信號處理與系統分析
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【作 者】高政 編著
【I S B N 】978-7-5084-2931-1
【責任編輯】郭東青
【適用讀者群】本科
【出版時間】2005-08-01
【開 本】16開本
【裝幀信息】平裝（光膜）
【版 次】第1版
【頁 數】224
【千字數】
【印 張】
【定 價】￥22
【叢 書】新世紀電子信息與自動化系列課程改革教材
【備注信息】
簡介
本書特色
前言
章節列表
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下載資源
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本書是根據教育部非計算機專業計算機基礎課程教學指導分委員會提出的《關于進一步加強高校計算機基礎教學的意見》中有關“大學計算機基礎”課程教學要求編寫的。
本書系統地介紹了信號處理與系統分析的基本原理和方法。全書共分12章，內容包括：信號與系統的基本概念、線性時不變系統、傅里葉級數傅里葉變換、離散時間傅里葉變換、濾波、采樣、通信、拉普拉斯變換、z變換、數字濾波器、隨機信號處理初步。書中包含很多Matlab實例、例題和習題。
本書可以作為自動控制、電子工程、通信等電類專業的信號處理及系統分析原理的本科生教材，也可以供信號處理、模式識別等專業的研究生、教師和科技工作者參考。
本書是用于大學本科信號處理與系統分析課程的教科書，是在多年本科生教學實踐的基礎上形成的。對于電類專業來說，信號處理與系統分析是經常遇到的問題，是電類專業要面臨的具有共性的問題。同時，本書的一些分析問題和解決問題的方法也可以為非電類專業提供參考。本書的主要對象是高等院校工科專業的本科生，參考學時為50～80學時。
使用本書的學生，應該學過了微積分、復變函數、概率論與數理統計、線性代數、電路分析等課程。
信號是一個廣泛的概念。如果只限于討論確定性信號，那么信號就是一個或者幾個獨立變量的函數。信號在自動控制、電子系統、通信、航空航天、計算機、生物工程、地震學、聲學、機器人等領域都有廣泛的應用。許多隨時間變化的物理量就是典型的信號，例如，電壓、電流、功率、速度、加速度、位移、密度、場強等。還有一些隨位置變化的物理量也是信號，例如，灰度、密度、色度等。
許多先修課程，例如，電路分析基礎、模擬電路等，講述了電信號一些簡單的處理原理和方法。這門課程進一步系統地學習信號處理的一般性理論和方法。信號是一個更加廣泛的概念，并不專指電信號。
我們把諸如電路這樣的載體抽象成“系統”，那么，系統的作用就是對信號的變換。注意，這里的“系統”，有些是電路實體，有些可能是看不見摸不著的，比如說，一段計算機程序或者代碼就可能是一個系統，一個規則或一個過程也可以認為是一個系統。以前，與本課程類似的課程是“信號與系統”或“電路、信號與系統”，也就是說，處理信號的系統具有一個比較重要的地位，這是因為，在模擬信號處理階段，處理信號的實體一般是一個電路。但是近年來，數字信號處理技術占據了主流。處理信號的系統往往是一個計算機軟件。因此，對信號的處理方法而不是它的實現方式具有了更大的比重。
本書的第1章引出了一些信號與系統的基本概念；第2章討論了一種基本的系統：線性時不變系統；第3章以周期信號的傅里葉級數為先導，引入了傅里葉分析方法，并且簡要介紹了快速傅里葉變換FFT；第4章介紹了連續時間信號的傅里葉變換；第5章介紹了離散時間信號的傅里葉變換；第6章介紹了頻率濾波的一些基本概念；第7章介紹了采樣，這是連接連續時間信號及系統和離散時間信號及系統的一個基本概念；第8章簡要地介紹了通信的基本原理及系統；第9章介紹了拉普拉斯變換；第10章介紹了z變換；第11章介紹了數字濾波器的原理及其設計方法；第12章介紹了隨機信號處理的一些基本概念。
本書中，連續時間傅里葉變換和離散時間傅里葉變換分別用 和 來表示，而有些文獻中，連續時間傅里葉變換和離散時間傅里葉變換是分別用 和 來表示的。應該說這些符號的選擇都是可行的，只不過本書選擇了更加通用的表達方式，以便于讀者參閱其他文獻。應用廣泛的工程計算軟件Matlab的選擇與本書的選擇也是一致的。
信號處理專業領域的應用范圍非常廣泛。在系統建模與辨識方面，信號處理的理論和技術可以用于證券市場的行情預測、電子芯片的解密和黑箱估計理論等；信號濾波是信號處理的一個應用，例如，在音響的揚聲器系統的設計中，由于不同材質的振動發聲體對不同的頻率范圍的信號有不同的表現。為了使得聲音的不同部分都得到完美的再現，選擇鈦合金的揚聲器來表現高音部分，選擇碳纖維揚聲器來表現低音部分。這樣就有一個將信號的高頻部分和低頻部分分開的問題，這就需要用到信號處理的手段來進行濾波；在微弱信號檢測方面，信號處理技術將微弱的被淹沒在背景噪聲中的有用信號提取出來，這樣的背景噪聲一般是電磁干擾和器件中電荷的無規則運動造成的，這種噪聲可以模型化為白噪聲，利用信號處理的技術就可以將有用的信號從背景噪聲中分離出來；圖像處理是信號處理的一個重要方面，例如，醫學圖像處理，計算機斷層成像（CT）等都得到了廣泛的應用；信息壓縮是信號處理的一個典型應用，例如，JPEG、DVD、MPEG和衛星圖像壓縮都是成功的應用。以前，衛星對地面拍攝的照片是記錄在膠片上的，通過回收衛星獲得照片，但是這樣做成本高，信息不及時。后來采用數碼攝像，但是高清晰度照片所包含的信息量也是很大的，因此在圖像的下行傳遞中必須采用圖像壓縮技術；通信是人類對信號處理技術提出的最早的需求，直到現在這種需求仍然十分旺盛。在信號的發射與接收過程中，必須對信號進行各種方式的變換；模式識別技術的發展對于信號處理不斷提出新的需求，聲紋、指紋、面像識別、眼虹膜識別都是模式識別技術的典型應用。信號特征的提取、用超聲波進行金屬探傷、油田勘探等應用都需要在信號中提取特征。
本書包含了大量的Matlab實例，采用的是Matlab 6.1版本。Matlab為本課程提供了很好的軟件實驗平臺，同時，Matlab還以COM組件的形式提供了大量的函數庫，可以連接到C/C++、VB、Dephi等高級語言開發出來的應用軟件中，極具應用價值。
信號處理與系統分析課程是一門專業基礎課，它為解決上述應用問題提供了堅實的基礎。如果專注于基礎理論時，本課程甚至可以看成是一門應用數學課，也就是說，盡管工程實例有利于概念的理解，但本課程并不完全依賴于具體的工程背景，因而具有更廣泛的適用性。
在本書的編寫過程中，謝紅衛教授和胡德文教授給予了很大的指導和幫助，對本書提出了很多很好的意見和建議，在此表示衷心的感謝。
由于時間倉促，本書難免存在缺點和不足，望同仁批評指正。
作者
2005年6月
