基于MATLAB的数字信号处理与实践开发 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西安电子

作者:王嘉梅

出品人:

页数:257

译者:

出版时间:2007-12

价格:26.00元

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isbn号码:9787560619194

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• matlab
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《信号分析与建模：从原理到应用》 导论：洞察无形，掌控未来 我们生活在一个由信息构筑的时代，无论是自然界的奥秘，还是人类社会的运行，亦或是科技创新的脉搏，都离不开“信号”的传递与解读。从微观粒子的波动到浩瀚宇宙的射电信号，从人体的生理活动到通信网络的数据流，信号无处不在，它们是连接现实世界与我们认知世界的桥梁。理解信号的本质，掌握分析信号的工具，并能运用这些工具解决实际问题，是现代科学技术领域从业者必备的核心素养。 《信号分析与建模：从原理到应用》正是为了满足这一时代需求而诞生的。本书并非局限于某一特定领域的信号处理技术，而是致力于构建一个扎实、全面且富有实践导向的信号分析与建模理论框架。我们期望通过本书的学习，读者能够培养一种“洞察无形”的能力，即能够从看似杂乱无章的数据流中，捕捉到隐藏的规律，理解其内在机理，并最终“掌控未来”，利用信号分析的强大力量去预测、控制、优化甚至创造新的应用。 本书的编写宗旨在于： 建立坚实的理论基石： 深入浅出地阐述信号的数学本质，从连续时间信号与离散时间信号的区别与联系，到傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等核心分析工具的原理与应用。 强调实践操作的重要性： 理论的生命力在于实践。本书将大量引入仿真分析的案例，引导读者将抽象的数学概念转化为可执行的代码，并通过可视化手段深入理解信号的动态变化。 拓展应用领域的广度与深度： 信号分析的应用领域极为广泛，本书将涵盖从基础的滤波、变换到更复杂的参数估计、系统辨识等内容，并结合通信、控制、图像处理、生物医学工程等多个领域，展示信号分析的强大威力。 培养解决复杂问题的能力： 现代工程问题往往是多学科交叉的。本书将通过实例讲解，引导读者如何将信号分析的知识融会贯通，并与其他领域的知识结合，以系统性的思维解决实际工程中的挑战。 第一部分：信号的数学基石与时域分析 在深入探讨信号的奥秘之前，我们首先需要建立对其本质的深刻理解。本部分将带领读者穿越信号世界的基石，领略其在时间维度上的丰富表现。 第一章：信号的初步认识与分类 信号的定义与分类： 我们将从最基础的概念出发，明确何为信号，并介绍信号的多种分类方式：连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号，偶信号与奇信号，能量信号与功率信号。理解这些基本分类，是后续深入分析的前提。 典型信号的特性： 探索工程中常见的信号类型，如单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号、正弦信号、矩形信号等。通过对这些典型信号的数学表达式和波形进行分析，建立对不同信号特性的直观认识。 信号的基本运算： 学习对信号进行加、减、乘、除、翻转、时移、尺度变换等基本运算，以及这些运算如何影响信号的波形和特性。这些运算是构建更复杂信号和分析信号行为的基础。 信号的能量与功率： 掌握计算信号能量和功率的方法，并理解能量信号和功率信号的区分与意义。这对于分析信号的强度和在不同系统中的传输特性至关重要。 第二章：卷积与系统响应 线性时不变（LTI）系统： 重点阐述LTI系统的概念、性质以及其在信号处理中的核心地位。理解LTI系统的叠加性和时移不变性是理解系统响应的关键。 卷积积分与卷积和： 深入讲解连续时间LTI系统中的卷积积分和离散时间LTI系统中的卷积和。通过对卷积的原理进行详尽的推导和图示讲解，帮助读者深刻理解系统对输入信号的响应过程。 单位冲激响应： 学习单位冲激响应（Impulse Response）作为刻画LTI系统特性的重要手段。理解如何通过单位冲激响应来预测系统对任意输入信号的输出。 卷积在信号分析中的应用： 探讨卷积在实际应用中的意义，例如滤波器的设计与分析、系统辨识、通信系统的码间干扰分析等。 第二部分：信号的频域分析与傅里叶变换家族 当我们完成了对信号时域特性的初步探索后，本部分将带领读者进入更广阔的频域世界。通过频域分析，我们可以揭示信号的频率成分，理解信号的“内在音乐”，从而实现更精细的控制与分析。 第三章：傅里叶级数与傅里叶变换 周期信号的傅里叶级数： 探讨如何将周期信号分解为一系列正弦和余弦分量的叠加，即傅里叶级数。理解幅度和相位谱的概念，以及它们如何描述信号的频率内容。 非周期信号的傅里叶变换： 将傅里叶级数的思想推广到非周期信号，引入傅里叶变换。详细推导傅里叶变换的数学形式，并解释其物理意义——将信号从时域映射到频域。 傅里叶变换的性质： 深入学习傅里叶变换的各种重要性质，如线性性、时移性、尺度变换性、对称性、卷积定理等。这些性质是进行频域分析和运算的有力工具。 傅里叶变换在信号分析中的应用： 演示傅里叶变换在频谱分析、滤波、信号调制解调等方面的经典应用。 第四章：拉普拉斯变换与Z变换 拉普拉斯变换： 引入拉普拉斯变换，它是傅里叶变换的推广，能够处理更广泛的信号，包括指数增长的信号。详细讲解收敛域（ROC）的概念及其重要性。 拉普拉斯变换在系统分析中的应用： 阐述拉普拉斯变换在线性系统稳定性分析、暂态响应分析等方面的作用。 Z变换： 专注于离散时间信号的分析，引入Z变换。详细讲解Z变换的定义、性质以及与傅里叶变换的关系。 Z变换在离散系统分析中的应用： 探讨Z变换在离散系统稳定性、频率响应分析以及滤波器设计中的应用。 第三部分：信号的采样、量化与离散化 在将连续信号应用于数字系统之前，必须对其进行离散化处理。本部分将深入探讨信号采样、量化等关键过程，以及它们对信号信息的影响。 第五章：信号的采样定理 采样过程的数学描述： 介绍采样过程的数学模型，包括冲激采样和实际采样。 奈奎斯特定理： 深入阐述采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的核心内容，即采样频率必须大于信号最高频率的两倍，以避免混叠现象。 混叠现象与预防： 详细解释混叠现象的产生机理，以及如何通过抗混叠滤波器来预防。 过采样与欠采样： 探讨过采样和欠采样在特定场景下的应用与优势。 第六章：离散信号处理基础 离散卷积： 重温离散时间LTI系统的卷积和，并强调其在离散信号处理中的重要性。 离散傅里叶变换（DFT）： 引入离散傅里叶变换（DFT），它是处理有限长离散信号频谱的强大工具。 快速傅里叶变换（FFT）： 介绍高效计算DFT的算法——快速傅里叶变换（FFT）。讲解FFT的基本原理和不同实现方式。 DFT/FFT在信号分析中的应用： 展示DFT/FFT在频谱分析、相关分析、卷积计算等方面的广泛应用。 第四部分：现代信号处理技术与模型构建 在掌握了信号分析的基础理论之后，本部分将进一步拓展视野，介绍更先进的信号处理技术，并引导读者如何将信号分析能力转化为解决实际问题的模型。 第七章：滤波器设计与应用 滤波器的基本概念与分类： 介绍滤波器的作用，即去除信号中的噪声或提取特定频率成分。区分模拟滤波器和数字滤波器，以及低通、高通、带通、带阻滤波器。 IIR滤波器与FIR滤波器： 详细阐述无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器的工作原理、设计方法及其优缺点。 滤波器设计实例： 通过具体的工程实例，展示如何根据实际需求设计和实现滤波器，例如音频降噪、图像平滑等。 第八章：参数估计与系统辨识 信号参数估计： 探讨如何从含有噪声的信号中估计出其潜在的参数，例如正弦信号的频率、幅值和相位。 随机过程与平稳性： 介绍随机过程的概念，以及宽平稳（WSS）和窄平稳（NSS）等重要概念。 谱估计方法： 介绍多种谱估计方法，包括周期图法、Welch法、模型法等，用于分析随机信号的功率谱密度。 系统辨识： 阐述如何通过观测输入输出信号来估计未知系统的模型参数，为系统控制和优化提供依据。 第九章：小波分析与多分辨率处理 传统傅里叶分析的局限性： 指出傅里叶变换在处理非平稳信号时存在时频分辨率的局限性。 小波变换的基本原理： 介绍小波变换的思想，即利用具有时频局部特性的“母小波”来分解信号。 连续小波变换与离散小波变换： 讲解连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）的数学形式和应用。 小波分析在信号去噪、特征提取等领域的应用： 展示小波分析在处理瞬态信号、非平稳信号等方面的独特优势，并结合实际案例说明其在去噪、特征提取、数据压缩等方面的应用。 第十章：实际应用案例分析与模型构建 通信系统中的信号处理： 结合通信领域，讲解信号的调制解调、信道估计、均衡等关键技术，展示信号分析在提高通信质量和效率中的作用。 生物医学信号分析： 以心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物医学信号为例，展示如何利用信号处理技术进行信号去噪、特征提取、疾病诊断等。 图像与视频信号处理： 探讨图像的滤波、增强、边缘检测、特征提取等技术，以及视频信号的时域和频域分析。 构建实际应用模型： 引导读者如何根据具体问题，选择合适的信号分析工具和方法，构建从信号获取、处理到最终应用的完整模型。强调理论与实践相结合的重要性，鼓励读者在学习过程中进行大量的仿真和实验。 结语：持续探索，驱动创新 《信号分析与建模：从原理到应用》旨在为读者提供一条探索信号世界的清晰路径。我们相信，掌握了本书的内容，读者将不再畏惧复杂的信号数据，而是能够以科学严谨的态度，灵活运用强大的工具，去理解、去预测、去创造。信号处理的领域是不断发展和创新的，本书所提供的知识体系，将是读者持续学习和深入研究的坚实起点。愿本书能激发您对信号处理的浓厚兴趣，并引领您在科学探索和工程实践的道路上不断前行，用信号的力量驱动技术的进步，塑造更美好的未来。

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总的来说，这本书的价值远超出了一个技术手册的范畴。它更像是一位经验丰富的工程师在传授他多年积累的智慧和教训。阅读过程中，我仿佛能感受到作者在编写每一行代码、设计每一个实验时所倾注的心血。无论是对于正在准备研究生课程的学生，还是希望快速提升自己工具箱技能的在职工程师，这本书都提供了一个全面且深入的学习路径。它不仅仅教会了我如何使用MATLAB的函数，更重要的是，它培养了我从信号的本质出发，去思考如何利用计算工具解决实际工程问题的思维框架。我强烈推荐给所有对信号处理的理论与实践结合抱有高度追求的读者。

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随着章节的深入，这本书开始挑战更复杂的课题，比如自适应滤波和盲源分离。老实说，这些内容在其他教材中往往只是蜻蜓点水地提一下，或者直接跳过理论深水区。然而，本书却花了大量的篇幅来剖析这些前沿技术的数学原理，并辅以MATLAB的强大矩阵运算能力来展现其实现过程。我感受到了作者深厚的学术功底和极强的教学热情。在讨论到收敛性分析时，书中引用了几个经典的仿真案例，展示了不同参数设置对算法性能的显著影响，这种细致入微的对比分析，远比单纯的理论描述来得生动有力。它让我意识到，在数字信号处理领域，理解参数背后的物理意义比单纯掌握代码语法更为重要。

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不得不提的是，这本书在实践操作上的编排布局简直是教科书级别的。作者非常贴心地将理论讲解和对应的MATLAB代码实现紧密结合起来。当你读完一个滤波器设计理论后，紧接着就能在配套的光盘或在线资源中找到可以直接运行的代码示例。这些代码不仅注释详尽，而且结构清晰，很容易修改和二次开发。我尤其喜欢书中关于GUI界面设计的章节，它展示了如何将复杂的信号处理算法封装成一个用户友好的交互式工具，这对于向非技术背景的同事展示我的工作成果非常有帮助。这种“学完就能用”的实战导向，是我认为这本书最大的亮点之一，它有效地缩短了学习周期。

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这本书的开篇几章对数字信号处理的基础概念进行了相当详尽的阐述，这点我非常赞赏。作者并没有急于展示复杂的算法，而是耐心地回顾了离散时间信号、Z变换等核心理论，这对于像我这样背景知识有些生疏的读者来说，提供了很好的缓冲和巩固机会。更重要的是，书中的数学公式推导过程清晰流畅，每一步的逻辑转换都交代得非常清楚，让人很容易跟上思路。我发现，相比于其他教材那种直接抛出结论的做法，本书更注重“为什么”和“如何推导”的过程，这极大地提升了我的理解深度。我尝试着对照书中的例子手动计算了一遍，结果与书上的一致，这给了我极大的信心，感觉自己真的抓住了理论的脉络，而不是死记硬背公式。

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这本书的封面设计得非常吸引人，深蓝色的背景配上清晰明了的白色字体，给人一种既专业又现代的感觉。我之所以选择这本书，很大程度上是因为我对MATLAB在信号处理领域的应用充满了好奇。我一直听说MATLAB在这个领域有着强大的功能，但市面上很多教材要么理论性太强，要么代码示例过于简单。这本书的目录展示了从基础的傅里叶变换到更高级的滤波设计和频谱分析，这正是我目前工作和学习中急需掌握的内容。我特别期待书中关于实际案例的讲解，比如如何用MATLAB来处理音频信号或图像数据，这对于我将理论知识转化为实际能力至关重要。希望这本书能提供扎实的代码教程和深入的理论剖析，让我能真正地“玩转”MATLAB在数字信号处理中的应用。

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