信号分析

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出版者:第1版 (2006年11月1日)
作者:彭启琮
出品人:
页数:275
译者:
出版时间:2006-11
价格:29.5
装帧:平装
isbn号码:9787121033063
丛书系列:
图书标签:
  • 信号处理
  • 信号分析
  • 傅里叶变换
  • 时域分析
  • 频域分析
  • 滤波器设计
  • 数字信号处理
  • 通信系统
  • 雷达
  • 图像处理
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具体描述

本书内容包括信号分析的数学基础、Fourier变换理论、重要的正交变换理论和方法、随机信号变换和分析的原理与方法、短时Fourier变换、小波变换理论、滤波器组理论和方法、非平稳随机信号的隐Mmrkov模型和非线性时频表示方法等。可以作为电子、通信、自动化、计算机、物理、生物医学和机械工程等学科研究生“信号分析”课程的教材,也可作为有关专业教师、研究生和科技人员的参考书。

信号分析:理论、方法与应用 图书简介 书名: 信号分析(备选书名:《现代信号处理技术》、《信息系统中的信号解析》) 内容概述: 本书旨在为读者提供一套全面、深入且实用的信号分析理论、核心方法论以及前沿应用领域的系统性知识。我们超越了传统信号处理教材中偏重单一域(如傅里叶变换)的局限,构建了一个多尺度、多域联动的分析框架,力求培养读者对复杂工程与科学问题中信号本质的深刻洞察力。 第一部分:基础理论与数学基石 (Fundamental Theory and Mathematical Foundations) 本部分构建了理解所有信号分析技术的数学和物理基础。我们将从信号与系统的基本概念出发,界定连续时间和离散时间信号的差异,并详细阐述线性时不变(LTI)系统的核心性质。 1. 信号的数学描述与分类: 涵盖确定性信号(如周期信号、准周期信号、瞬态信号)与随机信号的严谨定义。重点解析信号的能量与功率谱密度概念,为后续的频谱分析奠定能量守恒的基础。 2. 变换的威力: 傅里叶分析是核心,但我们不会止步于傅里叶级数和变换。详细探讨拉普拉斯变换(用于系统稳定性分析和单边信号处理)和Z变换(离散系统分析的基石)。特别引入单边与双边变换的适用场景差异。 3. 抽样定理的精妙: 深入解析奈奎斯特-香农抽样定理的物理意义和数学推导,讨论欠采样、混叠现象及其在实际工程中的校正措施,如抗混叠滤波器的设计准则。 4. 随机过程基础: 对于无法精确建模的信号(如噪声、通信中的信道干扰),引入平稳过程、遍历性、自相关函数和互相关函数的概念,为后续的统计信号处理做铺垫。 第二部分:时域与频域的深度剖析 (In-Depth Analysis in Time and Frequency Domains) 本部分着重于信号分析中最常用、最核心的两大分析视角——时域和频域的精细化处理。 1. 时域分析的精细化: 探讨卷积积分在时域中的物理意义,如何通过观察时域波形(如上升沿、过冲、衰减率)快速判断系统特性。引入瞬态响应分析在控制系统中的作用。 2. 傅里叶谱的解析与计算: 详细介绍离散傅里叶变换 (DFT) 的原理,以及基于快速傅里叶变换 (FFT) 的高效实现算法。重点讨论谱泄漏、栅栏效应等实际计算中的误差来源,并给出有效的窗函数(如汉宁窗、海明窗)选择和应用策略。 3. 功率谱密度(PSD)估计: 区分基于周期的(Periodogram)和非周期的(Welch法、Б-L方法)估计技术。强调自相关函数与功率谱之间的维纳-辛钦定理关系,以及如何利用它们在低信噪比环境下进行信号检测。 4. 线性预测编码(LPC)与参数化谱估计: 介绍AR、MA、ARMA模型的建立,这在语音处理和地震波分析中至关重要。通过模型参数而非直接傅里叶变换来估计频谱,提高频率分辨率。 第三部分:时频分析的革命 (The Revolution of Time-Frequency Analysis) 本部分聚焦于现代信号处理的核心挑战:如何同时在时间和频率上定位信号的瞬时特性。这对于非平稳信号(如雷达回波、生物电信号)的分析至关重要。 1. 短时傅里叶变换 (STFT): 详细分析STFT的原理,并深入探讨其时频分辨率的对偶性矛盾(时间窗口与频率窗口不可兼得的内在制约)。介绍如何通过调整窗口大小来平衡分析目标。 2. 小波变换 (Wavelet Transform, WT): 将小波分析视为STFT的改进,重点解析多分辨率分析的优势,即使用窄窗口分析高频部分,使用宽窗口分析低频部分。区分连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)。 3. 最佳时频表示: 引入Wigner-Ville 分布 (WVD),探讨其高分辨率的优势,同时深入分析其固有的交叉项干扰问题。继而介绍平滑化伪谱法(Smoothed Pseudo Wigner-Ville Distribution)等抑制交叉项的方法。 4. 应用于信号去噪与压缩: 小波变换在阈值去噪(硬阈值、软阈值)中的应用,以及它如何作为高效信号压缩的基础。 第四部分:先进分析技术与应用 (Advanced Techniques and Applications) 本部分拓展到信号分析的前沿领域,探讨如何利用现代计算能力解决更复杂的实际问题。 1. 高维信号分析与稀疏表示: 介绍高维数据(如图像、多通道数据)的分析方法,包括经验模态分解 (EMD) 及其在非线性、非平稳信号中的应用。探讨压缩感知 (Compressed Sensing) 的基本原理,即如何从远少于奈奎斯特频率的采样中精确重构信号。 2. 数字滤波器设计与实现: 详细讲解FIR和IIR滤波器的设计原理(如窗函数法、频率采样法、双线性变换法)。重点在于滤波器性能指标(通带纹波、阻带衰减、过渡带宽)与计算复杂度之间的权衡。 3. 盲源分离 (BSS): 介绍独立成分分析 (ICA) 的核心思想,如何利用高阶统计量(如负熵)将混合信号分解为其独立的源信号,这在脑电图(EEG)和心电图(ECG)中的伪迹去除中具有关键价值。 4. 系统辨识与模型验证: 如何根据输入的激励信号和输出的响应信号,利用最小二乘法等方法辨识出系统的精确数学模型,并对模型的准确性进行统计学验证。 本书特色: 本书不仅提供了丰富的理论推导,更注重算法的工程实现细节和实际案例分析。每章末尾均附有 MATLAB/Python 编程示例,帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。我们通过生物医学信号(如心跳信号分析)、通信系统(如调制解调后的频谱分析)和机械振动监测等多个领域的案例,展示信号分析的普适性和强大威力。本书适合于电子工程、通信工程、生物医学工程、物理学及应用数学等领域的本科高年级学生、研究生以及需要进行数据分析和处理的专业技术人员深入研读。

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读后感

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用户评价

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我对任何能够解释世界运行规律的事物都充满好奇,信号分析无疑是其中之一。我希望这本《信号分析》能够像一把钥匙,为我打开理解现代科技和社会运行方式的大门。我希望书中能够用通俗易懂的语言,解释诸如“信息”是如何在信号中编码和传输的,以及我们是如何从看似杂乱无章的信号中提取出有用的信息的。我期待书中能够介绍一些与日常生活息息相关的信号应用,比如手机通信中的信号原理,GPS定位背后的信号处理,甚至是股市波动、天气变化这些宏观现象中的信号模式。我希望这本书能够让我明白,信号分析并不仅仅是理工科的专业领域,它渗透在我们生活的方方面面。我更希望这本书能够激发我对科学和技术的热情,让我能够用更广阔的视野去观察和理解这个日益数字化的世界,并且能够从中找到自己感兴趣并可以深入研究的方向。

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作为一名热爱学习、乐于探索未知领域的学生,我一直对“信号”这个概念抱有极大的好奇。我总觉得,信号是连接万事万物的一条看不见的线,它承载着信息,传递着变化。我希望这本《信号分析》能够带我走进这个神秘的世界,让我看到那些肉眼看不见的信号是如何运作的。我特别期待书中能够解释像“幅度”、“频率”、“相位”这些基本概念,并且能够用一些直观的比喻来帮助我理解它们。我希望书中不仅会讲解理论,还会提供一些动手实践的机会,比如通过一些简单的实验或者编程练习,让我能够亲身体验信号的产生、传播和变化。我也很好奇书中是否会介绍一些常见的信号源,比如声音信号、光信号,甚至是电信号,并讲解如何对它们进行分析。我希望这本书的语言风格能够轻松有趣,避免过于枯燥的术语,让我能够在一边阅读一边享受学习的乐趣。这本书的装帧设计给我一种沉稳而又充满智慧的感觉,让我相信它一定能够为我带来丰富的知识和深刻的启示。

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作为一名在自动控制领域工作的工程师,我深知信号分析在系统建模、仿真和优化中的重要性。我需要对输入信号、输出信号以及系统内部状态信号有深刻的理解,才能设计出稳定、高效的控制系统。因此,我非常期待这本《信号分析》能够为我提供严谨的理论框架和实用的工程方法。我特别关注书中对系统响应的分析,例如瞬态响应和稳态响应,以及如何通过分析这些响应来评估系统的性能。我也希望书中能够详细介绍各种控制策略的信号处理基础,例如PID控制器、模糊逻辑控制器等,并阐述信号在这些控制器中的作用。我对书中是否会涉及模型降阶、状态估计以及鲁棒控制等高级主题也抱有浓厚的兴趣。我期望这本书能够提供丰富的实例,展示如何在实际的工业控制场景中应用信号分析技术,例如如何分析传感器信号以检测设备故障,或者如何优化控制参数以提高生产效率。

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我是一名对物理学原理充满敬畏的学生,我对“信号”的理解,更多地停留在物理世界中的传播现象,比如电磁波、声波等等。我希望这本《信号分析》能够将这些物理现象与更广泛的数学工具联系起来,让我看到信号分析是如何成为连接物理世界和信息世界的桥梁。我特别期待书中能够深入讲解傅里叶级数和傅里叶变换的原理,并阐述它们在分解复杂信号、分析信号频谱中的核心作用。我希望书中能够提供一些与物理学紧密相关的例子,例如如何用信号分析来研究光学现象、声学特性,或者电学电路的响应。我也对书中关于滤波器设计的内容很感兴趣,特别是了解不同类型的滤波器如何影响信号的频率成分,以及它们在物理测量和实验中的应用。我希望这本书能够帮助我理解,信号分析不仅是工程学的一部分,也是探索自然规律的重要工具,能够让我对物理世界有更深刻、更系统的认识。

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我是一个对技术充满热情但非科班出身的爱好者,一直以来都对“信号”这个词感到好奇。在我看来,我们生活在一个充满信号的世界里,从手机通信到家里的电器,再到我们自己的身体,都在不断地产生和接收各种各样的信号。因此,我非常希望通过这本书,能够更系统、更深入地理解这些信号。我对书中的“分析”部分特别感兴趣,我想知道如何将这些纷繁复杂的信号进行分解、提取有用的信息,甚至预测未来的趋势。我希望书中能够避免过于晦涩的数学推导,而是更多地侧重于概念的解释和直观的理解。例如,对于像“频谱”这样的概念,我希望能够通过生动的图示和形象的比喻来理解它所代表的意义。我也很好奇书中是否会介绍一些常用的信号分析工具和软件,例如MATLAB或Python中的相关库,这样我就可以在实践中运用所学知识。这本书如果能提供一些实际应用案例,比如如何分析股市信号、天气信号,或者甚至是人脑信号,那将是极具吸引力的。我希望这本书能够让我对信号分析产生浓厚的兴趣,并为我打开一扇了解数字世界和工程技术的新窗口。

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这本书的出版,对我这样一位长期从事通信系统设计的研究人员来说,无疑是一次令人振奋的消息。在复杂的通信环境中,对信号的精准分析和处理是确保信息可靠传输的关键。我希望这本《信号分析》能够为我提供更加前沿和深入的理论指导。我特别关注书中对随机信号理论的阐述,因为在实际的通信系统中,随机噪声是不可避免的,理解和处理随机信号是提升系统性能的重要一环。我对书中是否会详细介绍各种滤波器(如低通、高通、带通、带阻滤波器)的设计原理、性能指标以及在通信系统中的应用场景充满了期待。此外,书中对调制解调技术、信源编码和信道编码等与信号传输紧密相关的概念是否有涉及,我也非常感兴趣。我希望能在这本书中找到关于信号重建、谱估计以及自适应信号处理等方面的最新研究进展和技术方法。我期待这本书能够提供严谨的数学推导,同时又不失对工程实际的关注,为我解决实际设计问题提供有力的理论支撑和方法指导,帮助我不断优化和创新通信系统的设计。

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这本书的封面设计简洁大气,一本厚实的精装书,散发着知识的光芒。我是一名刚开始接触信号处理领域的学生,对于“信号分析”这个主题既充满好奇又带着一丝忐忑。我希望这本书能够为我打下坚实的基础,让我理解那些抽象的数学概念如何应用于实际的信号处理问题。当我翻开第一页,迎面而来的是清晰的排版和条理分明的章节安排,这让我对接下来要学习的内容充满了期待。我尤其关注书中是否会深入讲解傅里叶变换,因为我听说它是信号分析的核心工具。我希望作者能够用易于理解的方式来解释傅里叶变换的原理,并提供一些实际的例子,比如如何用它来分析音频信号或者图像信号。此外,我还想知道书中是否会涉及时域和频域之间的关系,以及如何通过这两种域来理解和处理信号。我对卷积、采样定理等基础概念也充满疑问,希望这本书能够一一解答。这本书的厚度让我觉得内容一定非常丰富,我希望它能够涵盖从基础理论到一些进阶应用的广泛内容。我期待着这本书能够成为我学习道路上的良师益友,帮助我打开信号处理的大门,领略这个领域的神奇之处。

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对于我这样的音乐制作人来说,“信号分析”不仅仅是抽象的理论,更是我创作的基石。我每天都在与音频信号打交道,我需要理解声音的频谱、动态范围、瞬态响应,以及如何通过各种处理手段(如均衡、压缩、混响)来塑造声音的质感。我希望这本《信号分析》能够提供一些非常实用的技巧和方法,帮助我更好地理解音频信号的特性。我特别期待书中能够详细讲解傅里叶变换在音频分析中的应用,例如如何识别一个声音的音高、音色,以及如何对音频进行频谱分析以达到特定的混音效果。我也对书中关于滤波器设计的内容很感兴趣,特别是了解不同类型的滤波器(如低通、高通、带通)如何影响声音的品质,以及如何根据音乐风格选择合适的滤波器。我希望书中能够提供一些关于采样率、位深度等数字音频基础知识的解释,以及它们对音质的影响。如果书中能够提供一些案例分析,比如如何分析一首歌曲的结构,或者如何通过信号分析来修复一些有瑕疵的录音,那对我来说将是无价的。

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作为一名在科研领域摸爬滚打多年的研究人员,我一直对信号的本质及其处理方法有着浓厚的兴趣。这次偶然发现了这本《信号分析》,被其书名所吸引,并对其内容充满了高度的期待。我深知,在众多工程和科学领域,信号分析都是不可或缺的基础,无论是通信、控制、图像处理,还是生物医学工程,都离不开对信号的深入理解和有效处理。我希望这本书能够提供一个全面而深入的视角,带领读者走进信号的世界。我特别关注书中是否能够细致地阐述各种信号类型,比如连续信号、离散信号、周期信号、非周期信号等等,并对它们的特性进行深入的剖析。我也十分期待书中能够详细介绍信号的各种变换方法,例如傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等,并分析它们各自的适用场景和优缺点。更重要的是,我希望这本书能够提供大量的实例和应用场景,让我能够看到这些理论知识如何在实际问题中发挥作用,例如如何通过信号分析来检测故障、识别模式、或者优化系统性能。我对书中对噪声的处理、滤波器的设计以及采样和重建等关键技术是否有详尽的介绍也抱有极高的期望。

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在我接触过的一些与科学技术相关的书籍中,对“信号”这个概念的描述往往比较碎片化。我一直渴望找到一本能够系统性地梳理和解释信号分析的著作,而这本《信号分析》的出现,恰好满足了我的这一期待。我希望这本书能够为我构建一个完整的知识体系,让我明白信号的定义、分类、特性,以及分析和处理信号的常用方法。我特别关注书中是否会详细介绍各种信号的数学模型,例如指数信号、正弦信号、方波信号等,并分析它们在不同应用场景下的表现。我也希望书中能够深入讲解信号的变换,如傅里叶变换、拉普拉斯变换等,并阐述它们如何帮助我们从不同的角度理解信号。我期待书中能够包含关于信号滤波、采样、内插等关键技术的内容,以及这些技术在实际应用中是如何实现的。我希望这本书能够提供足够多的图示和例子,帮助我更好地理解抽象的概念,并且能够让我对信号分析的魅力有一个更全面的认识。

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