实时数字信号处理实践方法——从理论到实现 9787512421738 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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金靖 著

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店铺： 广影图书专营店

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512421738

商品编码：29659134182

包装：平装

出版时间：2016-08-01

基本信息

书名:实时数字信号处理实践方法——从理论到实现

定价：35.00元

售价：23.8元,便宜11.2元,折扣68

作者:金靖

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2016-08-01

ISBN：9787512421738

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

金靖等编*的《实时数字信号处理实践方法--从 理论到实现(普通高等教育创新型人才培养规划教材) 》介绍了实时数字信号处理系统设计和实现的相关理 论、技术和方法。全书共9章，前4章介绍了实时数字 信号处理应用基础及仿真方法，主要包括信号产生与 操作、信号频谱分析技术、离散时间系统分析与实现 、数字滤波器设计等；后5章介绍了实时数字信号处 理系统设计与实现，包括系统组成、软硬件结构和控 制、折衷设计、实时算法开发、系统实现的技术手段 等。本书的重点是从信号处理理论到软硬件实现的映 射过程和转换方法，并结合实际应用需求配有大量实 例。
　　本书可作为电子、仪器、自动控制、光学等专业 高年级本科生和研究生的教材或参考书，也可供相关 研究人员和工程师使用。

目录

章 离散时间信号 1.1 信号的概念及分类 1.2 基本离散时间信号的表示 1.3 典型离散信号的表示 1.4 离散时间信号的基本运算和操作第2章 离散傅里叶变换和Z 变换 2.1 离散傅里叶变换 2.2 进行频谱分析的注意事项 2.3 频谱分析实例 2.4 Z 变换概述第3章 离散时间系统 3.1 离散时间系统的概念和性质 3.2 离散时间系统的模型 3.3 离散时间系统的结构、分析与实现第4章 数字滤波器设计 4.1 概述 4.2 IIR滤波器设计 4.3 FIR滤波器设计第5章 实时数字信号处理系统概述 5.1 实时数字信号处理系统的特点 5.2 实时数字信号处理系统的基本组成 5.3 实时数字信号处理系统的数字表示法第6章 实时数字信号处理系统的软件和硬件结构 6.1 实时数字信号处理系统的通用软件结构 6.2 硬件描述语言中的典型软件结构 6.3 实时数字信号处理器的一般硬件结构 6.4 FPGA 的基本硬件结构 6.5 实时数字信号处理系统中的多处理器结构 6.6 数字信号处理器系统的控制第7章 实时数字信号处理系统的折衷设计 7.1 折衷设计方法 7.2 软件和硬件折衷 7.3 软件的时间和空间折衷 7.4 硬件的时间和空间折衷 7.5 其他类型折衷第8章 实时数字信号处理算法的开发 8.1 实时数字信号处理算法的概念和性能分析 8.2 实时数字信号处理算法的设计和描述 8.3 实时数字信号处理算法实现的基本步骤第9章 实时数字信号处理系统实现的技术手段 9.1 输入数据的简化处理 9.2 算法的优化和简化 9.3 算法的转化和移植 9.4 算法的分解 9.5 软硬件联合设计 9.6 通信优化设计 9.7 测试和验证方法参考文献

作者介绍

文摘

序言

《深入理解信号处理：理论、算法与工程应用》 内容简介： 这是一本旨在为读者构建坚实信号处理理论基础，并将其高效转化为实际工程应用的权威指南。本书聚焦于信号处理的核心概念，从基础的信号表示、傅里叶分析，逐步深入到更复杂的数字滤波器设计、多速率信号处理、谱估计等关键领域。我们不仅会深入探讨这些理论背后的数学原理，更会强调其在现实世界中的直接应用，引导读者掌握将抽象概念转化为可执行代码和实际系统设计的技能。 第一部分：信号与系统的基石 我们将从最基础的信号类型入手，区分连续时间信号与离散时间信号，介绍它们的数学表示和基本性质。傅里叶变换作为信号处理的灵魂，将得到详尽的阐述，包括连续傅里叶变换、离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）及其高效实现——快速傅里叶变换（FFT）。读者将理解频谱分析的强大能力，学会如何从时域信号中揭示其频率成分，并认识到傅里叶变换在解调、滤波、压缩等众多应用中的基础性作用。 我们还将深入研究线性时不变（LTI）系统，这是信号处理中最重要的系统模型。通过理解系统的卷积运算，读者将掌握如何预测系统对任意输入信号的响应。系统的频率响应概念将进一步加深对LTI系统特性的理解，为后续的滤波器设计打下坚实基础。此外，我们将介绍Z变换，这是分析离散时间系统，尤其是数字滤波器的重要工具，它能够帮助我们理解系统的稳定性、因果性以及频率响应特性。 第二部分：数字滤波器设计与实现 数字滤波是信号处理中最核心、应用最广泛的技术之一。本书将系统地介绍两种主要的数字滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 对于IIR滤波器，我们将讲解如何从模拟原型滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）出发，通过双线性变换等方法设计出高性能的数字滤波器。我们将深入分析IIR滤波器的优势（如高阶滤波器可以用较低的阶数实现）和潜在的缺点（如可能出现非线性相位）。 对于FIR滤波器，我们将重点介绍其设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗）和频率采样法。FIR滤波器最显著的优点在于其线性相位特性，这在许多对相位失真敏感的应用（如语音信号处理、图像处理）中至关重要。本书将详细分析不同窗函数的选择对滤波器频率响应的影响。 除了理想滤波器的设计，我们还将探讨实际工程中遇到的挑战，如滤波器系数的量化误差、硬件实现的约束等。读者将学习如何根据具体的应用需求，在滤波器性能、计算复杂度、实现成本之间做出权衡。 第三部分：高级信号处理技术 本书将超越基础的滤波理论，深入探讨一系列更高级的信号处理技术，以应对更复杂的信号处理任务。 多速率信号处理： 许多实际应用需要处理不同采样率的信号，如音频的采样率转换、通信系统中基带信号与高频信号的处理。我们将详细介绍信号的抽取（decimation）和插值（interpolation）原理，以及相关的滤波器设计和算法实现。读者将理解如何高效地改变信号的采样率，同时避免混叠和失真。 谱估计： 除了传统的傅里叶分析，当信号的统计特性随时间变化时（非平稳信号），传统的傅里叶变换可能无法准确描述其频谱特性。我们将介绍更先进的谱估计方法，如短时傅里叶变换（STFT）及其在时频分析中的应用，以及更复杂的参数化谱估计方法（如AR模型、ARMA模型），用于描述和预测信号的频谱行为。 自适应信号处理： 在许多应用中，信号的特性或噪声的统计特性是未知或随时间变化的。自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数，以达到最优的信号分离或噪声抑制效果。我们将重点介绍最小均方（LMS）算法及其变种，并展示它们在回声消除、噪声消除、信道均衡等方面的实际应用。 小波分析： 作为一种强大的时频分析工具，小波分析能够提供比短时傅里叶变换更好的时间和频率分辨率。我们将介绍小波变换的基本原理，包括连续小波变换和离散小波变换，并探讨其在信号去噪、特征提取、图像压缩等领域的应用。 第四部分：工程实践与工具 理论知识的掌握是基础，但最终的价值体现在将理论转化为可工作的系统。本书将引导读者将所学的信号处理理论应用于实际工程问题。 算法实现： 我们将提供 MATLAB、Python 等常用信号处理工具和语言的示例代码，展示如何实现本书介绍的各种算法。读者将学会如何将数学公式转化为可执行的代码，并对算法的性能进行仿真和评估。 硬件平台： 随着数字信号处理芯片（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）等硬件平台的普及，将算法部署到硬件上成为越来越重要的技能。我们将讨论在不同硬件平台上实现信号处理算法时需要考虑的因素，如计算资源、存储器限制、实时性要求等，并介绍一些常见的硬件加速技术。 实际应用案例： 为了加深读者对理论与实践联系的理解，本书将穿插大量的实际应用案例。我们将探讨信号处理在通信系统（如调制解调、信道编码）、音频处理（如回声消除、降噪、音频编码）、图像和视频处理（如图像去噪、边缘检测、视频压缩）、生物医学工程（如心电图、脑电图信号分析）、雷达与声纳系统等领域的具体实现和挑战。 目标读者： 本书适合于电子工程、通信工程、计算机科学、自动化、生物医学工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研发工作的工程师和研究人员。无论您是初次接触信号处理，还是希望深化理解并掌握工程实现的专业人士，本书都将为您提供一条清晰的学习路径。 学习方法： 本书强调理论与实践相结合的学习方法。在阅读理论部分时，鼓励读者积极思考其背后的数学原理和物理意义。在学习算法实现时，务必动手实践，运行示例代码，并尝试修改参数以观察结果变化。通过解决书中提供的练习题和思考题，读者可以巩固所学知识，并培养独立解决问题的能力。 总结： 《深入理解信号处理：理论、算法与工程应用》致力于为读者提供一个全面、深入且实用的信号处理学习体验。我们相信，通过本书的学习，您将能够掌握信号处理的核心理论，精通关键算法的设计与实现，并最终能够自信地将这些知识应用于解决现实世界中的各种工程挑战，在快速发展的数字技术领域开辟新的天地。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格可以称得上是“务实的严谨”，没有太多花哨的辞藻，但每一个技术点都讨论得非常到位。我发现它在处理一些历史遗留问题或者不同学派观点冲突的地方时，态度非常公正。比如，在讨论窗函数（Window Function）的选择时，它没有简单地推荐哪个是“最好的”，而是详尽对比了不同窗函数在主瓣宽度和旁瓣抑制之间的权衡，并结合具体的应用场景（比如音频处理和雷达测距）来指导读者如何取舍。这种不带偏见的分析，极大地提高了信息的可靠性。更值得称赞的是，它对于一些“陷阱”的揭示。在介绍定点DSP的饱和与溢出处理时，作者花费了不少篇幅来阐述“饱和运算”和“模运算”在不同情境下的后果，这往往是初学者最容易犯错的地方，因为在浮点数世界里，我们很少需要如此小心翼翼地处理这些边界条件。这本书就像一位经验丰富的“排雷兵”，提前为你标出了那些隐藏在看似简单的公式背后的工程风险。总而言之，这本书的价值不仅在于传授知识，更在于培养读者一种严谨、全面、面向工程实现的思维模式，它教会的不仅仅是如何计算，更是如何设计一个健壮的实时系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺抓人眼球的，那种深邃的蓝色调配上一些几何图形的线条，一看就知道是技术类的书籍。我当初买它，其实是冲着“实践方法”这几个字去的，毕竟理论学得再好，落地到实际操作上总是会遇到各种稀奇古怪的问题。说实话，刚翻开的时候，我对它并没有抱太大的期望，很多DSP的书籍都是把理论嚼得烂熟，但到了代码实现阶段就含糊其辞，让人摸不着头脑。然而，这本书的开篇部分，在介绍一些基础概念的时候，就明显带有一种“动手做做看”的倾向，它不只是罗列公式，而是会把公式和具体的应用场景紧密地串联起来，这让我感觉作者是真正理解了初学者在跨越理论到实践时的那道坎。比如，在讲解FFT的快速实现时，它没有直接抛出一个复杂的算法流程图，而是先用一个非常直观的比喻来阐述为什么要这么做，然后才逐步引入蝶形运算的结构，这种循序渐进的引导方式，确实让我对之前模糊的认识清晰了不少。我感觉作者对读者的耐心程度把握得相当到位，没有那种高高在上、居高临下的技术精英腔调，更像是一位经验丰富的工程师在手把手教你搭积木，每一步都告诉你为什么要这么搭，搭完之后会得到什么效果。如果非要说有什么遗憾，可能是一些更前沿的、例如基于FPGA的高速并行处理章节内容可以再增加一些深度和实例代码的优化技巧，但总的来说，作为一本入门到中级的实践指南，它已经做得相当出色了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的篇幅不算薄，但阅读体验却出奇地流畅，这得益于其清晰的章节逻辑和大量的图表支持。我发现，作者在讲解复杂的信号处理算法时，很少使用大段的纯文字堆砌，而是巧妙地穿插了大量的流程图、状态图以及数据流图。例如，在讲解自适应滤波算法（如LMS）时，他没有直接抛出复杂的收敛性证明，而是先用一个形象的“盲目寻优”过程图来解释其工作原理，这对于理解算法的动态调整机制非常有帮助。另外，这本书在代码示例的选取上非常具有针对性。它提供的代码片段往往是高度模块化的，而不是一个庞大臃肿的整体。我特别注意到，书中对C语言实现的优化技巧非常慷慨，比如对循环展开、位操作替代乘除法等这些在底层性能优化中至关重要的技巧，作者都用小提示框的形式标注了出来。我曾尝试将书中一个基础的谱分析模块移植到我正在开发的一个低功耗传感器系统中，发现直接套用作者提供的结构，代码的可读性和初步性能都远超我之前自己摸索的版本。这种“拿来即用”的代码范例，极大地缩短了从学习到应用的时间周期，可以说是极大地提升了我的开发效率。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我有一个强烈的感受，那就是这本书的作者似乎非常注重“连接性”和“兼容性”的讨论。在现代的数字信号处理领域，一个算法很少是孤立存在的，它必须与上游的数据采集前端和下游的控制输出环节无缝对接。这本书在这方面做得尤为出色。例如，在讲解模数转换（ADC）与数模转换（DAC）的接口规范时，它没有简单地介绍标准的并行或串行接口协议，而是深入讨论了在高速采样时，时钟抖动（Jitter）和同步问题如何直接影响到最终频谱的干净程度，并提供了一些在软件层面补偿时钟误差的初步思路。这让我意识到，DSP不仅仅是数学运算，它更是一个涉及时间、精度和资源管理的综合工程。此外，书中对不同平台（如DSP芯片、通用CPU、FPGA）的算法移植性也进行了探讨。它指出，某些依赖特定硬件加速器的操作，在迁移到通用处理器上时，需要用软件算法如何进行替代或近似，这种跨平台的视野，对于我这种需要在多个硬件平台间切换项目的工程师来说，简直是及时雨。它帮助我建立了一个更宏观的视角，理解代码不仅仅是为了跑起来，更是为了在特定环境下以最优的代价跑起来。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，最让我眼前一亮的是它对于不同“视角”的切换处理。很多教材都只聚焦于纯粹的数学推导或者只停留在软件仿真层面，但这本书似乎试图架起一座桥梁，让硬件的限制和软件的灵活性都能被读者所感知。我尤其欣赏它在介绍滤波器设计时所采用的对比分析手法。它没有武断地说哪种滤波器（比如FIR或IIR）是绝对优越的，而是清晰地列出了各自在计算复杂度、相位失真、稳定性和硬件资源占用上的取舍。比如，在讨论IIR滤波器时，它不仅仅停留在双线性变换的数学步骤上，而是深入剖析了在有限精度环境下，其极点漂移对系统稳定性的潜在威胁，并给出了相应的量化噪声分析方法。这种“带着镣铐跳舞”的思考方式，在纯理论书籍里是很难找到的。对我个人而言，我更侧重于嵌入式系统的实时约束，所以书中关于定点数运算的章节，我反复研读了不下三遍。作者详细描述了如何选择合适的字长和表示方法，避免溢出和截断误差累积，这直接关系到最终产品性能是否达标。坦白说，要不是有这些细致入微的实践指导，我可能还会继续在浮点数模拟的舒适区里徘徊，而无法真正迈入对资源敏感的实时DSP世界。这本书的价值，就在于它敢于直面工程实现的“脏活累活”，而不是仅仅停留在漂亮的曲线图上。