MATLAB语言应用系列书：应用MATLAB实现信号分析和处理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张明照，刘政波，刘斌 著

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• MATLAB
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• 应用开发
• 高等教育

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030165916

商品编码：29709436208

包装：平装

出版时间：2006-01-01

基本信息

书名:MATLAB语言应用系列书：应用MATLAB实现信号分析和处理

定价：36.00元

售价：24.5元,便宜11.5元,折扣68

作者:张明照,刘政波,刘斌

出版社：科学出版社

出版日期：2006-01-01

ISBN：9787030165916

字数：

页码：368

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书在介绍了MATLAB基本用法的基础上，从信号分析和处理的角度出发，结合具体实例，系统详细地介绍了Data AcquisitioToolbox(数据采集工具箱)、Signal Processing Toolbox(信号处理工具箱)和Wavelet Toolbox(小波工具箱)中的相关命令和函数。
　　本书对于读者了解和掌握如何使用MATLAB实现信号分析和处理是一本难得的全面且具体的参考资料。书中有丰富的实例可供借鉴，并对各个命令和函数的用法有详尽的说明。读者不但可以学会如何使用有关命令实现信号分析和处理，而且可以加深对信号分析和处理的原理和理论的理解。

内容提要

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《MATLAB语言应用系列书：应用MATLAB实现信号分析和处理》介绍了MATLAB基本用法的基础上，从信号分析和处理的角度出发，结合具体实例，系统详细地介绍了数据采集工具箱、信号处理工具箱等的相关命令和函数。

目录

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章 MATLAB基础
1.1 MATLAB窗口界面介绍
1.2 通用命令介绍
1.2.1 管理命令与函数
1.2.2 变量和工作空间管理命令与函数
1.3 运算符和特殊字符
1.4 语言结构
1.4.1 控制流
1.4.2 输入与输出
1.5 基本矩阵及矩阵运算
1.5.1 内部特殊变量和常数
1.5.2 矩阵及其输入
1.5.3 特殊矩阵和数组
1.5.4 对矩阵元素的运算
1.6 数据分析
1.7 图形函数
1.7.1 二维图形函数与命令
1.7.2 三维图形函数与命令
第2章 信号分析基础
2.1 信号产生及采佯
2.1.1 信号的产生
2.1.2 采样定理及相关命令介绍
2.2 系统数学模型
2.3 变换
第3章 数据采集
3.1 数据采集概述
3.1.1 数据采集系统
3.1.2 数据采集工具箱介绍
3.2 数据采集过程
3.2.1 创建一个设备对象
3.2.2 添加通道或数据线
3.2.3 配置并返回属性
3.2.4 获取或输出数据
3.3 保存和加载采集过程
3.3.1 保存和加载设备对象
3.3.2 记录信息
3.4 函数参考
3.4.1 创建设备对象
3.4.2 添加通道和数据线
3.4.3 获取并设置属性
3.4.4 执行对象
3.4.5 处理数据
3.4.6 获取信息和帮助
3.4.7 综合用途
第4章 滤波器设计
4.1 滤波器的基本概念
4.1.1 滤波器的分类
4.1.2 IIR及FIR滤波器的设计方法简介
4.2 低通模拟滤波器原形
4.3 模拟滤波器变换
4.4 IIR数字滤波器阶数选择
4.5 模拟滤波器离散化
4.5.1 冲激响应不变法
4.5.2 双线性变换法
4.6 数字IIR滤波器设计
4.7 数字FIR滤波器设计
4.8 窗函数
4.9 滤波器的实现
4.10 滤波器的特性分析
4.11 工具箱介绍
4.11.1 FDAT00L介绍
4.11.2 SPT00L工具箱介绍
第5章 参数建模和谱分析
5.1 参数建模
5.1.1 参数建模的基本概念
5.1.2 参数建模的有关命令
5.2 统计信号分析
5.2.1 谱分析基础
5.2.2 统计信号分析命令
5.3 倒谱分析
第6章 小波分析和处理
6.1 小波变换
6.1.1 连续小波变换
6.1.2 离散小波变换
6.1.3 小波重构
6.1.4 小波包分析
6.2 小波分析图形界面
6.2.1 打开小波分析图形界面
6.2.2 工具界面介绍
6.2.3 与图形界面交换数据
6.3 小波函数族
6.4 一般小波函数
6.5 信号及图像小波除噪与压缩函数
6.6 树管理函数
附录
主要参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《MATLAB语言应用系列书：应用MATLAB实现信号分析和处理》 内容介绍 本书是一本面向广大读者，特别是工程技术人员、科研工作者和高校学生的专业性著作。本书以MATLAB强大的数值计算和可视化能力为基础，系统地介绍了如何运用MATLAB语言实现信号的采集、分析、处理和显示。全书内容丰富，理论与实践相结合，旨在帮助读者深入理解信号分析与处理的核心概念，并掌握实际应用中的各项关键技术。 本书结构与内容详解 本书共分为十一章，循序渐进地引导读者从基础知识迈向高级应用。 第一章 MATLAB基础与信号处理概述 MATLAB开发环境简介：详细介绍MATLAB的安装、启动、工作空间、命令窗口、脚本编辑器、图形窗口等基本操作界面，以及变量、数据类型、基本运算符和函数的使用。 MATLAB编程基础：讲解MATLAB的控制流语句（if-else, for, while）、函数定义与调用、脚本文件与函数文件的区别与联系。 信号的基本概念：介绍连续时间信号与离散时间信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、偶信号与奇信号等基本信号分类。 信号处理的意义与应用：阐述信号分析与处理在通信、雷达、音频、图像、生物医学、金融等众多领域的广泛应用，以及掌握相关技术的重要性。 MATLAB在信号处理中的优势：说明MATLAB在信号处理领域相对于传统编程语言的便捷性、高效性和强大的可视化能力。 第二章 MATLAB信号生成与表示 常用基本信号的生成：讲解如何使用MATLAB命令生成各种基本信号，例如： 正弦信号：`sin(t)`、`cos(t)` 指数信号：`exp(-t)` 单位阶跃信号：`heaviside(t)`、`t >= 0` 单位冲激信号：`dirac(t)` (理论上，实际应用中常以离散脉冲近似) 方波信号：`square(t)` 锯齿波信号：`sawtooth(t)` 三角波信号：`tripuls(t)` 高斯白噪声：`randn(n,m)` 离散信号的生成与表示：重点介绍如何生成和表示离散时间信号，包括使用向量和数组，以及采样频率的概念。 多维信号的表示：介绍如何用矩阵表示二维信号（如图像）或更高维度的信号。 信号的采样与重构：讲解奈奎斯特采样定理，以及如何使用MATLAB模拟信号采样过程，并初步探讨信号重构的基本思想。 可视化信号：使用MATLAB的`plot`、`stem`等函数绘制信号的时域波形，并学习如何设置坐标轴标签、标题、图例等，使图形信息清晰直观。 第三章 MATLAB信号的时域分析 信号的幅度、相位与功率：学习计算信号的瞬时幅度、相位，以及能量信号的总能量和功率信号的平均功率。 周期信号的傅里叶级数：理论回顾傅里叶级数，并演示如何使用MATLAB近似计算傅里叶级数的系数，分析信号的频谱成分。 信号的平均值、均方值与均方根值：学习计算信号的统计特性。 相关函数：介绍自相关函数和互相关函数的概念，讲解其在信号检测、同步、滤波等方面的应用，并演示使用MATLAB的`xcorr`函数实现。 卷积：深入讲解卷积的定义及其在LTI（线性时不变）系统分析中的核心作用，演示使用MATLAB的`conv`函数计算离散卷积。 MATLAB信号分析工具箱介绍：初步介绍MATLAB信号分析工具箱（Signal Processing Toolbox）提供的常用函数和命令。 第四章 MATLAB信号的频域分析 傅里叶变换（FT）与离散时间傅里叶变换（DTFT）：回顾连续与离散傅里叶变换的理论，理解信号在频域的表示。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）：重点介绍DFT的原理，以及FFT算法如何高效计算DFT。 使用MATLAB实现FFT：详细讲解MATLAB的`fft`函数的使用，包括FFT的输入、输出以及如何解析FFT结果（幅度谱、相位谱）。 频谱分析：学习如何绘制信号的幅度谱和相位谱，理解频谱的含义，并分析信号的主要频率成分、带宽等。 功率谱密度（PSD）：介绍PSD的概念，以及如何使用MATLAB的`pwelch`、`periodogram`等函数估计信号的功率谱密度。 频率分辨率与窗口函数：讲解FFT的频率分辨率与采样点数、采样频率的关系，并介绍各种窗口函数（如汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）的作用及其在减少频谱泄露中的应用，演示使用MATLAB的窗函数。 第五章 MATLAB线性时不变（LTI）系统分析 LTI系统的基本概念：回顾LTI系统的定义、性质（叠加性、时不变性）。 LTI系统的冲激响应：讲解冲激响应是描述LTI系统的关键，以及如何通过冲激响应来完全表征一个LTI系统。 LTI系统的系统函数：介绍系统函数在频域描述LTI系统的重要作用。 差分方程与系统函数：讲解如何从差分方程得到系统的系统函数，以及如何反之。 MATLAB的系统对象（System Objects）：介绍MATLAB信号处理工具箱中用于表示和处理LTI系统的系统对象，如`tf`（传递函数）、`zpk`（零极点增益）、`ss`（状态空间）等。 LTI系统的时域与频域响应：演示如何使用MATLAB计算LTI系统对特定输入信号的零状态响应（时域），以及系统的频率响应（幅频特性和相频特性）。 系统稳定性分析：通过系统函数的极点位置判断系统的稳定性。 系统框图绘制与分析：使用MATLAB绘制LTI系统的框图，并进行简化分析。 第六章 MATLAB滤波器设计 滤波器的基本概念与分类：介绍滤波器的作用，以及低通、高通、带通、带阻等基本类型。 模拟滤波器设计：简要介绍巴特沃斯、切比雪夫、椭圆等几种经典模拟滤波器的设计原理。 数字滤波器的设计： IIR滤波器设计：讲解IIR滤波器的特点，重点介绍巴特沃斯、切比雪夫、椭圆等IIR滤波器的设计方法，并演示使用MATLAB的`butter`、`cheby1`、`cheby2`、`ellip`等函数设计IIR滤波器。 FIR滤波器设计：讲解FIR滤波器的特点，重点介绍窗函数法和频率采样法，并演示使用MATLAB的`fir1`、`firpm`等函数设计FIR滤波器。 滤波器性能指标：讲解通带、阻带、截止频率、过渡带、阻带衰减等滤波器设计的重要指标。 滤波器响应的分析与验证：使用MATLAB绘制滤波器的幅频响应、相频响应，以及阶跃响应、脉冲响应，验证设计效果。 滤波器应用实例：演示如何使用设计的滤波器去除信号中的噪声或提取特定频段的信号。 第七章 MATLAB数字信号处理（DSP）基础 离散时间信号的系统表示：复习LTI系统的差分方程表示。 Z变换与系统函数：回顾Z变换的定义，以及系统函数在Z域分析LTI系统的重要性。 Z变换的性质与应用：介绍Z变换的基本性质，以及如何用于系统分析。 MATLAB在Z域的系统分析：使用`tf2zp`、`zp2tf`等函数在传递函数和零极点增益之间转换，并进行Z域的系统分析。 数字信号的采样与重建（更深入）：详细讲解奈奎斯特-香农采样定理，以及理想采样、实际采样、过采样等概念。 抗混叠滤波器的作用：介绍在采样前使用抗混叠滤波器避免混叠现象。 理想重构与实际重构：讨论理想低通滤波器在信号重建中的作用，以及实际的插值方法。 第八章 MATLAB自适应信号处理 自适应信号处理的概念与优势：介绍自适应信号处理的基本思想，以及其在未知或时变环境下的优越性。 最小均方（LMS）算法：详细讲解LMS算法的原理、收敛性分析，并演示使用MATLAB实现LMS滤波器。 归一化最小均方（NLMS）算法：介绍NLMS算法，以及其对输入信号幅度的鲁棒性。 递归最小二乘（RLS）算法：讲解RLS算法，以及其比LMS更快的收敛速度（但计算复杂度更高）。 自适应滤波器的应用： 噪声对消：在通信、生物医学信号处理中用于去除噪声。 均衡器：在通信系统中用于消除码间干扰。 预测：用于时间序列预测。 MATLAB自适应滤波器工具箱：介绍MATLAB提供的自适应滤波器函数和系统对象。 第九章 MATLAB多速率信号处理 多速率信号处理的概念：介绍升采样（上采样）和降采样（下采样）的基本操作。 升采样（Upsampling）：讲解升采样的工作原理，以及如何使用MATLAB的`upsample`函数实现。 降采样（Downsampling）：讲解降采样的工作原理，以及如何使用MATLAB的`downsample`函数实现。 插值器与抽取器：将升采样和降采样与滤波器结合，实现更精细的多速率信号处理。 多速率滤波器的设计：介绍如何设计用于升采样和降采样的滤波器。 应用场景： 数据率转换：在不同采样率的系统之间进行数据传输。 滤波银行：将信号分解到不同的频率子带进行处理。 高效滤波器实现：通过多速率处理降低计算复杂度。 第十章 MATLAB谱估计 经典谱估计方法： 周期图法：复习`periodogram`函数的使用，讨论其优缺点（方差大）。 Welch法：详细讲解Welch法的原理（分段平均），以及如何使用`pwelch`函数进行更平滑的功率谱估计，减小方差。 现代谱估计算法： AR模型法：介绍自回归（AR）模型，以及如何使用`aryule`、`arcov`等函数估计AR模型参数。 MA模型法：介绍移动平均（MA）模型。 ARMA模型法：介绍自回归移动平均（ARMA）模型。 子空间法：简要介绍子空间方法（如ESPRIT、MUSIC），用于高分辨率谱估计。 谱估计的性能评估：讨论谱估计的偏差和方差。 MATLAB谱估计函数：系统介绍MATLAB信号处理工具箱中提供的各种谱估计函数。 第十一章 MATLAB信号处理应用案例 音频信号处理： 音频信号的加载、播放与保存：使用`audioread`、`audioplay`、`audiowrite`。 音频信号的去噪：应用滤波器和自适应滤波技术。 音频信号的音效处理：如混响、均衡等。 语音识别初步：介绍MFCC（梅尔频率倒谱系数）等特征提取。 通信信号处理： 调制与解调：演示AM、FM、PSK、QPSK等调制解调的MATLAB实现。 误码率（BER）的计算：在存在噪声的情况下评估通信系统性能。 信道均衡：应用自适应滤波器。 生物医学信号处理： 心电图（ECG）信号分析：滤波、R波检测、心率计算。 脑电图（EEG）信号分析：滤波、特征提取。 图像信号处理（基础）： 图像的加载与显示：使用`imread`、`imshow`。 图像的滤波：二维卷积在图像去噪中的应用。 图像的频谱分析：二维FFT在图像频率特征分析中的应用。 学习建议 本书旨在为读者提供一个全面而深入的MATLAB信号分析与处理学习路径。为了最大化学习效果，建议读者： 1. 动手实践：MATLAB强大的可视化和交互性是其核心优势，务必亲手敲打代码，运行示例，并尝试修改参数，观察结果变化。 2. 理论与实践结合：在学习MATLAB实现之前，对信号处理的理论概念（如傅里叶变换、卷积、滤波器原理等）有一个清晰的理解，这样可以更好地理解MATLAB代码的意义。 3. 善用MATLAB帮助文档：MATLAB拥有详尽的在线帮助文档，遇到不熟悉的函数或概念，及时查阅官方文档是解决问题的有效途径。 4. 深入理解每一步：在信号处理流程中，每个环节（如生成、分析、滤波、重构）都有其特定的目的，理解其在整个流程中的作用至关重要。 5. 探索扩展应用：本书提供的案例只是冰山一角，鼓励读者根据自己的专业方向，将所学知识应用于更具体的实际问题中。 通过系统学习本书内容，并结合大量的实践操作，读者将能够熟练运用MATLAB这一强大的工具，在信号分析与处理的各个领域解决实际问题，进一步提升专业能力。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的一个显著特点是它对软件工具的“人性化”理解。它不仅仅是MATLAB命令的字典，它更像是一本“如何使用MATLAB思维解决问题”的指南。作者在介绍函数调用时，很少停留在API的简单介绍，而是会深入探讨该函数背后的算法思想，以及在不同参数设置下对最终结果产生的影响。这种对工具深层工作原理的剖析，让读者得以超越简单的“复制粘贴”代码，真正掌握了驾驭复杂计算环境的能力。读完此书，我感觉自己对MATLAB这门强大的工具的掌控力上了一个新的台阶，从一个“工具使用者”蜕变成了一个能够灵活运用它进行问题探索的“问题解决者”。

评分☆☆☆☆☆

从实用性的角度来看，这本书的案例丰富程度和代码的工程化水平令人印象深刻。书中提供的所有代码示例都经过了精心设计和充分的调试，绝非仅仅是理论公式的简单翻译。这些代码不仅仅是“能跑起来”，更重要的是它们体现了良好的编程规范和解决实际工程问题的思路。例如，在处理实际采集到的噪声数据时，作者不仅展示了滤波器的应用，还深入探讨了如何根据不同的噪声特性来选择最优的滤波器结构，以及如何利用可视化工具来直观地评估处理效果。这些“实战经验”的分享，远比纯粹的理论堆砌更有价值，它真正教会了读者如何将知识转化为生产力。

评分☆☆☆☆☆

我尤其欣赏作者在叙述理论知识时所展现出的那种抽丝剥茧般的清晰度。很多涉及高深数学原理的部分，比如傅里叶变换的复杂推导，往往是初学者望而却步的难点，但作者却能用一种极其生活化、逻辑严密的比喻和渐进的方式进行阐释，仿佛身边有一位经验丰富的导师在耳边细细讲解。他对概念的定义精准到位，绝无模棱两可之处，确保读者在深入实践之前，对底层的数学和物理意义有一个坚实的认识基础。这种由浅入深、注重基础构建的写作风格，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，使得即便是信号处理领域的“小白”，也能逐步建立起信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和印刷质量简直是教科书级别的典范，封面设计简约而不失专业感，配色沉稳大气，让人一眼就能感受到其内容的深度和严谨性。内页纸张触感极佳，印刷清晰锐利，即便是复杂的数学公式和图表也能一览无余，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。装订工艺扎实可靠，可以平摊放在桌面上，这对于需要对照代码和运行结果的读者来说，无疑是一个巨大的便利。整体而言，从拿到书的那一刻起，就能体会到出版方在细节上倾注的心血，这种对物理载体的尊重，在如今这个电子书盛行的时代，更显得弥足珍贵。它不仅仅是一本技术手册，更像是一件值得收藏的案头佳作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构布局可谓是匠心独运。全书的章节划分逻辑性极强，从基础的数字信号表示，逐步过渡到时域分析、频域分析，再到更高级的滤波器设计与系统辨识，每一步的衔接都非常自然流畅，使得读者的知识体系能够层层递进、有机整合。它不像有些技术书籍那样将内容割裂地罗列，而是成功地构建了一个完整的知识框架。在每一个关键技术点之后，作者都会恰到好处地穿插一些“拓展阅读”或“注意事项”的小节，这些小提示往往能点拨读者避开常见的思维误区，体现了作者深厚的行业积淀和对读者需求的深刻洞察。