具体描述
《计算方法及其MATLAB实现》是为普通高等院校理工科应用数学和计算机专业的学生学习“计算方法”课程所编写的教材，全书共9章，内容包括：误差分析、非线性方程的数值解法、解线性方程组的直接法和迭代法、矩阵特征值与特征向量的计算、插值法、最小二乘法与曲线拟合、数值积分与数值微分、常微分方程初值问题的数值解法。《计算方法及其MATLAB实现》不仅介绍各种数值算法的数学原理，而且强调了这些算法在计算机上的实现及其在现实中的应用，由此结合MATLAB数值计算软件在相应各章都给出了MATLAB算法及主要程序，并附有习题及数值实验题，书末附有MAT-LAB简介及部分习题参考答案，全书阐述严谨，条理清晰，通俗易懂，便于教学。
《计算方法及其MATLAB实现》也可作为其他理工专业学生学习“计算方法”课程的教材或参考书，亦可为科研和工程技术工作者解决数值计算问题提供参考。
电子信息科学的基石：现代信号处理与系统分析 内容简介 本书深入探讨了现代电子信息科学领域中最为核心的两大支柱——信号处理和系统分析——的理论基础、关键算法及其在工程实践中的应用。全书结构严谨，内容覆盖面广，旨在为读者构建一个从基础概念到前沿技术的完整知识体系。 第一部分：数字信号处理的理论基石与核心技术 本部分专注于数字信号处理（DSP）的原理和实现。我们首先从离散时间信号与系统出发，详细阐述了傅里叶分析在离散域的延伸——离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）。着重分析了DFT的快速算法——快速傅里叶变换（FFT）的原理、不同实现（如基-2、基-4）的结构和计算复杂度，并给出了MATLAB环境下高效调用和应用FFT进行频谱分析的详尽实例。 随后，本书深入剖析了Z变换及其在系统分析中的关键作用。我们详细讨论了单边和双边Z变换的收敛域（ROC）概念，并以此为工具对线性时不变（LTI）系统进行严格的稳定性、因果性和频率响应分析。通过丰富的例题，读者将掌握如何利用Z变换快速求解差分方程。 在滤波器设计方面，本书提供了对无限冲击响应（IIR）和有限冲击响应（FIR）滤波器的全面比较与深入研究。对于IIR滤波器，详细介绍了双线性变换法、脉冲不变法的推导过程，并重点讲解了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）以及椭圆滤波器的设计步骤和特性权衡。对于FIR滤波器，则着重阐述了窗函数法（如汉宁窗、海明窗）和频率采样法的理论基础，并辅以MATLAB优化工具箱的使用指导，实现任意相位响应的滤波器设计。 此外，本书还专门设立章节探讨多速率信号处理技术，包括抽取与插值理论，详细阐述了限带插值算法和滤波下采样/上采样技术在软件无线电和数据压缩中的应用。 第二部分：现代系统理论与状态空间方法 本部分转向更高级的系统描述方法——状态空间表示法。我们首先建立了一般线性时不变（LTI）系统的标准状态空间模型，并详细推导了从传递函数到状态空间矩阵的相互转换流程，包括可控规范形和可观规范形。 在系统分析方面，本书强调了可控性和可观性的判定准则，并阐述了它们在系统简化和观测器设计中的重要意义。随后，我们引入了状态反馈的概念，详细介绍了如何通过极点配置（Pole Placement）技术设计控制器，以达到期望的暂态响应性能。在观测器设计中，卡尔曼-大率（Kalman-Moore）观测器的原理被深入剖析，并结合噪声特性，展示了如何构建一个高精度的状态估计器。 系统的稳定性分析在状态空间框架下得到了新的阐释。除了李雅普诺夫稳定性理论的基础介绍外，本书还详细分析了离散时间系统在状态空间下的稳定性判据，特别是利用矩阵指数和离散时间李雅普诺夫方程进行分析的方法。 第三部分：随机信号处理与最优估计 理解和处理带有噪声的真实世界信号是现代工程的必然要求。本部分聚焦于随机信号处理。我们从概率论和随机过程的基础知识出发，定义了宽平稳随机过程、各态历经性等核心概念，并详细推导了随机过程的功率谱密度（PSD）与自相关函数之间的Wiener-Khinchin关系。 在滤波领域，本书将理论推向最优估计。维纳滤波（Wiener Filtering）的推导过程被完整呈现，强调其在平稳随机过程下的最优线性无偏估计的地位。在此基础上，我们过渡到更具适应性的卡尔曼滤波（Kalman Filtering）。卡尔曼滤波的递推公式及其在离散时间系统中的应用被细致地讲解，包括状态预测和状态更新两个核心步骤。大量的仿真案例展示了卡尔曼滤波在目标跟踪、导航系统状态估计中的卓越性能。此外，本书还简要介绍了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在处理非线性系统时的基本思想。 第四部分：应用与实践工具箱 最后一部分将理论与工程实践紧密结合。我们提供了一系列基于MATLAB/Simulink环境的实践案例。这些案例涵盖了： 1. 频谱分析与去噪：利用短时傅里叶变换（STFT）和小波变换（Wavelet Transform）对非平稳信号进行时频分析，并设计自适应噪声消除滤波器。 2. 系统辨识：介绍AR、ARMA模型的建立方法，并使用MATLAB的系统辨识工具箱进行实验数据的模型参数估计。 3. 控制系统仿真：利用状态空间模型在Simulink中搭建闭环控制系统，并对比PID控制器与状态反馈控制器的性能差异。 本书的编写风格注重严谨的数学推导和直观的工程解释相结合，旨在培养读者扎实的理论功底和解决复杂工程问题的能力。它不仅是信号处理和系统控制专业学生深入学习的优秀教材，也是电子、通信、航空航天等领域工程师提升专业技能的宝贵参考书。
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