CN106067819A - 一种基于分量式矩阵算法的信号处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分量式矩阵算法的信号处理系统，包括至少一个数字接收器、至少一个模数转换器、至少一个数字信号处理器、至少一个数字发送器、至少一个数模转换器、MCU、外围设备传感器；数字信号处理器分别与数字接收器、模数转换器、MCU、数字发送器、数模转换器连接，MCU与外围设备传感器连接；数字信号处理器用于根据MCU的指示控制将输入信号采用分量式矩阵算法进行合成输出；MCU用于控制所述数字信号处理器实现多种混合传输方式。本发明方便对所有设备集中控制，实现对信号传输最直接、最直观的实时监控，对输入信号模拟分量、合成输出，不仅提高了信号的抗干扰能力，而且实现高质量传输，大大降低了施工的难度和成本。

Description

一种基于分量式矩阵算法的信号处理系统
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种基于分量式矩阵算法的信号处理系统。
背景技术
随着电声技术的发展，无论是专业设备还是民用设备，种类都越来越多，政府、企业、学校、娱乐场、报告厅、会议室、录音室、KTV、酒吧、歌舞厅、现场舞台、体育场等不同的场所使用的设备都各不相同。
另外，随着数字技术应用得越来越广泛，各种数字接口和线缆都在应用，不同接口和线缆不通用，即使是同种设备，它的接口也不一定相同，例如常见接口有：XLR、TRS、TS、RCA、3.5mm电话插头、BNC等，常见线缆有：话筒线、MIDI线、音箱线、USB线、S/PDIF线、TDIF线、光纤等。
以上是目前比较常见的一些接口、线缆，实际上随着技术的不断进步，尤其是数字音频，不断有新的音频标准和协议制定出来，在物理接口的实现方面更是五花八门。
由此可见，现有技术中不同设备间的信号传输存在着如下缺点：
信号传输方式单一，只能一对一传输，要想传输到其他设备需要插拔线缆,甚至需要转换器；
信号传输类型单一，只能同种接口传输，模拟只能对模拟传输，数字只能对数字传输；
信号传输容易受干扰、传输有延时；
施工线缆种类繁多，线路布置复杂，故障排查困难。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中信号传输有局限性的技术问题，本发明提出了一种基于分量式矩阵算法的信号处理系统。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种基于分量式矩阵算法的信号处理系统，包括至少一个数字接收器、至少一个模数转换器、至少一个数字信号处理器、至少一个数字发送器、至少一个数模转换器、MCU、外围设备传感器；
所述数字信号处理器分别与数字接收器、模数转换器、MCU、数字发送器、数模转换器连接，所述MCU与所述外围设备传感器连接；
所述数字接收器用于接收各种数字信号并将各种数字信号转换成同种数字信号传送给数字信号处理器；
所述模数转换器用于接收各种模拟信号并将各种模拟信号转换成同种数字信号传送给数字信号处理器；
所述数字信号处理器用于根据MCU的指示控制将输入信号采用分量式矩阵算法进行合成输出；
所述MCU用于控制所述数字信号处理器实现多种混合传输方式；
所述数字发送器用于将数字信号处理器输出的数字信号转换成需要的数字信号进行输出；
所述数模转换器用于将数字信号处理器输出的数字信号转换成需要的模拟信号进行输出；
所述外围设备传感器用于用户按照需要进行操作从而控制MCU进而控制数字信号处理器选择合适的传输方式。
进一步地，所述外围设备传感器为人机界面。
进一步地，基于分量式矩阵算法的信号处理系统还包括通信模块、外部控制设备，所述通信模块分别与MCU、外部控制设备连接，所述外部控制设备用于通过通信模块传输控制信号从而控制MCU进而控制数字信号处理器选择合适的传输方式。
进一步地，所述通信模块包括通信端口、无线模块，所述外部控制设备包括中控、手机、PC。
进一步地，所述分量式矩阵算法包括信号处理算法、信号分量算法和信号合成输出算法。
进一步地，所述信号处理算法包括如下步骤：
S11、采集信号处理信息；
S12、根据信号处理信息进行信号处理，所述信号处理包括均衡技术处理、噪声门技术处理、压缩技术处理。
进一步地，所述信号分量算法包括如下步骤：
S21、采集分量信息，分量信息是呈矩阵方式排布的；
S22、根据分量信息进行信号分解，将一个输入信号分解成多个分量，或者将多个输入信号分解成多个分量。
进一步地，所述信号合成输出算法包括如下步骤：
S31、采集分量信息；
S32、根据分量信息对分量进行合成输出，将分量信息中同一列的分量合成一个输出，最后每一列的分量合成每一个输出。
进一步地，所述信号处理信息和所述分量信息是由所述MCU发出的。
进一步地，所述分量信息中包含信号分解的处理指示和信号合成的处理指示，处理指示为分量式矩阵信号传输走向，包括一对一传输方式、多对一传输方式、一对多传输方式、多对多传输方式。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)、传输方式多样化，包括一对一传输方式、多对一传输方式、一对多传输方式、多对多传输方式；
2)、信号传输类型多样化，模拟可以对模拟传输，也可以对数字进行传输，数字可以对数字传输，也可以对模拟进行传输；
3)、采用单片机技术，方便对所有设备集中控制，实现对信号传输最直接、最直观的实时监控；
4)、基于对前期信号处理相关数据的研究，数字信号处理器采用多种智能算法，对输入信号模拟分量、合成输出，不仅提高了信号的抗干扰能力，而且实现高质量传输；
5)、采用数字信号处理技术进行信号传输与控制，减少传统信号传输方式施工线缆，大大降低了施工的难度和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于分量式矩阵算法的信号处理系统的结构示意图；
图2为本发明的分量式矩阵算法的原理图；
图3为本发明的分量式矩阵示意图；
图4为本发明的分量式矩阵信号传输走向示意图；
图5为本发明的数字信号处理器的流水线工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于分量式矩阵算法的信号处理系统，包括至少一个数字接收器、至少一个模数转换器、至少一个数字信号处理器、至少一个数字发送器、至少一个数模转换器、MCU、外围设备传感器；
所述数字信号处理器分别与数字接收器、模数转换器、MCU、数字发送器、数模转换器连接，所述MCU与所述外围设备传感器连接；
所述数字接收器用于接收各种数字信号并将各种数字信号转换成同种数字信号传送给数字信号处理器；
各种数字输入信号通过相应数字接收器，将各种数字信号转换成同种数字信号传送给数字信号处理器。
所述模数转换器用于接收各种模拟信号并将各种模拟信号转换成同种数字信号传送给数字信号处理器；
各种模拟输入信号通过模数转换器，将各种模拟信号转换成同种数字信号传送给数字信号处理器。
所述数字信号处理器用于根据MCU的指示控制将输入信号采用分量式矩阵算法进行合成输出；
所述MCU用于控制所述数字信号处理器实现多种混合传输方式；
数字信号处理器根据MCU单片机的指示将输入信号合成输出，小型的分量式矩阵只要一个数字信号处理器可以一次性处理8个输入信号，大型的分量式矩阵则需要多个数字信号处理器同时处理。
所述数字发送器用于将数字信号处理器输出的数字信号转换成需要的数字信号进行输出；
所述数模转换器用于将数字信号处理器输出的数字信号转换成需要的模拟信号进行输出；
数字信号处理器输出数字信号通过数字发送器转换成需要的数字信号、通过数模转换器转换成需要的模拟信号。
所述外围设备传感器用于用户按照需要进行操作从而控制MCU进而控制数字信号处理器选择合适的传输方式，所述外围设备传感器为人机界面。
MCU单片机与外围设备传感器组成分量式矩阵的控制部分，可直接控制数字信号处理器。MCU单片机与数字信号处理器之间相互协调，实现多种混合传输方式。
基于分量式矩阵算法的信号处理系统还包括通信模块、外部控制设备，所述通信模块分别与MCU、外部控制设备连接，所述外部控制设备用于通过通信模块传输控制信号从而控制MCU进而控制数字信号处理器选择合适的传输方式。
所述通信模块包括通信端口、无线模块，所述外部控制设备包括中控、手机、PC。
MCU单片机通过各种通信端口和无线模块与外部控制设备连接，实现多种控制模式。
如图2、图3所示，所述分量式矩阵算法包括信号处理算法、信号分量算法和信号合成输出算法。
所述信号处理算法包括如下步骤：
S11、采集信号处理信息；
S12、根据信号处理信息进行信号处理，所述信号处理包括均衡技术处理、噪声门技术处理、压缩技术处理。
信号处理算法主要包括信号处理信息的采集和根据处理信息进行信号处理。根据已有的信号处理技术如均衡、噪声门、压缩等技术处理，可使信号传输经过分量矩阵后得到无干扰的信号，甚至更为真实的信号。
所述信号分量算法包括如下步骤：
S21、采集分量信息，分量信息是呈矩阵方式排布的；
S22、根据分量信息进行信号分解，将一个输入信号分解成多个分量，或者将多个输入信号分解成多个分量。
信号分量算法主要包括分量信息的采集和根据分量信息进行信号分解。分量信息中不仅包含了信号分解的处理指示，还包括信号合成的处理指示。分量信息的所有信息都是呈矩阵方式排布。根据分量信息，数字信号处理器将一个输入信号可以分解成多个分量。如果有多个输入，每个输入都可以分解成多个分量。信号分量算法是分量矩阵的核心技术。
所述信号合成输出算法包括如下步骤：
S31、采集分量信息；
S32、根据分量信息对分量进行合成输出，将分量信息中同一列的分量合成一个输出，最后每一列的分量合成每一个输出。
信号合成输出算法主要包括分量信息的采集和根据分量信息对分量合成输出。根据分量信息的合成指示，将分量信息中同一列的分量合成一个输出，最后每一列的分量合成每一个输出。
所述信号处理信息和所述分量信息是由所述MCU发出的。
如图4所示，所述分量信息中包含信号分解的处理指示和信号合成的处理指示，处理指示为分量式矩阵信号传输走向，包括一对一传输方式、多对一传输方式、一对多传输方式、多对多传输方式。
如图5所示，数字信号处理器采用流水线的工作模式对信号反复进行处理。首先读取信号处理信息再读取分量信息，读取完后根据信号处理信息对输入信号处理，根据分量信息对输入信号分解成分量，将分量合成输出，这样就完成一个周期的信号处理。完成一个周期的处理后再读取信号处理信息、读取分量信息、处理输入信号、分解信号、合成分量，如此反复地周期性地对输入信号处理，利用了数字信号处理器的流水线工作，实现了对信号传输的分量矩阵。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)、传输方式多样化，包括一对一传输方式、多对一传输方式、一对多传输方式、多对多传输方式；
2)、信号传输类型多样化，模拟可以对模拟传输，也可以对数字进行传输，数字可以对数字传输，也可以对模拟进行传输；
3)、采用单片机技术，方便对所有设备集中控制，实现对信号传输最直接、最直观的实时监控；
4)、基于对前期信号处理相关数据的研究，数字信号处理器采用多种智能算法，对输入信号模拟分量、合成输出，不仅提高了信号的抗干扰能力，而且实现高质量传输；
5)、采用数字信号处理技术进行信号传输与控制，减少传统信号传输方式施工线缆，大大降低了施工的难度和成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，包括至少一个数字接收器、至少一个模数转换器、至少一个数字信号处理器、至少一个数字发送器、至少一个数模转换器、MCU、外围设备传感器；
所述数字信号处理器分别与数字接收器、模数转换器、MCU、数字发送器、数模转换器连接，所述MCU与所述外围设备传感器连接；
所述数字接收器用于接收各种数字信号并将各种数字信号转换成同种数字信号传送给数字信号处理器；
所述模数转换器用于接收各种模拟信号并将各种模拟信号转换成同种数字信号传送给数字信号处理器；
所述数字信号处理器用于根据MCU的指示控制将输入信号采用分量式矩阵算法进行合成输出；
所述MCU用于控制所述数字信号处理器实现多种混合传输方式；
所述数字发送器用于将数字信号处理器输出的数字信号转换成需要的数字信号进行输出；
所述数模转换器用于将数字信号处理器输出的数字信号转换成需要的模拟信号进行输出；
所述外围设备传感器用于用户按照需要进行操作从而控制MCU进而控制数字信号处理器选择合适的传输方式。
2.根据权利要求1所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，所述外围设备传感器为人机界面。
3.根据权利要求1所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，基于分量式矩阵算法的信号处理系统还包括通信模块、外部控制设备，所述通信模块分别与MCU、外部控制设备连接，所述外部控制设备用于通过通信模块传输控制信号从而控制MCU进而控制数字信号处理器选择合适的传输方式。
4.根据权利要求3所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，所述通信模块包括通信端口、无线模块，所述外部控制设备包括中控、手机、PC。
5.根据权利要求1所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，所述分量式矩阵算法包括信号处理算法、信号分量算法和信号合成输出算法。
6.根据权利要求5所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，所述信号处理算法包括如下步骤：
S11、采集信号处理信息；
S12、根据信号处理信息进行信号处理，所述信号处理包括均衡技术处理、噪声门技术处理、压缩技术处理。
7.根据权利要求6所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，所述信号分量算法包括如下步骤：
S21、采集分量信息，分量信息是呈矩阵方式排布的；
S22、根据分量信息进行信号分解，将一个输入信号分解成多个分量，或者将多个输入信号分解成多个分量。
8.根据权利要求7所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，所述信号合成输出算法包括如下步骤：
S31、采集分量信息；
S32、根据分量信息对分量进行合成输出，将分量信息中同一列的分量合成一个输出，最后每一列的分量合成每一个输出。
9.根据权利要求8所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，所述信号处理信息和所述分量信息是由所述MCU发出的。
10.根据权利要求9所述的基于分量式矩阵算法的信号处理系统，其特征在于，所述分量信息中包含信号分解的处理指示和信号合成的处理指示，处理指示为分量式矩阵信号传输走向，包括一对一传输方式、多对一传输方式、一对多传输方式、多对多传输方式。
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