信息处理与传输技术

控制科学与工程学系检测技术中的信息处理与传输技术控制科学与工程学系第一节信息论基础一、信息(Information)的概念信息的概念消息(Message)系统传送的对象，如语言、文字、图像、数据等信号(Signal)消息变换而来反映消息的电的、光的物理量等控制科学与工程学系第一节信息论基础消息传递系统信息是事物运动状态的不确定性的描述，在消息传递系统中实质上传输的是信息，面消息只是表达信息的工具信源信道信宿消息传递系统控制科学与工程学系第一节信息论基础信息的度量自信息、熵互信息自信息和熵是对消息某种统计特性的一种定量描述。而收信者收到一个消息以后，其所获得的信息量(互信息)既与信源的先验统计特性有关，也与信道的特性有关控制科学与工程学系第一节信息论基础二、信息论研究的内容信息论的研究对象是消息传输系统通信系统模型控制科学与工程学系第一节信息论基础目前，对信息论研究的内容一般有以下三种理解信息论基础一般信息论广义信息论控制科学与工程学系第一节信息论基础三、信息论发展简况信息论是在长期的通信工程实践和理论研究的基础上发展起来的控制科学与工程学系第二节自动检测中的信号处理技术一、测量系统的信号与噪声一个可确定信号指的是一种在未来任何时刻均能预先准确地确定数值的信号在实际测量中，测量系统的输入信号都不是确定的，而是随机的不希望有的随机信号常称为噪声信号，而不希望有的确定信号则为干扰信号控制科学与工程学系第二节自动检测中的信号处理技术可确定的和随机的信号控制科学与工程学系第二节自动检测中的信号处理技术二、随机信号的处理方法和统计特征量图4.2.2随机信号的采样随机信号的采样控制科学与工程学系第二节自动检测中的信号处理技术平均值对于0到间隔内由连续函数定义的信号,其平均值是如果信号由一系列的采样值表示，其平均值为ydttyTyTo00)(10T)(tyiyNiiyNy11控制科学与工程学系第二节自动检测中的信号处理技术标准偏差它是信号偏离平均值的平均离散或偏差的量度连续量条件下，信号的标准偏差是离散信号，标准偏差是dtytyTT20020)(1212)(1yyNNii控制科学与工程学系第二节自动检测中的信号处理技术概率密度函数它是信号值的一个函数，是信号处于某一数值范围中的概率的量度功率谱密度是描述随机信号功率如何分布在不同频率上分布的量度)(ypy)(控制科学与工程学系第二节自动检测中的信号处理技术自相关函数如果信号在0到间隔内用一个连续函数y(t)定义，那么该连续信号的自相关函数能用下式计算0T)(yyR0000d)()(1lim)(TTyyttytyTR控制科学与工程学系第二节自动检测中的信号处理技术三、基于随机处理的参数检测方法信号检测理论所要解决的核心问题就是如何有效地克服噪声这个不利因素的影响通信与测量系统的基本任务，是在噪声背景下检测信号的存在并估计信号的参量控制科学与工程学系第三节自动检测与控制系统中的信息传输一、信息传输系统的构成信息传递系统的模型控制科学与工程学系第三节自动检测与控制系统中的信息传输二、模拟信息的调制概述调制的目的除了充分利用给定的有限频率范围外，还可以抑制传输过程中的干扰调制技术主要研究两个量被传输信息的调制波形、高频载波控制科学与工程学系第三节自动检测与控制系统中的信息传输调幅系统双边带调制一般的幅度调制单边带调制控制科学与工程学系第三节自动检测与控制系统中的信息传输调频系统通过改变载波频率来调制被传送信号的系统调频过程控制科学与工程学系第三节自动检测与控制系统中的信息传输三、数字信息的调制数字传输系统的质量指标差错率与信噪比的关系控制科学与工程学系第三节自动检测与控制系统中的信息传输幅值键控调制方式二进制幅值键控调制过程控制科学与工程学系第三节自动检测与控制系统中的信息传输移频键控调制方式移频键控信号调制过程控制科学与工程学系第三节自动检测与控制系统中的信息传输移相键控调制方式二进制绝对移相键控信号控制科学与工程学系第四节信息传输标准化与国际规范一、信息传输的标准化信息标准化的意义信息装置传递信息的仪器、仪表，广义地讲称为装置，也称为信息装置信息装置大致可分为六大类信息获取类控制科学与工程学系第四节信息传输标准化与国际规范信息转换类信息显示类信息处理类信息传送类信息执行类只有信息标准化，上述各类仪器、仪表才可供选用，才能连成系统控制科学与工程学系第四节信息传输标准化与国际规范标准信息制及传递方式目前，在我国的自动检测和控制系统领域中所采用的单元组合仪表，信息制的信息传输方式是电流传送—电压接收的并联制，它采用4～20mA（DC），这是目前国际上通用的信息制，这种信息制的特点是不以零为起点控制科学与工程学系第四节信息传输标准化与国际规范采用这种传输方式的仪表连接如下图DDZ-Ⅲ型仪表信号传输信号示意图控制科学与工程学系第四节信息传输标准化与国际规范集散型控制系统中的数据公路集散型控制系统的级间联系图控制科学与工程学系第四节信息传输标准化与国际规范数据公路的控制过程数据公路的控制过程划分为四个阶段线路占有阶段数据传输阶段受信回答阶段线路释放阶段控制科学与工程学系第四节信息传输标准化与国际规范二、现场总线数字通讯规范现场总线技术将专用微处理器引入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数宇通信能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统