基本信息
书名：信号分析与处理
定价：35.00元
作者：张贤达
出版社：清华大学出版社
出版日期：2011-12-01
ISBN：9787302255932
字数：524000
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：12k
商品重量：0.581kg
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内容提要
本书将信号分析分为一阶统计分析、二阶统计分析和高阶统计分析三部分，系统介绍这三部分信号分析以及相对应的信号处理的理论、方法与应用。全书共9章，包括信号、系统和变换的基础与背景知识，信号的fourier分析与频谱估计，数字滤波器，信号检测，相关分析与时延估计，功率谱分析与经典谱估计，现代谱估计，自适应滤波器以及信号的高阶统计分析与处理等内容。
本书针对信号处理的主要应用和新进展，深入浅出地阐述具有代表性的信号分析与处理的理论和有关方法，并介绍了大量的例题。为了方便读者学习和加深领会书中的主要内容，每章都配有复习思考题、计算与证明题、matlab训练与计算机仿真题。
本书可作为信息科学与技术学科本科高年级学生和非信息类理工科研究生的教材及参考书，也可供从事信号分析和处理工作的科研技术人员自学与参考。
目录
作者介绍
文摘
序言
《信号的奥秘：洞悉信息流动的脉络》 在这个信息爆炸的时代，我们无时无刻不被各种信号所包围——从收音机里传来的乐章，到手机上跳动的消息，再到医学影像中的生命迹象，乃至天空中遥远的星系发出的电波。然而，这些看似纷繁复杂、瞬息万变的信号，在专业人士的眼中，却蕴藏着清晰的规律和可被解读的意义。本书《信号的奥秘：洞悉信息流动的脉络》并非一本枯燥的技术手册，而是一场引领读者深入理解和掌握信息流动本质的探索之旅。它旨在揭示信号的内在机制，教授如何从海量数据中提炼有价值的信息，并为解决现实世界中的各种挑战提供强大的工具和方法。 本书的核心目标是让读者建立起一套系统性的信号思维模式。我们相信，理解信号不仅仅是掌握数学公式和算法，更是一种对世界运作方式的深刻洞察。因此，我们将从最基础的概念入手，逐步深入到复杂的理论和实际应用，力求在严谨性与易读性之间找到最佳平衡。 第一篇：信号的基石——理解信息的载体 在旅程的开端，我们将首先为读者打下坚实的理论基础。本篇内容将聚焦于信号的本质及其分类。我们将深入剖析什么是信号，它们是如何产生的，以及在不同领域中信号扮演着怎样的角色。 什么是信号？ 我们将从最直观的层面解释信号的定义，即信息的一种载体。无论是电压的变化、声音的频率、图像的像素值，还是股票市场的波动，它们都可以被视为承载着某种信息的信号。我们将探讨信号的维度，例如时间域和频率域，以及它们之间的关系。 信号的分类： 信号并非千篇一律，它们拥有丰富的多样性。本节将详细介绍信号的各种分类方式，包括： 连续信号与离散信号： 解释模拟信号（如声音波形）和数字信号（如计算机存储的数据）之间的根本区别，以及数字信号采样和量化的过程。 周期信号与非周期信号： 讲解周期性在信号分析中的重要性，以及如何通过傅里叶级数等方法将其分解。 确定性信号与随机信号： 区分可预测的信号和包含不确定性成分的信号，为后续的统计分析奠定基础。 能量信号与功率信号： 定义信号的能量和功率，以及它们在信号判别和评估中的作用。 基本信号的构造： 我们将介绍几种在信号分析中扮演重要角色的基本信号，例如： 单位冲激信号（Dirac Delta Function）： 强调其在脉冲响应和系统建模中的核心地位。 单位阶跃信号（Heaviside Step Function）： 解释其在系统激励和信号表示中的作用。 指数信号： 探讨其在衰减、增长以及振荡等现象中的普遍性。 正弦信号： 深入分析频率、幅度和相位等关键参数，以及它们如何描述振动和波动的本质。 信号的运算： 学习如何对信号进行基本运算，这对于信号的变换和组合至关重要，包括加法、减法、乘法（幅度调制）、积分、微分等。 第二篇：揭示信号的内在结构——变换与分析工具 理解了信号的基本属性，接下来的任务便是掌握分析信号的强大工具。本篇将带领读者探索信号在不同域的表示方法，以及如何通过变换来揭示信号隐藏的特性。 傅里叶变换：信号的频率“指纹”： 傅里叶变换是信号分析中最核心、最强大的工具之一。我们将从直观的角度解释傅里叶变换的意义：将一个信号分解成一系列不同频率的正弦波的叠加。 连续时间傅里叶变换（CTFT）： 详细介绍其定义、性质和应用，例如求解微分方程、分析系统频率响应。 傅里叶级数（FS）： 讲解如何将周期信号表示为一系列正弦和余弦波的叠加，理解谐波的概念。 离散时间傅里叶变换（DTFT）与离散傅里叶变换（DFT）： 介绍如何处理和分析实际的数字信号，以及DFT在计算机实现中的重要性。 快速傅里叶变换（FFT）： 阐述FFT算法如何极大地加速DFT的计算，使其在工程实践中得以广泛应用。 拉普拉斯变换：系统稳定性与瞬态响应的利器： 拉普拉斯变换是对傅里叶变换的推广，它能够更有效地分析包含指数衰减或增长的信号，尤其适用于分析线性时不变（LTI）系统的瞬态响应和稳定性。 拉普拉斯变换的定义与性质： 深入理解复频率的概念，以及拉普拉斯变换如何将时域的微分方程转化为频域的代数方程。 逆拉普拉斯变换： 学习如何从频域表示恢复到时域信号。 S域分析： 探讨极点和零点在系统稳定性分析中的作用，以及如何通过根轨迹来理解系统动态行为。 Z变换：数字系统的频率分析： Z变换是拉普拉斯变换在离散时间系统中的对应。它为分析数字滤波器、离散系统稳定性提供了强大的数学框架。 Z变换的定义与性质： 介绍单位圆、收敛域等概念。 逆Z变换： 掌握从Z域回到离散时间域的方法。 数字滤波器设计基础： 初步探讨Z变换在设计数字滤波器中的应用。 其他重要的变换： 短时傅里叶变换（STFT）： 解决傅里叶变换无法处理非平稳信号的问题，通过分析信号在不同时间段的频率成分。 小波变换： 介绍一种更灵活的信号分析工具，能够同时提供良好的时间和频率分辨率，尤其适用于分析瞬态、奇异信号。 第三篇：信号的传播与滤波——信息在系统中的旅程 信号并非孤立存在，它们需要通过各种系统进行传输、处理和修改。本篇将深入探讨信号在系统中的传播特性，以及如何利用滤波器来分离、增强或抑制特定信号成分。 线性时不变（LTI）系统： LTI系统是信号处理中最基本也最重要的系统模型。 卷积： 详细解释卷积运算在描述LTI系统输入输出关系中的核心作用，以及其在时域和频域的对应关系。 冲激响应： 强调冲激响应是完全表征LTI系统的关键，以及如何通过冲激响应预测系统对任意输入的响应。 系统函数（传递函数）： 介绍系统函数在频域分析中的优势，以及如何通过它来研究系统的频率响应。 滤波器：信号的“筛子”： 滤波器是信号处理中不可或缺的组成部分，它们能够根据信号的频率特性进行选择性地通过或衰减。 理想滤波器与实际滤波器： 区分理想的频率选择性和实际滤波器实现的限制。 滤波器分类： 低通滤波器（LPF）： 允许低频信号通过，衰减高频信号。 高通滤波器（HPF）： 允许高频信号通过，衰减低频信号。 带通滤波器（BPF）： 允许特定频带内的信号通过。 带阻滤波器（BSF）： 衰减特定频带内的信号。 模拟滤波器设计基础： 介绍巴特沃斯、切比雪夫等经典模拟滤波器类型。 数字滤波器设计基础： 介绍无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器的基本原理和设计方法。 采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）： 解释为何以及如何将连续信号转换为离散信号，以及采样频率对信息恢复的影响。 噪声与干扰： 探讨信号中常见的噪声和干扰源，以及它们对信号质量的影响，为后续的去噪技术奠定基础。 第四篇：从理论到实践——信号分析的应用领域 掌握了信号分析的基本理论和工具，本篇将带领读者将这些知识应用于现实世界的各个领域，展示信号分析的强大生命力。 通信系统： 调制与解调： 解释如何将信息加载到载波信号上进行传输，以及接收端如何提取原始信息。 数字通信基础： 介绍编码、解码、信道编码等概念。 OFDM（正交频分复用）： 讲解其在现代无线通信（如4G、5G）中的重要作用。 图像处理： 图像的傅里叶变换： 理解图像的频率域表示，例如低频代表平滑区域，高频代表边缘和细节。 图像滤波： 应用低通、高通滤波器实现图像的平滑、锐化等操作。 图像压缩： 简要介绍基于变换的图像压缩技术（如JPEG）。 语音信号处理： 语音的产生与感知： 了解人声的声学特性。 语音识别： 介绍语音信号分析在自动语音识别系统中的应用。 语音合成： 探讨如何生成逼真的语音。 生物医学信号处理： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）等信号的分析： 了解如何从这些信号中提取诊断信息。 医学影像处理： 例如X射线、CT、MRI等。 控制系统： 系统辨识： 利用输入输出信号来估计系统的模型。 状态空间分析： 另一种描述和分析动态系统的方法。 其他前沿领域： 机器学习与深度学习中的信号处理： 讲解信号表示学习、特征提取等。 雷达与声纳信号处理。 地震信号分析。 本书的特色与价值： 循序渐进，由浅入深： 从最基础的概念开始，逐步构建复杂的理论体系，确保读者能够轻松理解。 强调直观理解： 尽量避免过于抽象的数学推导，而是通过图示、类比和实例来帮助读者建立直观的认知。 理论与实践结合： 在讲解理论知识的同时，穿插丰富的实际应用案例，让读者看到理论的价值。 清晰的逻辑脉络： 各章节之间紧密关联，形成一个完整的知识体系，帮助读者构建系统性的思维。 激发学习兴趣： 通过展示信号分析在各个领域的魅力，激发读者对信息处理和科学探索的兴趣。 《信号的奥秘：洞悉信息流动的脉络》是一本为所有对信息世界充满好奇、希望掌握分析和处理复杂信号能力的读者而准备的指南。无论您是电子工程、通信工程、计算机科学、自动化、物理学、数学等相关专业的学生，还是希望在工作和生活中更深入地理解数据背后的规律的从业者，本书都将是您宝贵的财富。它将帮助您解锁信号的潜能，洞察信息流动的深层脉络，最终在瞬息万变的科技浪潮中，把握先机，创造价值。
这本书的深度和广度，简直让人叹为观止。它不仅仅是停留在基础概念的讲解层面，更是在多个维度上进行了深入的探讨和拓展。我注意到，作者似乎非常注重知识体系的完整性，从历史溯源到前沿技术，几乎没有留下明显的知识断层。其中关于某一个特定应用领域的分析，尤其让我印象深刻，作者不仅详细梳理了该领域的发展脉络，还批判性地指出了现有方法的一些局限性，并提出了富有洞察力的未来展望。这种兼具“考古学家”的严谨和“未来学家”的远见，使得全书的视野极其开阔。阅读过程中，我多次停下来思考，这本书为我打开了一个全新的观察世界的视角，它强迫我去质疑那些被视为“常识”的既有结论，并鼓励我构建自己独特的认知框架。对于追求全面知识体系和深度思考的读者来说，这本书无疑是一份宝贵的精神食粮。