唐震

【摘要】 就發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，高維信號(hào)、寬帶信號(hào)、高分辨信號(hào)等技術(shù)不斷更新，促使信號(hào)處理進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，信號(hào)采集數(shù)據(jù)增長(zhǎng)率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)增率和信號(hào)處理速度增長(zhǎng)率，逐漸暴露出各種問(wèn)題。面對(duì)此種情況，必須要采取有效的措施，應(yīng)用專業(yè)技術(shù)，來(lái)提高信號(hào)處理效果。本文對(duì)大數(shù)據(jù)背景下信號(hào)處理要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】 大數(shù)據(jù) 信號(hào)處理 信息融合

信號(hào)形式不斷豐富，且由窄帶信號(hào)擴(kuò)展到寬帶信號(hào)，由一維信號(hào)逐漸發(fā)展到高維信號(hào)，在大數(shù)據(jù)背景下信號(hào)處理難度不斷上升。信號(hào)處理現(xiàn)在已經(jīng)由傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到天文、金融、能源、地理科學(xué)以及社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)領(lǐng)域，信號(hào)數(shù)據(jù)具有多樣性與復(fù)雜性特點(diǎn)，想要提高處理效率，必須要對(duì)其進(jìn)行信息融合。

一、多傳感器信息融合分析

多傳感器組網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到智能機(jī)器人、智能車輛系統(tǒng)、安全檢測(cè)、醫(yī)學(xué)成像與診斷等多個(gè)領(lǐng)域。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，并且數(shù)據(jù)在不斷更新，系統(tǒng)通信鏈路數(shù)據(jù)傳輸率要求十分高。并且各種平臺(tái)上多類傳感器會(huì)采集到大量的信息數(shù)據(jù)，內(nèi)容豐富多樣，彼此可以進(jìn)行有效補(bǔ)充，對(duì)于單一傳感節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，大部分?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)確度均在95%以內(nèi)。對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)，相互間信號(hào)數(shù)據(jù)類型差異較大，結(jié)構(gòu)不同、尺度不同，并且具有各式矛盾、內(nèi)容殘缺、重復(fù)冗余等特點(diǎn)。想要從海量的數(shù)據(jù)信息中，提取出有用、實(shí)時(shí)、精確的信息，來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行屬性和特征的判定，必須要對(duì)多種信號(hào)源數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合，是大數(shù)據(jù)背景下提高信號(hào)處理的關(guān)鍵途徑。通過(guò)信息融合方法，來(lái)對(duì)多樣化信息進(jìn)行協(xié)調(diào)使用，對(duì)時(shí)空上互補(bǔ)與冗余的信息進(jìn)行優(yōu)化處理后，準(zhǔn)確判斷檢測(cè)對(duì)象屬性與本質(zhì)，并可進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)性能[1]。常用的數(shù)據(jù)方法有非線性濾波法、卡爾波濾波法、模糊推理法、證據(jù)理論法等。

二、大數(shù)據(jù)背景下信號(hào)處理分析

2.1高速數(shù)字信號(hào)處理

傳感器性能不斷提升，且應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜度更高，要求數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)必須要對(duì)性能進(jìn)行更新，在建立更高信號(hào)處理與I/O帶寬基礎(chǔ)上，還要實(shí)現(xiàn)低功耗以及升級(jí)擴(kuò)展快特點(diǎn)。在大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)據(jù)信號(hào)量持續(xù)增加，高速數(shù)據(jù)傳輸與處理要面臨更大的挑戰(zhàn)，其中高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D）技術(shù)與傳感器性能的提升，可以實(shí)現(xiàn)在更高頻率提取來(lái)有效提取更寬頻信號(hào)，具有更高的分辨率，對(duì)于信號(hào)處理來(lái)說(shuō)，需要有效處理更大帶寬、更多通道和更高數(shù)據(jù)率的原始數(shù)據(jù)。以提高信號(hào)處理效率為目的，需要進(jìn)一步研究多核信號(hào)處理器與高速多處理器互聯(lián)技術(shù)。

2.2高速數(shù)字信號(hào)處理芯片

2.2.1多核DSP芯片

（1）片上多核結(jié)構(gòu)DSP

片上多核技術(shù)即利用總線將多個(gè)DSP有效集成起來(lái)，采用資源復(fù)制的方式，來(lái)提高信號(hào)處理能力?，F(xiàn)在TI，F(xiàn)reescale多款高端DSP芯片便是采用的此種結(jié)構(gòu)形似，例如TI的C665x、C667x系列等[2]。

（2）可重構(gòu)陣列結(jié)構(gòu)DSP

可重構(gòu)陣列結(jié)構(gòu)DSP基于SIMD設(shè)計(jì)理念，將輸入長(zhǎng)數(shù)據(jù)分解成多個(gè)短數(shù)據(jù)，然后采用單指令來(lái)完成操作，可以進(jìn)一步提高處理數(shù)據(jù)密集運(yùn)算的能力。例如TILE64處理器以及XETAL-II處理器。

（3）流體系結(jié)構(gòu)DSP

主要采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，架構(gòu)主要包括指令存儲(chǔ)器、路徑網(wǎng)絡(luò)、處理部件以及輸出部件等幾部分組成。此種結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中，可以實(shí)現(xiàn)高度并行操作，并且可以與現(xiàn)代VLSI技術(shù)具有較高的適應(yīng)度。

2.2.2高性能FPGA芯片

FPGA現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了成本、性能、功耗等多個(gè)方面的更新，并且大幅度的提升了芯片并行處理能力，對(duì)大數(shù)據(jù)背景下信號(hào)處理來(lái)說(shuō)具有重要意義。因此基于90nm集成電路工藝，F(xiàn)PGA已經(jīng)實(shí)現(xiàn)面向DSP應(yīng)用優(yōu)化高端FPGA平臺(tái)的設(shè)計(jì)，有效提高了DSP功能及其互聯(lián)性能。

2.2.3專用ASIC芯片

ASIC集成電路具有一定的設(shè)計(jì)目的，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)特定高速信號(hào)的處理，與常規(guī)集成電路相比，芯片具有功耗低、體積小、性能高、可靠性高以及保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，且有效降低了生產(chǎn)成本。例如Hardcopy系列芯片，集合了FPGA設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，以及ASIC量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，能夠在更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)已經(jīng)通過(guò)FPGA向ASIC的轉(zhuǎn)化，并且在實(shí)際應(yīng)用中所需功耗更低，能夠更好的滿足信息處理需求。

三、結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)背景下，信號(hào)處理將要面臨更大的挑戰(zhàn)，想要有效處理海量數(shù)據(jù)，需要重點(diǎn)研究并實(shí)現(xiàn)信息融合，對(duì)復(fù)雜多源的信息進(jìn)行有效處理，并利用智能傳感網(wǎng)技術(shù)，搭配高速信號(hào)處理技術(shù)，應(yīng)用高速信號(hào)處理芯片，來(lái)提高信號(hào)處理質(zhì)量和效率。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 謝維信，陳曾平，裴繼紅，黃建軍，馮紀(jì)強(qiáng).大數(shù)據(jù)背景下的信號(hào)處理[J].中國(guó)科學(xué)：信息科學(xué)，2013，12：1525-1546.

[2] 李溪，鄭馨，張建琦.大數(shù)據(jù)背景下的信號(hào)發(fā)送與信號(hào)甄別研究[J].情報(bào)科學(xué)，2016，07：46-50.