引言：随着5G技术的不断发展，5G技术已经应用于各行各业。其中，多模态信号检测系统作为一种新型的信号检测技术，主要是利用5G网络高带宽、低延迟、广连接的优势，对采集到的多模态信号进行高效处理，从而获得高精度、高可靠性和高效率的信号检测结果。目前，随着5G网络的不断发展和普及，基于5G技术的多模态信号检测系统已经开始逐渐应用于智能交通、智能医疗、工业监测等领域。

一、5G技术的发展历程

5G技术是第五代移动通信技术的简称，是下一代无线通信网络，该网络能够通过高速、安全、可靠的数据传输将用户和业务连接在一起，使其更加便捷。目前，5G技术在各个领域都有广泛应用，比如智能交通、智能医疗、工业监测等。其中，5G技术的优势主要体现在以下几个方面：一是5G网络传输速率高、带宽大；二是5G网络的传输距离远；三是5G网络能够支持更多的应用场景，能够满足不同领域的不同需求。

二、5G技术在多模态信号检测系统中的应用

随着5G网络的发展，5G网络的优势越来越明显，基于5G技术的多模态信号检测系统主要是将5G网络与传统信号检测系统相结合，充分发挥5G网络高带宽、低延迟、广连接的优势，将采集到的信号进行高效处理，从而获得高精度、高可靠性和高效率的信号检测结果。因此，5G技术在多模态信号检测系统中的应用主要体现在以下几个方面：一是5G技术能够实现多模态信号的实时采集；二是5G技术能够对多模态信号进行高效处理；三是5G技术能够实现数据传输速率、距离、时延的合理控制；四是5G技术能够提高多模态信号检测系统的安全性和可靠性[1]。

三、多模态信号概述

在实际应用过程中，多模态信号检测系统可以对各种传感器采集到的信号进行融合处理，从而实现对各种复杂的信号进行有效检测，并且能够得到高精度、高可靠性和高效率的信号检测结果。其中，多模态信号主要包括传统信号检测系统采集到的信号和传感器采集到的数据两部分，传统信号检测系统采集到的信号是通过对传统传感器进行模拟量转换，从而形成多模态数据。而传感器采集到的数据是通过对多模态数据进行数字量转换后得到的数据，而多模态数据主要包括传感器采集到的模拟量以及传感器采集到的数字量[2]。

四、多模态信号检测系统架构设计

4.1 系统需求分析

当前，对城市轨道交通信号系统的研究主要集中在信号控制方面，主要研究内容包括基于人工智能的轨道交通信号控制算法，以轨道交通列车运行为研究对象，开展基于无线通信和数据传输技术的信号控制系统研究。在此基础上，提出了一种基于5G通信技术的多模态信号检测系统架构。该系统结构可以实现信号的智能检测、传输和智能决策，通过控制中心（中心服务器）和车辆段（车辆段）的通信，为轨道交通信号系统提供智能决策服务。同时，该系统也可以通过与周边地铁车站、换乘枢纽和停车场等位置的通信，为轨道交通信号系统提供安全保障[3]。

4.2系统模块设计

4.2.1 数据采集模块

数据采集模块负责采集系统采集的信号数据，同时对信号进行预处理、时频分析和频谱分析。主要完成对数据的高速实时采集和处理。在本系统中，我们采用了 TI公司的ADS1292高性能数模转换芯片，能够对输入的模拟信号进行转换，实现0~5V电压的精确模拟量输出，同时支持10 MHz~20 MHz的频率范围。

4.2.2 信号处理模块

信号处理模块主要功能是实现对数据的分析处理，主要包括对原始数据进行滤波、降噪、A/D转换等操作。根据实际应用场景需求，信号处理模块主要分为以下几个模块：（1）数据预处理：根据原始信号进行适当的预处理。包括对信号进行傅里叶变换，通过小波变换等方法实现对信号的降噪处理，从而使信号能够在后续分析过程中有效提取；（2）数据变换：根据预处理后的信号，对其进行 FFT变换，获得相应频率的频谱数据；（3）A/D转换：根据采集到的数据，将其转换成数字信号；（4）数字滤波：根据预处理后的数据，对其进行数字滤波，从而降低噪声，提高信噪比。

4.2.3 特征提取模块

该模块负责提取信号特征参数，并将其保存到数据库中。设计数据结构时，将特征提取的所有参数都存储在一个字典中，可通过该字典查找对应的样本。提取的特征参数可以是：信号特征参数（幅度、频率、相位等），噪声特征参数（均值、方差、峰度等），功率特征参数（幅度、功率、峰值等）。该数据库可通过远程访问方式访问到。通过远程访问方式，将各个通道的原始数据拷贝到远程数据库中，然后将其保存在本地数据库中。

4.2.4 模态融合模块

模态融合模块完成多模态信号检测的过程中，需要将来自不同传感器的信号进行融合处理，完成多模态信号之间的一致性、独立性和互补性，使多模态信号在系统中的应用具有较高的精度和可靠性。模态融合模块包含的具体功能如下：（1）多传感器信息融合模块通过传感器对同一时刻采集到的数据进行实时同步处理，并将采集到的数据进行初步筛选，然后通过处理后的数据与原始数据进行对比分析，从中发现异常数据（2）多模态信息融合模块通过对多传感器数据进行特征提取、特征融合，以达到提高识别准确率的目的。（3）多模态信息融合模块通过对比分析获取最优结果，并对结果进行展示。

五、系统功能实现与优化

基于5G技术的多模态信号检测系统具有一定的党的先进性和纯洁性，但由于本系统中采用了可编程的ADS1278 ADC芯片，在硬件方面需要对系统的电路设计进行优化和改进，以提高系统的性能。为了减小信号处理模块所占用的内存空间，提高系统性能，在本系统中采用了片内集成时钟和DDR3内存模块。为了实现更快的数据传输速率，本系统在设计过程中将数据传输模块和5G通信模块进行了融合4]。

结语

通过对基于5G技术的多模态信号检测系统功能实现与优化进行分析，我们可以看出，基于5G技术的多模态信号检测系统具有较强的可靠性和先进性，不仅能满足传统多模态信号检测系统的要求，还能满足5G网络技术对数据传输速率、带宽的要求。但是，由于本系统采用了可编程ADS1278 ADC芯片，在硬件方面还需要对芯片进行进一步优化。为了进一步提高5G技术在多模态信号检测系统中的应用，我们应该不断探索5G技术与多模态信号检测系统相结合的方式和方法，以提高5G技术在多模态信号检测系统中的应用效果。

参考文献

[1]徐东星，黄凯，董雪娇，谢文杰。基于5G的多模态信号检测系统架构及其功能实现[J]。电子与信息学报，2020,35 (6)：324-329.

[2]张帆，徐洪海，贾宝元，夏晓波。基于5G网络的多模态信号检测系统研究[J]。电子科技大学学报（自然科学版），2022,39 (1）：15-16.

[3]王学超，王勇。基于5G技术的多模态信号检测系统功能解析[J]。现代电子技术，2017 (4)：35-38.