎn)況7第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)一、測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)與噪聲一個(gè)可確定信號(hào)指的是一種在未來(lái)任何時(shí)刻均能預(yù)先準(zhǔn)確地確定數(shù)值的信號(hào)在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量系統(tǒng)的輸入信號(hào)都不是確定的，而是隨機(jī)的不希望有的隨機(jī)信號(hào)常稱為噪聲信號(hào)，而不希望有的確定信號(hào)則為干擾信號(hào)第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)一、測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)與噪聲8第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)可確定的和隨機(jī)的信號(hào)第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)可確定的和隨機(jī)的信號(hào)9第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)二、隨機(jī)信號(hào)的處理方法和統(tǒng)計(jì)特征量圖4.2.2隨機(jī)信號(hào)的采樣隨機(jī)信號(hào)的采樣第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)二、隨機(jī)信號(hào)的處理方法和統(tǒng)計(jì)10第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)平均值對(duì)于0到間隔內(nèi)由連續(xù)函數(shù)定義的信號(hào),其平均值是如果信號(hào)由一系列的采樣值表示，其平均值為第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)平均值11第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差它是信號(hào)偏離平均值的平均離散或偏差的量度連續(xù)量條件下，信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差是離散信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)偏差是第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差12第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)概率密度函數(shù)它是信號(hào)值的一個(gè)函數(shù)，是信號(hào)處于某一數(shù)值范圍中的概率的量度

功率譜密度是描述隨機(jī)信號(hào)功率如何分布在不同頻率上分布的量度第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)概率密度函數(shù)13第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)自相關(guān)函數(shù)如果信號(hào)在0到間隔內(nèi)用一個(gè)連續(xù)函數(shù)y(t)定義，那么該連續(xù)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)能用下式計(jì)算第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)自相關(guān)函數(shù)14第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)三、基于隨機(jī)處理的參數(shù)檢測(cè)方法信號(hào)檢測(cè)理論所要解決的核心問(wèn)題就是如何有效地克服噪聲這個(gè)不利因素的影響通信與測(cè)量系統(tǒng)的基本任務(wù)，是在噪聲背景下檢測(cè)信號(hào)的存在并估計(jì)信號(hào)的參量第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)三、基于隨機(jī)處理的參數(shù)檢測(cè)方15第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸

一、信息傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成信息傳遞系統(tǒng)的模型第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸一、信息傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成16第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸二、模擬信息的調(diào)制

概述調(diào)制的目的除了充分利用給定的有限頻率范圍外，還可以抑制傳輸過(guò)程中的干擾調(diào)制技術(shù)主要研究?jī)蓚€(gè)量被傳輸信息的調(diào)制波形、高頻載波第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸二、模擬信息的調(diào)制17第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸調(diào)幅系統(tǒng)雙邊帶調(diào)制一般的幅度調(diào)制單邊帶調(diào)制第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸調(diào)幅系統(tǒng)18第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸調(diào)頻系統(tǒng)通過(guò)改變載波頻率來(lái)調(diào)制被傳送信號(hào)的系統(tǒng)

調(diào)頻過(guò)程第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸調(diào)頻系統(tǒng)調(diào)頻過(guò)程19第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸三、數(shù)字信息的調(diào)制

數(shù)字傳輸系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)差錯(cuò)率與信噪比的關(guān)系第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸三、數(shù)字信息的調(diào)制差錯(cuò)20第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸幅值鍵控調(diào)制方式二進(jìn)制幅值鍵控調(diào)制過(guò)程第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸幅值鍵控調(diào)制方式二進(jìn)制幅21第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸移頻鍵控調(diào)制方式移頻鍵控信號(hào)調(diào)制過(guò)程第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸移頻鍵控調(diào)制方式移頻鍵控22第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸移相鍵控調(diào)制方式二進(jìn)制絕對(duì)移相鍵控信號(hào)第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸移相鍵控調(diào)制方式二進(jìn)制絕23第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范一、信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化

信息標(biāo)準(zhǔn)化的意義信息裝置傳遞信息的儀器、儀表，廣義地講稱為裝置，也稱為信息裝置信息裝置大致可分為六大類信息獲取類第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范一、信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化24第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范信息轉(zhuǎn)換類信息顯示類信息處理類信息傳送類信息執(zhí)行類只有信息標(biāo)準(zhǔn)化，上述各類儀器、儀表才可供選用，才能連成系統(tǒng)第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范信息轉(zhuǎn)換類25第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)信息制及傳遞方式目前，在我國(guó)的自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)領(lǐng)域中所采用的單元組合儀表，信息制的信息傳輸方式是電流傳送—電壓接收的并聯(lián)制，它采用4～20

mA（DC），這是目前國(guó)際上通用的信息制，這種信息制的特點(diǎn)是不以零為起點(diǎn)第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)信息制及傳遞方式26第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范采用這種傳輸方式的儀表連接如下圖DDZ-Ⅲ型儀表信號(hào)傳輸信號(hào)示意圖第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范采用這種傳輸方式的儀表連接如27第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范集散型控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)公路集散型控制系統(tǒng)的級(jí)間聯(lián)系圖第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范集散型控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)公路集28第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范數(shù)據(jù)公路的控制過(guò)程數(shù)據(jù)公路的控制過(guò)程劃分為四個(gè)階段線路占有階段數(shù)據(jù)傳輸階段受信回答階段線路釋放階段第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范數(shù)據(jù)公路的控制過(guò)程29第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范二、現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字通訊規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用微處理器引入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)宇通信能力，采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線等作為總線，把多個(gè)測(cè)量控制儀表連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范二、現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字通訊規(guī)范30檢測(cè)技術(shù)中的信息處理與傳輸技術(shù)

檢測(cè)技術(shù)中的信息處理與傳輸技術(shù)31第一節(jié)信息論基礎(chǔ)一、信息(Information)的概念信息的概念消息(Message)

系統(tǒng)傳送的對(duì)象，如語(yǔ)言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信號(hào)(Signal)

消息變換而來(lái)反映消息的電的、光的物理量等第一節(jié)信息論基礎(chǔ)一、信息(Information)的概念32第一節(jié)信息論基礎(chǔ)消息傳遞系統(tǒng)信息是事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不確定性的描述，在消息傳遞系統(tǒng)中實(shí)質(zhì)上傳輸?shù)氖切畔ⅲ嫦⒅皇潜磉_(dá)信息的工具信源信道信宿消息傳遞系統(tǒng)第一節(jié)信息論基礎(chǔ)消息傳遞系統(tǒng)信源信道信宿消息傳遞系統(tǒng)33第一節(jié)信息論基礎(chǔ)信息的度量自信息、熵互信息自信息和熵是對(duì)消息某種統(tǒng)計(jì)特性的一種定量描述。而收信者收到一個(gè)消息以后，其所獲得的信息量(互信息)既與信源的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)，也與信道的特性有關(guān)第一節(jié)信息論基礎(chǔ)信息的度量34第一節(jié)信息論基礎(chǔ)二、信息論研究的內(nèi)容

信息論的研究對(duì)象是消息傳輸系統(tǒng)通信系統(tǒng)模型第一節(jié)信息論基礎(chǔ)二、信息論研究的內(nèi)容通信系統(tǒng)模型35第一節(jié)信息論基礎(chǔ)目前，對(duì)信息論研究的內(nèi)容一般有以下三種理解信息論基礎(chǔ)一般信息論廣義信息論第一節(jié)信息論基礎(chǔ)目前，對(duì)信息論研究的內(nèi)容一般有以下三種理36第一節(jié)信息論基礎(chǔ)三、信息論發(fā)展簡(jiǎn)況

信息論是在長(zhǎng)期的通信工程實(shí)踐和理論研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的第一節(jié)信息論基礎(chǔ)三、信息論發(fā)展簡(jiǎn)況37第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)一、測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)與噪聲一個(gè)可確定信號(hào)指的是一種在未來(lái)任何時(shí)刻均能預(yù)先準(zhǔn)確地確定數(shù)值的信號(hào)在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量系統(tǒng)的輸入信號(hào)都不是確定的，而是隨機(jī)的不希望有的隨機(jī)信號(hào)常稱為噪聲信號(hào)，而不希望有的確定信號(hào)則為干擾信號(hào)第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)一、測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)與噪聲38第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)可確定的和隨機(jī)的信號(hào)第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)可確定的和隨機(jī)的信號(hào)39第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)二、隨機(jī)信號(hào)的處理方法和統(tǒng)計(jì)特征量圖4.2.2隨機(jī)信號(hào)的采樣隨機(jī)信號(hào)的采樣第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)二、隨機(jī)信號(hào)的處理方法和統(tǒng)計(jì)40第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)平均值對(duì)于0到間隔內(nèi)由連續(xù)函數(shù)定義的信號(hào),其平均值是如果信號(hào)由一系列的采樣值表示，其平均值為第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)平均值41第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差它是信號(hào)偏離平均值的平均離散或偏差的量度連續(xù)量條件下，信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差是離散信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)偏差是第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差42第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)概率密度函數(shù)它是信號(hào)值的一個(gè)函數(shù)，是信號(hào)處于某一數(shù)值范圍中的概率的量度

功率譜密度是描述隨機(jī)信號(hào)功率如何分布在不同頻率上分布的量度第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)概率密度函數(shù)43第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)自相關(guān)函數(shù)如果信號(hào)在0到間隔內(nèi)用一個(gè)連續(xù)函數(shù)y(t)定義，那么該連續(xù)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)能用下式計(jì)算第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)自相關(guān)函數(shù)44第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)三、基于隨機(jī)處理的參數(shù)檢測(cè)方法信號(hào)檢測(cè)理論所要解決的核心問(wèn)題就是如何有效地克服噪聲這個(gè)不利因素的影響通信與測(cè)量系統(tǒng)的基本任務(wù)，是在噪聲背景下檢測(cè)信號(hào)的存在并估計(jì)信號(hào)的參量第二節(jié)自動(dòng)檢測(cè)中的信號(hào)處理技術(shù)三、基于隨機(jī)處理的參數(shù)檢測(cè)方45第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸

一、信息傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成信息傳遞系統(tǒng)的模型第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸一、信息傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成46第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸二、模擬信息的調(diào)制

概述調(diào)制的目的除了充分利用給定的有限頻率范圍外，還可以抑制傳輸過(guò)程中的干擾調(diào)制技術(shù)主要研究?jī)蓚€(gè)量被傳輸信息的調(diào)制波形、高頻載波第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸二、模擬信息的調(diào)制47第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸調(diào)幅系統(tǒng)雙邊帶調(diào)制一般的幅度調(diào)制單邊帶調(diào)制第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸調(diào)幅系統(tǒng)48第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸調(diào)頻系統(tǒng)通過(guò)改變載波頻率來(lái)調(diào)制被傳送信號(hào)的系統(tǒng)

調(diào)頻過(guò)程第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸調(diào)頻系統(tǒng)調(diào)頻過(guò)程49第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸三、數(shù)字信息的調(diào)制

數(shù)字傳輸系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)差錯(cuò)率與信噪比的關(guān)系第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸三、數(shù)字信息的調(diào)制差錯(cuò)50第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸幅值鍵控調(diào)制方式二進(jìn)制幅值鍵控調(diào)制過(guò)程第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸幅值鍵控調(diào)制方式二進(jìn)制幅51第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸移頻鍵控調(diào)制方式移頻鍵控信號(hào)調(diào)制過(guò)程第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸移頻鍵控調(diào)制方式移頻鍵控52第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸移相鍵控調(diào)制方式二進(jìn)制絕對(duì)移相鍵控信號(hào)第三節(jié)自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中的信息傳輸移相鍵控調(diào)制方式二進(jìn)制絕53第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范一、信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化

信息標(biāo)準(zhǔn)化的意義信息裝置傳遞信息的儀器、儀表，廣義地講稱為裝置，也稱為信息裝置信息裝置大致可分為六大類信息獲取類第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范一、信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化54第四節(jié)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)化與國(guó)際規(guī)范信息轉(zhuǎn)換類信息顯示類信息處理類信息傳送類信息執(zhí)行類只有信息標(biāo)準(zhǔn)化，上述各類儀器、儀表才可供選用，才能連