內容簡介
本書面向非電子信息類各工程技術領域碩士研究生和高年級本科生，系統介紹信號處理與數據分析的基礎理論與基本套用，旨在使讀者基本掌握信號處理與數據分析的基本理論與基本方法，能夠結合各專業領域的具體問題，利用信號處理與數據分析的技術手段，解決科學研究或工程實際中與信號處理相關的技術問題。 全書共分14章，包括： 信號與系統的基本概念與原理、傅立葉理論與信號系統的頻域分析、拉普拉斯變換與z變換及信號系統的復頻域分析、連續信號的離散化與離散信號的連續化、離散傅立葉變換與快速傅立葉變換、數字濾波器與數字濾波器設計、數位訊號處理中的有限字長效應、數據的誤差分析與信號的預處理、隨機信號分析基礎、隨機信號的相關函式與功率譜密度函式估計、隨機信號的統計最優濾波技術、自適應濾波技術、高階與分數低階統計量。
圖書目錄
第1章信號與系統的基本概念與原理
1.1引言
1.2信號與系統的基本概念
1.2.1信號的基本概念
1.2.2信號的分類
1.2.3典型信號及其特性
1.2.4信號的運算
1.2.5系統的基本概念
1.2.6系統的分類與特性
1.2.7系統的基本分析方法
1.3線性時不變系統時域分析與卷積
1.3.1線性時不變系統的基本概念
1.3.2連續時間LTI系統的時域分析
1.3.3連續時間LTI系統的卷積運算
1.3.4離散時間LTI系統的時域分析
1.3.5離散時間LTI系統的卷積運算
1.4線性時不變系統的基本性質
1.4.1LTI系統的記憶性
1.4.2LTI系統的可逆性
1.4.3LTI系統的因果性
1.4.4LTI系統的穩定性
習題
第2章傅立葉理論與信號系統的頻域分析
2.1引言
2.1.1信號與系統的頻域分析與傅立葉理論概要
2.1.2傅立葉理論的發展概況
2.1.3傅立葉級數與傅立葉變換的分類
2.2連續時間周期信號的傅立葉級數
2.2.1連續時間周期信號及其傅立葉級數
2.2.2連續時間傅立葉級數的性質
2.2.3傅立葉級數的其他形式
2.3離散時間周期信號的傅立葉級數
2.3.1離散時間周期信號及其傅立葉級數
2.3.2離散傅立葉級數的性質
2.4連續時間信號的傅立葉變換
2.4.1從傅立葉級數到傅立葉變換
2.4.2連續時間信號的傅立葉變換
2.4.3連續時間傅立葉變換的性質和常用變換對
2.5離散時間信號的傅立葉變換
2.5.1離散時間傅立葉變換
2.5.2離散時間傅立葉變換的性質和常用變換對
2.5.3傅立葉理論中的對偶性
2.6信號與系統的頻域分析
2.6.1信號的頻譜表示
2.6.2LTI系統的頻率特性分析
2.6.3波特圖
2.6.4系統無失真傳輸條件與系統物理可實現條件
習題
第3章拉普拉斯變換與z變換及信號系統的復頻域分析
3.1引言
3.2拉普拉斯變換
3.2.1拉普拉斯變換的定義
3.2.2拉普拉斯變換收斂域的性質
3.2.3拉普拉斯逆變換
3.2.4拉普拉斯變換的性質和常用變換對
3.3連續時間信號與系統的復頻域分析
3.3.1微分方程的拉普拉斯變換與系統函式
3.3.2LTI系統因果性和穩定性分析
3.3.3單邊拉普拉斯變換及其套用
3.4z變換
3.4.1z變換的定義
3.4.2z變換收斂域的性質
3.4.3z逆變換
3.4.4z變換的性質和常用變換對
3.5離散時間信號與系統的復頻域分析
3.5.1差分方程的z變換與系統函式
3.5.2LTI系統的因果性與穩定性分析
3.5.3離散時間系統的方框圖表示
3.5.4單邊z變換及其套用
習題
第4章連續信號的離散化與離散信號的連續化
4.1引言
4.2連續時間信號的採樣與採樣定理
4.2.1基於單位衝激序列的理想採樣與採樣定理
4.2.2連續時間信號的零階保持採樣
4.3離散時間信號的插值與擬合
4.3.1離散時間信號的插值
4.3.2離散時間信號的擬合
4.3.3插值與擬合的誤差分析
習題
第5章離散傅立葉變換與快速傅立葉變換
5.1引言
5.2離散傅立葉變換
5.2.1已有傅立葉變換的簡要回顧
5.2.2由離散傅立葉級數到離散傅立葉變換
5.2.3離散傅立葉變換的性質
5.3DFT理論與套用中若干問題
5.3.1頻率混疊問題
5.3.2頻譜泄漏問題
5.3.3柵欄效應
5.3.4頻率解析度及DFT參數選擇問題
5.3.5信號補零問題
5.3.6信號的時寬與頻寬問題
5.4二維傅立葉變換簡介
5.4.1常用的二維離散序列
5.4.2二維傅立葉變換的定義
5.4.3二維離散時間傅立葉變換的主要性質
5.4.4二維離散傅立葉變換
5.4.5二維離散傅立葉變換的套用舉例
5.5快速傅立葉變換
5.5.1快速傅立葉變換的出現
5.5.2DFT直接計算的問題及可能的改進途徑
5.5.3按時間抽取基2 FFT算法
5.5.4按頻率抽取基2 FFT算法
5.5.5線性調頻z變換
5.6FFT的主要套用
5.6.1線性卷積的FFT算法
5.6.2線性相關的FFT算法
習題
第6章數字濾波器與數字濾波器設計
6.1引言
6.1.1數字濾波器的分類
6.1.2數字濾波器的設計
6.2數字濾波器結構的表示方法
6.2.1差分方程表示法
6.2.2系統函式表示法
6.2.3系統方框圖與信號流圖表示法
6.3無限衝激回響數字濾波器
6.3.1直接Ⅰ型結構
6.3.2直接Ⅱ型結構
6.3.3級聯結構
6.3.4並聯結構
6.4有限衝激回響數字濾波器
6.4.1橫截型結構
6.4.2級聯結構
6.4.3頻率採樣型結構
6.4.4快速卷積結構
6.4.5線性相位FIR濾波器結構與最小相位系統
6.5數字濾波器的格型結構
6.5.1全零點FIR系統的格型結構
6.5.2全極點IIR系統的格型結構
6.5.3零極點IIR系統的格型結構
6.6IIR數字濾波器的設計
6.6.1濾波器的技術要求與模擬濾波器的設計概要
6.6.2依據模擬濾波器設計IIR數字濾波器
6.6.3衝激回響不變法設計數字濾波器
6.6.4雙線性變換法設計數字濾波器
6.6.5數字高通、帶通及帶阻濾波器的設計思路
6.6.6IIR數字濾波器設計MATLAB程式實現
6.7FIR數字濾波器的設計
6.7.1FIR數字濾波器設計的窗函式法
6.7.2窗函式的概念及主要窗函式介紹
6.7.3FIR數字濾波器設計的頻率抽樣法
6.7.4幾種常用的簡單數字濾波器
習題
第7章數位訊號處理中的有限字長效應
7.1引言
7.2A/D轉換的量化效應
7.2.1A/D轉換的基本概念與原理
7.2.2A/D轉換的量化效應與誤差分析
7.3數字濾波器係數的量化效應
7.3.1IIR數字濾波器係數的量化效應
7.3.2FIR數字濾波器係數的量化效應
7.4數字濾波器運算中有限字長效應
7.4.1IIR數字濾波器中的極限環振盪現象
7.4.2IIR數字濾波器中數據乘法運算的有限字長效應
7.4.3FIR數字濾波器中數據乘法運算的有限字長效應
7.5離散傅立葉變換的有限字長效應
習題
第8章數據的誤差分析與信號的預處理
8.1引言
8.2誤差的基本概念與理論
8.2.1誤差的基本概念
8.2.2隨機誤差
8.2.3系統誤差
8.2.4粗大誤差
8.2.5誤差的合成
8.2.6誤差的分配
8.3測量不確定度的評定與估計
8.3.1測量不確定度的基本概念
8.3.2標準不確定度的評定
8.3.3測量不確定度的合成
8.4數據處理的最小二乘方法
8.4.1最小二乘法基本原理
8.4.2正規方程： 最小二乘處理的基本方法
8.4.3最小二乘處理的精度估計
8.4.4組合測量的最小二乘法處理
8.5回歸分析
8.5.1一元線性回歸分析
8.5.2一元非線性回歸分析
8.5.3多元線性回歸分析
8.6信號中趨勢項和野點的去除
8.6.1信號趨勢項的去除
8.6.2信號中野點的識別與處理
8.7溫度測量與數據處理套用實例
8.7.1溫度與溫度測量
8.7.2鉑電阻溫度測量方法工程實例
8.7.3溫度測量的數據分析處理
習題
第9章隨機信號分析基礎
9.1引言
9.2隨機變數的概念與特性
9.2.1隨機變數的概念
9.2.2隨機變數的分布
9.2.3隨機變數的數字特徵
9.2.4隨機變數的特徵函式
9.3隨機過程與隨機信號
9.3.1隨機過程與隨機信號及其統計分布
9.3.2平穩隨機信號
9.3.3各態歷經性
9.3.4隨機信號功率譜的概念
9.3.5非平穩隨機信號
9.4常見的隨機信號與隨機噪聲
9.4.1高斯(正態)分布隨機信號
9.4.2白噪聲與帶限白噪聲過程
9.4.3高斯馬爾可夫過程
9.4.4其他常見隨機噪聲
9.4.5隨機信號與噪聲的產生方法
9.5隨機信號通過線性系統
9.5.1線性系統輸出及機率分布
9.5.2線性系統輸出的數字特徵
9.5.3系統的等效噪聲頻寬與隨機信號的頻寬
9.6隨機信號的經典分析方法
9.6.1常見隨機信號的機率密度函式
9.6.2隨機信號數字特徵的計算
9.7隨機信號的現代參數模型方法
9.7.1隨機信號的沃爾德分解定理
9.7.2平穩隨機信號的線性參數模型
9.7.3AR模型參數的估計
9.7.4AR模型階數的確定
習題
第10章隨機信號的相關函式估計與功率譜密度函式估計
10.1引言
10.1.1信號參數估計問題的基本任務
10.1.2參數估計的評價準則
10.2相關函式與功率譜密度函式
10.2.1相關函式
10.2.2功率譜密度函式
10.3自相關序列的估計
10.3.1自相關序列的無偏估計
10.3.2自相關序列的有偏估計及其性質
10.3.3自相關序列的快速估計方法
10.4功率譜估計的經典方法
10.4.1功率譜估計的發展概況
10.4.2周期圖譜估計方法
10.4.3周期圖譜估計的性能
10.4.4改善周期圖譜估計性能的方法
10.5功率譜估計的現代方法
10.5.1經典譜估計存在的問題
10.5.2AR模型譜估計方法
10.5.3最大熵譜估計方法
10.5.4MA模型與ARMA模型譜估計方法
10.5.5最小方差譜估計方法
10.5.6皮薩倫科譜分解方法
10.5.7基於矩陣特徵分解的譜估計方法
10.5.8各類現代譜估計方法的比較
10.6信號的倒譜分析
10.6.1倒譜的概念
10.6.2同態濾波與倒譜分析的套用
10.7譜估計方法在信號分析中的套用
10.7.1譜分析在工程技術中的套用舉例
10.7.2譜分析在醫學診斷中的套用舉例
習題
第11章隨機信號的統計最優濾波技術
11.1引言
11.1.1經典濾波器與統計最優濾波器
11.1.2兩種主要的統計最優濾波器
11.2維納濾波器的基本原理與方法
11.2.1因果維納濾波器
11.2.2維納霍夫方程的求解
11.3維納預測器
11.3.1因果維納預測器
11.3.2N步純預測器
11.3.3一步線性維納預測器
11.4卡爾曼濾波器簡介
11.4.1卡爾曼濾波器的基本原理
11.4.2卡爾曼濾波器的分析
11.4.3卡爾曼濾波器的計算
習題
第12章自適應濾波技術
12.1引言
12.2橫向自適應濾波器結構與隨機梯度法
12.2.1橫向自適應濾波器的結構及其性能函式
12.2.2二次型性能表面的搜尋
12.3自適應濾波器的最小均方算法
12.3.1LMS算法
12.3.2LMS算法的性能分析
12.3.3LMS自適應濾波器的改進形式
12.3.4套用中需要注意的問題
12.4自適應濾波器的遞歸最小二乘算法
12.4.1線性最小二乘原理
12.4.2遞歸最小二乘自適應濾波器
12.4.3套用中需要注意的問題
12.5自適應濾波器的主要套用結構
12.5.1自適應噪聲抵消及其套用
12.5.2自適應譜線增強及其套用
12.5.3自適應系統辨識及其套用
習題
第13章高階與分數低階統計量信號處理
13.1高階累積量
13.1.1高階統計量概述
13.1.2特徵函式
13.1.3高階矩和高階累積量的定義
13.1.4高階累積量的性質
13.1.5高斯過程的高階累積量
13.1.6高階累積量的估計
13.2高階譜與高階譜估計
13.2.1高階譜的定義
13.2.2高階譜的性質
13.2.3線性非高斯過程的高階譜
13.2.4高階譜的估計
13.3分數低階α穩定分布過程與分數低階統計量
13.3.1概述
13.3.2α穩定分布
13.3.3分數低階矩和共變係數
13.3.4SαS分布的特徵參數估計
13.3.5方差收斂檢測
13.3.6樣本的產生
13.4分數低階統計量信號處理的套用
13.4.1分數低階統計量在時間延遲估計中的套用
13.4.2分數低階統計量在子空間跟蹤中的套用
習題
第14章現代信號處理簡介
14.1時頻分析方法
14.1.1時頻分析的基本概念
14.1.2短時傅立葉分析
14.1.3Gabor展開
14.1.4Cohen類時頻分布
14.1.5時頻分布在心電信號處理中的套用
14.2小波分析基礎
14.2.1概述
14.2.2連續小波變換
14.2.3離散小波變換
14.2.4多尺度(分辨)分析
14.2.5小波變換的實現技術
14.5.6常見的小波基函式
14.2.7小波分析在信號消噪中的套用
14.3希爾伯特黃變換
14.3.1概述
14.3.2希爾伯特黃變換的基本概念和理論
14.3.3固有模態函式
14.3.4希爾伯特譜和邊界譜
14.3.5套用舉例
習題
參考文獻
