隨機信號與係統習題解答及仿真程序集 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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潘仲明 著

圖書標籤:

• 隨機信號
• 隨機過程
• 係統分析
• 信號處理
• 通信原理
• MATLAB
• 仿真
• 習題解答
• 工程數學
• 高等工程數學

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118094534

版次：1

商品編碼：11475846

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-05-01

用紙：膠版紙

頁數：250

內容簡介

　　《隨機信號與係統習題解答及仿真程序集》是研究生教材《隨機信號與係統》的配套參考書，由概率與隨機過程導論、多維高斯過程、參數估計理論、數學模型辨識、譜估計與小波分析、濾波與狀態估計等六章組成。在各章的第一部分中列齣瞭“隨機信號與係統課程”的主要知識點，這部分內容可作為工具書或課堂筆記使用；在各章的第二部分中給齣瞭習題解答和MATLAB /Simulink算法實現與係統仿真程序；在各章的第三部分中補充瞭部分基本概念習題和相關數學公式證明。在訓練初學者習慣性地應用正確的數學方法去分析和解決工程實際問題方麵，本書必將起到拋磚引玉的作用。

作者簡介

　　潘仲明
　　學曆：
　　1978年～1982年在國防科技大學精密機械與儀器係學習，本科，獲學士學位
　　1982年～1985年在國防科技大學精密機械與儀器係學習，碩士研究生，獲碩士學位
　　1999年～2000年在美國奧剋蘭大學電氣與係統工程係進修，國傢公派訪問學者
　　2002年～2006年在國防科技大學機電工程研究所學習，在職博士研究生，獲博士學位
　　從事科研、教學等工作簡曆：
　　1985年02月，國防科技大學精密機械與儀器係助教
　　1987年12月，國防科技大學精密機械與儀器係講師
　　1993年12月，國防科技大學機械電子工程與儀器係副教授
　　2006年12月，國防科技大學機電工程與自動化學院教授

目錄

第一章 概率與隨機過程導論

1．1 基本知識點

1．1．1 概率論

1．1．2 隨機過程理論

1．1．3 相關函數與譜密度

1．2 習題解答與MATLAB/Simulink程序

1．3 補充習題

第二章 多維高斯過程

2．1 基本知識點

2．1．1 多維高斯密度函數

2．1．2 高斯過程理論的應用實例

2．1．3 信噪比計算

2．2 習題解答與MATLAB/Simulink程序

2．3 補充習題

第三章 參數估計理論

3．1 基本知識點

3．1．1 參數估計的評價準則

3．1．2 基於統計分布的參數估計算法

3．1．3 基於綫性模型的參數估計算法

3．2 習題解答與MATLAB/Simulink程序

3．3 補充習題

第四章 數學模型辨識

4．1 基本知識點

4．1．1 隨機數據預處理

4．1．2 時間序列模型與模型參數估計

4．1．3 時間序列模型的辨識方法

4．1．4 ARX模型的最小二乘估計

4．1．5 ARMAX模型的最小二乘估計

4．2 習題解答

4．3 補充習題

第五章 譜估計與小波分析

5．1 基本知識點

5．1．1 功率譜估計

5．1．2 小波變換

5．1．3 快速小波變換的理論框架

5．1．4 雙正交濾波器組的設計方法

5．1．5 時間柵格加密與多孔算法

5．1．6 小波變換的應用實例

5．2 習題解答與MATLAB仿真程序

5．3 補充習題

第六章 最優濾波與狀態估計

6．1 基本知識點

6．1．1 波形估計的基本概念

6．1．2 自適應橫嚮數字濾波器

6．1．3 LMS自適應濾波器的應用示例

6．1．4 狀態估計

6．2 習題解答與MATLAB仿真程序

6．3 補充習題

參考文獻

前言/序言

現代通信與信息處理的基石：深入理解隨機信號與係統 在當今信息爆炸的時代，無論是語音通信、圖像傳輸、數據壓縮，還是雷達探測、生物醫學信號分析，背後都離不開對隨機信號及其係統特性的深刻理解。“隨機信號與係統” 作為一個核心理論領域，為我們揭示瞭現實世界中普遍存在的隨機性規律，並提供瞭分析和處理這些隨機現象的強大工具。本書正是為瞭幫助讀者在這一關鍵領域打下堅實基礎而精心編寫，力求通過係統性的講解與豐富的實踐應用，帶領讀者穿越隨機信號的迷霧，掌握分析與設計復雜係統的核心能力。 隨機信號的奧秘：從概念到數學描述 本書的首要目標是為讀者構建一個清晰的隨機信號概念圖。我們將從最基本的隨機現象入手，如拋硬幣、測量誤差，逐步引入隨機變量、概率分布、概率密度函數等核心概念。讀者將學習如何運用概率論的語言來精確地描述和量化隨機性。 隨機變量與概率分布： 深入探討離散型和連續型隨機變量的性質，理解纍積分布函數（CDF）和概率密度函數（PDF）的物理意義及其在描述隨機變量取值範圍和發生概率上的作用。我們將通過大量實例，如泊鬆分布在事件發生次數上的建模，高斯分布在測量噪聲和自然現象中的廣泛應用，以及指數分布在描述事件間隔上的特點，來鞏固這些概念。 多維隨機變量與聯閤分布： 隨著問題的復雜化，我們需要考慮多個隨機變量之間的相互關係。本書將詳細闡述聯閤概率密度函數、邊緣概率密度函數以及條件概率密度函數，幫助讀者理解隨機變量之間的相關性、獨立性以及條件依賴性。卡爾曼濾波等重要算法的基礎就建立在對多維隨機變量的精確描述之上。 隨機過程： 現實世界中的許多信號並非靜態，而是隨時間演變的。本書將引入隨機過程的概念，將其視為一個隨時間變化的隨機變量族。我們將重點介紹平穩隨機過程，特彆是寬平穩和嚴平穩，以及它們在信號分析中的重要性。馬爾可夫過程、高斯過程、維納過程等典型的隨機過程模型將被深入剖析，並結閤實際應用場景進行講解，例如噪聲的建模、通信係統中信號的衰落等。 隨機過程的統計特性： 除瞭概率分布，隨機過程的均值函數、自協方差函數、自相關函數是描述其統計特性的關鍵。本書將詳細講解這些函數的計算方法、物理意義及其在信號分析中的作用，例如通過自相關函數來判斷信號的周期性或識彆信號中的噪聲成分。 係統分析的利器：從綫性時不變係統到濾波理論 在理解瞭隨機信號的本質之後，我們還需要掌握如何分析信號在不同係統中的演化。本書將係統地介紹隨機信號在綫性時不變（LTI）係統中的響應，這是信號處理和通信係統中最基本也是最重要的模型。 LTI 係統的基本概念： 迴顧衝激響應、捲積等 LTI 係統的核心概念，並在此基礎上探討隨機信號通過 LTI 係統後的統計特性變化。讀者將學習如何利用衝激響應來錶徵一個 LTI 係統，並理解捲積運算在時間域和頻率域的意義。 係統輸齣的統計特性： 當隨機信號作為 LTI 係統的輸入時，其輸齣信號的均值、方差、自相關函數等統計特性會發生怎樣的變化？本書將給齣詳細的數學推導和解釋，幫助讀者理解係統對輸入隨機信號的“濾波”作用。例如，低通濾波器如何平滑輸入信號中的高頻噪聲。 功率譜密度（PSD）： 為瞭更全麵地刻畫信號的頻率內容，特彆是隨機信號的頻率成分，本書將深入講解功率譜密度。讀者將學習功率譜密度與自相關函數之間的 Wiener-Khinchin 定理，理解功率譜密度在分析信號的頻率分布、識彆信號的噪聲成分以及設計濾波器時的關鍵作用。 最優濾波： 在實際應用中，我們常常需要從含有噪聲的信號中提取有用信息。本書將隆重介紹維納濾波和卡爾曼濾波等經典的最優濾波理論。 維納濾波： 講解維納濾波器的基本原理，即如何設計一個綫性濾波器，使其輸齣信號與真實信號之間的均方誤差最小。讀者將學習如何根據信號和噪聲的自相關函數來確定維納濾波器的衝激響應。 卡爾曼濾波： 重點介紹卡爾曼濾波器的原理和算法，它是一種能夠遞歸地估計綫性係統狀態的算法，特彆適用於處理具有高斯白噪聲的係統。我們將通過離散時間卡爾曼濾波器的推導，使其原理清晰可見，並展示其在導航、目標跟蹤、經濟預測等領域的強大應用。 譜估計： 在許多情況下，我們無法得到信號的精確數學模型，隻能通過觀測到的數據來估計其功率譜密度。本書將介紹多種譜估計方法，包括非參數方法（如周期圖法、Welch 法）和參數方法（如 AR 模型、MA 模型、ARMA 模型），幫助讀者理解各種方法的優缺點及其適用場景。 理論與實踐的橋梁：通過仿真理解深度 僅僅停留在理論層麵不足以完全掌握隨機信號與係統。為瞭加深讀者對抽象概念的理解，本書強調理論與實踐相結閤，通過仿真程序來直觀地展示各種隨機信號的特性以及係統對信號的處理效果。 隨機信號的生成與分析： 提供各種常用隨機信號的生成方法，如高斯白噪聲、泊鬆過程、隨機遊走等。讀者可以通過運行程序，觀察不同參數下的隨機信號波形、概率分布以及自相關函數的錶現，從而建立直觀的認識。 LTI 係統的仿真： 演示如何利用衝激響應和捲積運算來模擬隨機信號通過 LTI 係統的過程。通過改變係統參數，觀察輸齣信號統計特性的變化，如均值、方差、功率譜密度等。 濾波器的設計與仿真： 重點展示維納濾波器和卡爾曼濾波器的仿真實現。讀者將能夠通過調整濾波器參數，觀察濾波效果，比較濾波前後的信號質量，並直觀理解濾波器的降噪能力和狀態估計精度。 譜估計方法的應用： 通過仿真數據，應用各種譜估計方法，比較不同方法的估計結果，並分析它們在不同信噪比和信號模型下的錶現。 本書的仿真程序設計力求簡潔高效，易於理解和修改。讀者可以通過運行這些程序，親手“玩轉”隨機信號，並通過觀察和實驗來印證書本理論，從而形成深刻的理解和紮實的工程應用能力。 廣闊的應用前景：隨機信號與係統在現代技術中的身影 隨機信號與係統的理論不僅僅是抽象的數學模型，更是支撐現代眾多高科技領域的基石。本書的講解將貫穿這些實際應用，讓讀者在學習理論的同時，也能感受到其強大的生命力和實際價值。 通信係統： 現代通信係統無時無刻不在與噪聲和衰落等隨機效應打交道。本書的理論有助於理解調製解調、信道編碼、均衡等技術的原理，以及如何設計魯棒的通信係統。 信號處理： 從音頻降噪、圖像增強，到語音識彆、人臉識彆，各種信號處理技術都離不開對隨機信號的建模和分析。 控製係統： 在自動控製領域，特彆是涉及不確定性和噪聲乾擾的係統，卡爾曼濾波等隨機係統理論是實現精確控製的關鍵。 數據科學與機器學習： 許多機器學習模型，如隱馬爾可夫模型（HMM）、高斯混閤模型（GMM），其核心都建立在概率模型和隨機過程理論之上。 經濟學與金融學： 金融市場中的價格波動、經濟指標的預測等，也常常被建模為隨機過程。 生物醫學工程： 生理信號（如心電圖、腦電圖）的分析、醫學影像的處理，都涉及對復雜隨機信號的理解。 本書旨在為從事相關領域的研究者、工程師和學生提供一個全麵、深入且實用的學習平颱。通過理論講解、數學推導、實例分析以及仿真實踐的有機結閤，我們相信讀者能夠真正掌握隨機信號與係統的精髓，為解決現實世界中的復雜問題打下堅實基礎，並在信息科學和工程技術領域不斷探索前進。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我當初買這本書主要是因為課程需要，並沒有抱太大的期望，覺得市麵上這類習題解答都大同小異。然而，這本書卻給瞭我驚喜。它的內容深度和廣度都超齣瞭我的預期。很多習題並非簡單的計算題，而是涉及到對概念的深入理解和分析，而解答部分恰恰抓住瞭這一點，不僅給齣瞭計算結果，更重要的是闡述瞭背後的原理和思考過程。我尤其喜歡其中一些綜閤性的習題，它們將多個章節的知識點融會貫通，解答起來需要運用到多種方法和理論。作者在給齣解答時，會清晰地梳理齣解決問題的思路，並針對可能齣現的誤區進行提示。這種“授人以魚不如授人以漁”的教學方式，讓我學到的不僅僅是這道題的解法，更是解決同類問題的通用方法。此外，書中還穿插瞭一些作者對於某些經典問題的獨到見解，這些分析往往能點醒我之前模糊不清的概念，讓我豁然開朗。對於那些希望在隨機信號與係統領域打下堅實基礎，並培養獨立解決問題能力的讀者來說，這本書無疑是一本值得深入研讀的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻讀通信工程專業的碩士研究生，對隨機信號與係統這一門課程一直有些頭疼，總覺得理論知識理解透徹瞭，但實際應用和解題的時候卻總是抓不住要領。偶然的機會，我聽學長推薦瞭這本書，抱著試試看的心態購買瞭。收到書的那一刻，就被它厚實的體量所吸引，感覺內容一定很豐富。開始翻閱時，首先注意到的是其詳盡的仿真程序集。如今的教學越來越注重實踐，而這本習題解答不僅提供瞭理論解法，還附帶瞭可以直接運行的仿真代碼，這極大地降低瞭動手實踐的門檻。我嘗試著運行瞭幾段代碼，發現它們不僅能正確運行，而且代碼注釋非常詳細，甚至連參數的設置都解釋得清清楚楚，對於初學者來說，這真的是福音。通過運行這些程序，我能夠直觀地看到理論知識在計算機上的體現，加深瞭對抽象概念的理解。比如，在學習瞭各種噪聲模型後，通過程序可以模擬齣不同噪聲下的信號變化，這種“眼見為實”的學習方式，比單純記憶公式要有效得多。對於那些希望在期末項目或者畢業設計中有所突破的學生來說，這本書的仿真程序集絕對是一個寶貴的資源庫。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對理論知識有強烈求知欲的學生，對於那些隻給齣答案而不解釋過程的教材總是感到不滿。幸運的是，我遇到瞭這本《隨機信號與係統習題解答及仿真程序集》。它最吸引我的地方在於其嚴謹而細緻的論證過程。對於每一個習題，作者都力求將整個解題思路、每一步的數學推導、以及涉及到的相關概念都清晰地呈現齣來。在一些關鍵的推導步驟，甚至會附帶一些輔助性的解釋，比如為什麼需要進行這樣的變換，或者這個公式的物理意義是什麼。這種對細節的關注，讓我能夠真正理解每一個知識點，而不是死記硬背。我喜歡在遇到難題時，翻閱這本書的解答，總能從中找到啓發。它不僅僅是告訴我“怎麼做”，更重要的是告訴我“為什麼這麼做”。這種深入的解析，極大地提升瞭我獨立思考和解決問題的能力。此外，書中附帶的仿真程序，也讓我能夠通過實踐來驗證理論的正確性，加深理解。這本書的齣現，讓我對學習隨機信號與係統這門課程充滿瞭信心和興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝設計很簡潔大氣，封麵采用的藍色調，給人一種沉靜而專業的科技感。翻開第一頁，紙張的質感就相當不錯，厚實且有一定的韌性，即使是反復翻閱也不會輕易損壞。我尤其欣賞的是排版設計，字體清晰，間距舒適，即使是長篇的解析內容也不會讓人感到眼花繚亂。章節劃分也很閤理，邏輯性很強，從最基礎的概念引入，逐步深入到復雜的理論和應用。我最看重的是習題解答部分的細緻程度。通常很多教材的習題解答要麼過於簡略，要麼直接給齣答案，讓人摸不著頭腦。但這本書在這方麵做得非常齣色，幾乎每一個步驟都給齣瞭詳細的推導過程，對於那些卡在某個環節的學生來說，這簡直是雪中送炭。特彆是那些數學推導部分，作者非常清晰地解釋瞭每一步的依據，甚至還補充瞭一些相關的背景知識，幫助讀者更好地理解公式的由來和意義。這不僅僅是一本習題解答，更像是一本優秀的補充教材，對於鞏固課堂知識、加深對隨機信號與係統理論的理解非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

作為一個已經從事工程領域工作幾年的技術人員，迴過頭來再看這些經典課程，總會有些不一樣的體會。這本書的齣現，可以說是在我職業生涯的某個階段，又一次點亮瞭我對隨機信號與係統知識的理解。它不僅僅是為學生設計的，對於我們這些希望鞏固和拓展知識麵的從業者來說，同樣具有極高的價值。我特彆贊賞書中對實際工程中常見問題的仿真處理。例如，在一些信號處理的實際應用中，我們經常會遇到采樣、量化、濾波等環節引入的誤差問題，而這本書中的一些習題和仿真恰恰就針對這些問題進行瞭深入的探討。通過對不同參數設置下的仿真結果進行分析，我能夠更清晰地認識到各種因素對信號質量的影響，以及如何通過優化設計來規避這些問題。書中的仿真程序，不僅僅是簡單的代碼堆砌，很多都結閤瞭實際的工程場景，讓抽象的理論變得具體可感。這對於我解決工作中遇到的實際問題，提供瞭非常有價值的參考和思路，也讓我對隨機信號與係統在現代工程中的重要性有瞭更深刻的認識。