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刘小河 著

图书标签:

• 数字信号处理
• 信号处理
• 通信工程
• 电子工程
• MATLAB
• 算法
• 滤波
• 谱分析
• 图像处理
• 应用

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111583967

版次：1

商品编码：12305709

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十三五”规划教材

开本：16开

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

页数：207

内容简介

本书主要讲述数字信号处理的基本理论和方法，同时又简明地介绍现代信号处理方法的基本概念和思路（例如时频分析和小波分析的概念和方法初步），还给出一些应用性较为广泛的数字信号处理方法（例如现代谱分析、维纳滤波等），便于学生在熟悉数字信号处理基本理论的基础上，了解现代信号处理方法的概念，并能够对某些领域的应用较为深入地了解。本书可作为自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、测控技术等专业的研究生及高年级本科生教材。

目录

前言
第1章绪论
1.1数字信号处理
1.1.1数字信号处理系统的基本组成
1.1.2数字信号处理的优点
1.2数字信号处理研究的内容
1.2.1离散线性系统的基本理论
1.2.2信号的离散正交变换及
快速算法
1.2.3数字滤波器的设计
1.2.4随机信号的处理
1.2.5连续信号的采集与重构
1.3数字信号处理的应用
1.3.1电子测量与仪器
1.3.2现代通信
1.3.3语音与图像处理
1.3.4生物医学信号处理
1.3.5控制及自动化
1.4数字信号处理理论发展的
历史回顾
第2章离散信号和离散系统
2.1离散信号
2.1.1离散信号的概念
2.1.2典型离散信号
2.1.3离散信号的分类
2.1.4离散信号的运算和变换
2.2离散系统
2.2.1 离散系统的输入一输出描述 ’
2.2.2离散系统的分类 ’
2.3线性时不变离散系统的时域分析
2.3.1线性差分方程的求解
2.3.2 LTI离散系统的抽样响应
2.3.3 LTI离散系统对任意输入的
零状态响应：卷积和
2.3.4 LTI离散系统的稳定性
2.4连续信号的采样 ’
2.4.1信号的采样过程 。
2.4.2采样定理及A-D转换
2.4.3由样本序列重构模拟信号
本章小结
习题
第3章z变换
3.1 z变换及其性质
3.1.1 z变换的定义和收敛域
3.1.2常用z变换
3.1.3 z变换的性质
3.2 z逆变换
3.2.1幂级数展开法求z逆变换
3.2.2部分分式展开法求z逆变换
3.2.3围线积分法求z逆变换
3.3 复卷积定理和帕斯瓦尔定理
3.3.1复卷积定理
3.3.2帕斯瓦尔定理
本章小结 。
习题
第4章线性时不变离散系统的变换域
分析
4.1线性时不变离散系统的z域分析
4.1.1用z变换求解差分方程
4.1.2系统函数H(z)
4.1.3离散系统的稳定性
4.2 1线性时不变离散系统的频域分析
4.2.1 线性时不变离散系统的频率
特性
4.2.2频率响应的几何确定
4.2.3理想低通滤波器
4.2.4全通系统
4.3线性时不变离散系统的基本结构
4.3.1 无限长冲激响应系统的基本
结构
4.3.2有限长冲激响应系统的基本
结构
4.3.3离散系统的Lattice结构
第5章数字滤波器设计
第6章离散傅里叶变换及快速算法
第7章信号处理中的其他常用正交变换
第8章随机信号处理
第9章功率谱估计
第10章非平稳信号的时频分析和小波分析初步
参考文献

前言/序言

数字信号处理已经成为电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、自动化、测控技术等本科专业及信号与信息处理、电子科学与技术、控制科学与工程等研究生学科的重要专业基础课之一，由于该门课程既涉及离散信号与系统的理论，又涉及信号处理的重要方法，一直是一门具有较大学习难度的课程。对初次接触该领域的学生来说，一本合适的教学参考书对课程的学习具有较大的帮助。
目前出版的数字信号处理教材种类繁多，其中很多优秀的教材具有鲜明的特色。从层次上来看，大体可分为适合本科生使用的教材及适合研究生使用的教材。本科生层次的教材多是面向电子信息类专业编写的，一般重点介绍离散系统的基本理论与方法、数字滤波器设计和快速傅里叶变换的基本方法，对现代信号分析与处理的内容较少涉及。研究生层次的教材面向对象较广，多数教材一般主要介绍现代信号处理方法的若干内容。对于本科已经学习过的数字信号处理的基本理论和方法，一般仅做概要介绍。
作者十余年来一直给检测技术与自动化装置、微电子学、电路与系统、控制理论与控制工程等学科的研究生及控制工程专业学位的研究生讲授“数字信号处理”课程，很多研究生本科阶段没有学习过信号处理类的课程，甚至对信号与系统的基本概念也了解甚少。这些专业的研究生一般希望在学习了数字信号处理基本理论的基础上，能够在应用层面了解相关领域现代方法的应用，以便尽快进入研究领域，这就需要与之配套的教学参考书。其实，对于计算机科学与技术、自动化、测控技术等本科专业的高年级学生，也同样有一个如何在掌握数字信号处理基本理论框架的基础上，了解一些现代信号处理的方法，以适应现代科学技术发展需要的问题。编者在讲授课程的过程中，广泛参考了国内外相关教材，编写了相关讲义，在北京市教学名师专项资金的资助下，对如何处理好基本理论、现代方法、工程应用的关系进行了探索，形成了自己的特色。在此基础上形成本书并奉献给读者。
本书的特点是自成体系，既严谨地讲述数字信号处理的基本理论和方法，又简明地介绍现代信号处理方法的基本概念和思路（例如时频分析和小波分析的概念和方法初步），还给出一些应用性较为广泛的数字信号处理方法（例如现代谱分析、维纳滤波等），便于学生在熟悉数字信号处理基本理论的基础上，了解现代信号处理方法的概念，并能够对某些领域的应用有较为深入的了解，便于在某些研究领域中使用数字信号处理方法尽快开展研究工作。
本书对数字信号处理在控制工程中的应用给予特别的关注，这是以往同类教材中不多见的。
为了适合本科生的学习，本书对基本理论的某些内容适当降低了难度，并通过适当的例子帮助学生理解某些重要的概念。对于本科生的学习，可以在学习前6章的基础上，结合专业特点选择后4章的部分内容进行介绍，对于研究生，学完本书的全部内容可以为从事数字信号处理相关研究工作打下一个初步的基础。
本书可作为控制科学与工程、测试科学与技术、电气工程等学科研究生数字信号处理课程的参考教材，也可作为电子信息工程、通信工程、自动化、测控技术等本科专业数字信处理课程的教学参考书，对高校教师和工程技术人员，本书也有较好的参考价值。
本书的出版得到了北京市教学名师专项资金的资助，在此向北京市教委表示由衷谢意。
在本书的立项、编写和出版过程中，得到了机械工业出版社的指导和大力支持，在此者表示诚挚的感谢。
限于编者水平和能力，书中谬误之处在所难免，恳请各位专家、学者、读者给予批指正。
刘小河

探索未知：一段跨越时空的旅程 这是一本关于发现的书，关于那些被遗忘的角落，关于那些隐藏在历史深处的智慧。它并非描绘宏大的战争场面，也非聚焦于某个领域的科学突破，而是将目光投向了那些微小却至关重要的细节，那些塑造了我们今日世界的无形力量。 本书的旅程始于一个古老的问题：人类是如何认识世界的？我们不仅仅满足于观察表象，更渴望理解事物运行的底层逻辑。从原始先民对日月星辰的观测，到古希腊哲学家对几何学的探索，再到文艺复兴时期科学家们对自然规律的严谨求证，本书将带领读者一同回顾人类认知边界不断拓展的壮丽篇章。我们不会深入到晦涩的数学公式，而是侧重于那些关键的转折点，那些伟大的思想家是如何凭借敏锐的洞察力和不懈的求索，揭开了笼罩在自然现象上的神秘面纱。 例如，我们会探寻古埃及人在尼罗河泛滥的规律中如何发展出精确的历法，他们的智慧不仅仅是为了农业生产，更蕴含着对时间流逝和宇宙秩序的朴素理解。接着，我们将目光转向古希腊，那里涌现出了芝诺的悖论，挑战着我们对空间和运动的直观感受；欧几里得的《几何原本》，以其公理化的演绎体系，构建了一个理性思维的典范。这些思想的火花，虽然看似远离我们今日的日常生活，却为后世科学的蓬勃发展奠定了坚实的基础。 本书的另一条重要线索，是关于人类如何通过工具来增强自身能力，从而更好地理解和改造世界。从石斧到显微镜，从望远镜到印刷术，每一种新工具的诞生，都意味着人类感知能力的延伸，以及知识传播效率的飞跃。我们将详细介绍这些工具的起源、发展及其对人类文明进程的深远影响。例如，印刷术的出现，不仅仅是信息的复制，更是思想得以广泛传播、知识得以积累的关键。它打破了少数人对知识的垄断，为文艺复兴和宗教改革提供了重要的物质基础。 然而，这本书并非仅仅是一部关于过去的技术史或思想史。它更关注的是，这些古老的智慧和工具，是如何以我们意想不到的方式，渗透到我们现代生活的方方面面，甚至塑造了我们今天的思维模式。 我们会走进古代中国的伟大发明，例如指南针和造纸术。指南针如何改变了地理大发现的面貌，让世界变得“小”了？造纸术又如何为知识的传承和文化的传播提供了无限可能？我们会去探究这些发明的背后，是如何体现了当时人们对自然规律的深刻理解和巧妙运用。甚至，我们会尝试去理解，中医的望闻问切，虽然与现代医学的诊断方式不同，但其中蕴含的整体观和辩证法，是否也为我们提供了另一种认识生命和健康的视角？ 本书还会深入探讨，那些被现代科学“边缘化”的知识体系，例如炼金术和占星术，在历史上扮演了怎样的角色。我们并非要为这些学科正名，而是要理解，在科学尚未独立成型的时代，它们是如何承载了人类对物质转化、宇宙规律和命运的探索欲。从炼金术士对物质转化的痴迷，到占星术士对星辰运行与人类命运之间联系的解读，这些看似荒谬的实践背后，或许隐藏着人类对秩序和意义的不懈追求。它们在一定程度上，也激发了后世化学和天文学的发展。 此外，本书还将触及一些更为抽象的概念，例如古老的数字系统和度量衡。不同的文明发展出了迥异的数字表达方式，例如巴比伦的六十进制，玛雅人的二十进制，以及我们今天广泛使用的十进制。这些数字系统的演变，不仅仅是记数方式的改变，更反映了不同文化在逻辑思维和数学观念上的差异。而度量衡的统一，则是国家形成和商业发展的重要前提，它如何影响了建筑、贸易和科学的进步，本书将一一解析。 我们将带领读者去感受，那些古老的哲学思想，如古印度佛教的缘起论，古希腊斯多葛学派的理性，以及中国古代道家的“无为而治”，虽然与现代社会的技术应用似乎相去甚远，但它们所蕴含的对人与自然关系的思考，对生命意义的探索，以及对个人内心世界的关注，至今仍然具有深刻的启示意义。这些思想，或许以一种潜移默化的方式，影响着我们对问题的看法，对价值的选择。 本书的叙事风格将是娓娓道来的，如同与一位学识渊博的长者促膝长谈。我们不会堆砌枯燥的理论，而是通过生动的历史故事、形象的比喻和引人入胜的细节，将这些古老的智慧和发现展现在读者面前。我们希望读者在阅读的过程中，能够感受到一种探索的乐趣，一种对人类文明悠久历史的敬畏，以及一种对隐藏在日常事物背后深层联系的顿悟。 这不是一本教你如何操作某种工具，或是掌握某种算法的书。这是一本邀请你进行一场思维漫游的书。它希望点燃你的好奇心，让你重新审视我们习以为常的世界，去发现那些被时间的长河冲刷得有些模糊，却依然闪烁着智慧光芒的宝藏。它鼓励你去思考，去追问，去连接那些看似不相关的点，从而形成自己对世界更深刻的理解。 这是一次跨越时空的发现之旅，邀请你一同踏上这段旅程，去触碰历史的脉络，去聆听那些古老智慧的回响，去感受人类文明的厚重与奇妙。你将看到，那些早已被遗忘的角落，依然蕴藏着未被发掘的宝藏，等待着有心人的探寻。

评分☆☆☆☆☆

这绝对是一本让我爱不释手的技术书籍，它的魅力在于其深度与广度的完美结合。在数字信号处理的海洋里，这本书犹如一座灯塔，指引我找到了通往核心技术的路径。我一直对现代通信系统中的信号调制解调技术颇感兴趣，而这本书对此的阐述，简直是教科书级别的。作者从最基础的AM、FM信号讲起，循序渐进地引入了更复杂的QAM、PSK等调制方式，并且详细讲解了它们在实际应用中的优劣势，以及如何通过算法来克服信道衰落、噪声干扰等问题。更令我惊喜的是，书中还涉及了现代无线通信中至关重要的OFDM技术，并对其原理、关键技术（如循环前缀、窗口函数等）进行了深入剖析，这让我对5G、Wi-Fi等技术有了更深刻的理解。此外，书中对于自适应滤波器的介绍也让我耳目一新。我一直认为自适应滤波器只是一个理论概念，但作者通过讲解其在噪声消除、均衡器设计等方面的实际应用，让我看到了其强大的生命力。这本书的逻辑清晰，结构严谨，每一章节都承接前一章节，层层递进，使得学习过程顺畅而高效。

评分☆☆☆☆☆

这绝对是一本能颠覆我对信号处理固有认知的好书。在过去的学习中，我总觉得信号处理是枯燥乏味的数学游戏，但这本书却用一种全新的视角，将它与现实世界紧密联系起来。我一直对数字图像处理感兴趣，而书中关于图像压缩的章节，彻底改变了我的看法。作者不仅讲解了JPEG等经典压缩算法的原理，还深入分析了其背后的离散余弦变换（DCT）和量化过程，让我明白了为何能够实现如此高的压缩比。更让我惊喜的是，书中还提到了小波变换在图像去噪和水印技术中的应用，这对我来说是全新的领域。此外，对于语音信号处理的探讨，也让我大开眼界。我一直以为听到的声音只是简单的声波，但书中揭示了声学特征提取、音素识别等复杂过程，让我明白了语音识别技术是如何实现的。书中还穿插了许多有趣的案例，例如如何利用信号处理技术来分析音乐的节奏和旋律，以及如何识别和过滤网络上的不良信息。这些都让我看到了信号处理在信息时代巨大的应用价值。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对人工智能领域充满好奇的学习者，我一直在寻找能够帮助我理解机器学习背后信号处理原理的书籍。这本书，出乎意料地给了我巨大的启发。虽然它并非一本专门讲解AI的书籍，但其中对采样、量化、滤波等基础概念的详尽阐述，却为我理解信号的预处理和特征提取奠定了坚实的基础。例如，在讲解采样定理时，作者用图像的像素化举例，生动地解释了奈奎斯特采样定律的含义，以及过采样和欠采样的后果。这让我意识到，在输入数据到机器学习模型之前，如何对原始信号进行有效的采样和量化，是多么关键的一步。书中对于数字滤波器在去噪和信号增强方面的应用，也让我对数据清洗有了新的认识。我开始思考，在处理图像、语音等数据时，如何应用这些滤波器来去除采集过程中产生的噪声，以及如何提取出更有意义的特征。更重要的是，书中关于谱分析的内容，让我开始理解一些AI模型中出现的“特征空间”和“频域表示”的含义，这为我日后深入学习更复杂的AI算法提供了理论支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书，与其说是一本教科书，不如说是一位经验丰富的工程师在向我娓娓道来他的职业生涯中的点滴感悟。我一直对信号处理的理论基础略知一二，但总觉得隔着一层纱，无法真正触碰到其精髓，尤其是在理解实际应用场景中的复杂性时。这本书恰恰弥补了这一空白。作者并没有像许多教材那样，将所有公式和定理堆砌在一起，而是通过生动形象的案例，将抽象的数学概念具象化。例如，在讲解滤波器设计时，他详细描述了在音频处理中，如何根据不同的噪声类型选择合适的滤波器，以及在图像处理中，如何利用边缘检测滤波器来增强图像细节。我尤其喜欢其中关于傅里叶变换的章节，作者用一种非常直观的方式解释了它在时域和频域之间的转换，并通过实际的音频信号分析，让我深刻理解了频谱分析在识别和去除噪声中的重要作用。读完这一部分，我仿佛打开了一扇新世界的大门，之前觉得难以理解的许多算法，现在都变得清晰明了。而且，书中穿插的许多小技巧和注意事项，都是作者在多年实践中总结出来的宝贵经验，这些是书本上很难学到的。我感觉自己不是在被动地接受知识，而是在与一位良师益友共同探索数字信号处理的魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在逛一个内容极其丰富的宝藏库，每翻开一页，都能发现新的惊喜。我一直对嵌入式系统中的信号处理应用情有独钟，而这本书恰好满足了我这方面的需求。书中对于传感器信号的采集、处理和融合的讲解，让我受益匪浅。例如，在讲解惯性测量单元（IMU）的数据融合时，作者详细阐述了如何利用卡尔曼滤波器来结合陀螺仪和加速度计的数据，从而实现更精确的姿态估计。这对于我理解无人机、机器人等设备的导航系统至关重要。此外，书中对嵌入式DSP芯片的架构和编程也进行了介绍，这让我看到了理论知识如何转化为实际的硬件实现。我特别喜欢其中关于实时信号处理的章节，作者通过具体的例子，讲解了如何在有限的计算资源下，设计高效的信号处理算法，以满足实时性的要求。这本书的语言通俗易懂，即使是对于初学者来说，也能轻松理解。我感觉自己不再是孤军奋战，而是有了一个可靠的向导，带领我一步步深入到数字信号处理的应用领域。