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數字信號處理實踐與應用—MATLAB話數字信號處理

( 簡體 字)
作者:黃杰勇,林超文,周佳輝 等類別:1. -> 工程繪圖與工程計算 -> Matlab
譯者:
出版社:電子工業出版社數字信號處理實踐與應用—MATLAB話數字信號處理 3dWoo書號: 45390
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缺書
NT售價: 200

出版日:10/1/2016
頁數:236
光碟數:0
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 版 )
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(請先登入會員)
ISBN:9787121267345
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
作者序:

譯者序:

前言:

《通信與導航系列規劃教材》總序
互聯網和全球衛星導航系統被稱為是二十世紀人類的兩個最偉大發明,這兩大發明的交互作用與應用構成了這套叢書出版的時代背景。近年來,移動互聯網、云計算、大數據、物聯網、機器人不斷豐富著這個時代背景,呈現出繽紛多彩的人類數字化生活。例如,基于位置的服務集成衛星定位、通信、地理信息、慣性導航、信息服務等技術,把恰當的信息在恰當的時刻、以恰當的粒度(信息詳細程度)和恰當的媒體形態(文字、圖形、語音、視頻等)、送到恰當的地點、送給恰當的人。這樣一來通信和導航就成為通用技術基礎,更加凸顯了這套叢書出版的意義。
由空軍工程大學信息與導航學院組織編寫的14部專業教材,涉及導航、密碼學、通信、天線與電波傳播、頻譜管理、通信工程設計、數據鏈、增強現實原理與應用等,有些教材在教學中已經廣泛采用,歷經數次修訂完善,更趨成熟;還有一些教材匯集了學院近年來的科研成果,有較強的針對性,內容新穎。這套叢書既適合各類專業技術人員進行專題學習,也可作為高校教材或參考用書。希望叢書的出版,有助于國內相關領域學科發展,為信息技術人才培養做出貢獻。
中國工程院院士:
前 言
隨著計算技術的發展,數字信號處理在圖形圖像、通信導航、雷達聲吶、工業控制、機器控制以及生物電子等信號處理方面的應用無所不盡其極,也深刻地影響著這些領域的技術變革與發展。與這一技術發展趨勢相呼應,數字信號處理理論與技術的教學也從20世紀80年代僅面向電子工程專業研究生開設課程,到90年代成為工科大學生的必修課程,再到如今,它已成為諸多科技領域工程技術人員必須掌握的一項基本技能。
數字信號處理的重要性正在得到越來越多的認同,但學生對這門課卻始終有“想說愛你并不容易”的感覺。從筆者對多個期班本科生、一二年級碩士研究生的調研,以及互聯網百度知道、www.iloveMATLAB.cn網站數字信號處理等專業論壇上關于數字信號處理的提問匯總可以看出,有很大一部分學生對于數字信號處理的學習都感到困難,感覺課程內容抽象,難于理解,應用更是難上加難。
MATLAB是美國MathWorks公司推出的一款數學軟件,與其他常用的計算機語言相比,有非常多突出的優點。它在一個易于使用的視窗環境中集成了計算、可視化以及編程等諸多強大功能。MATLAB提供了豐富的功能性工具箱和專業的學科工具箱,充分利用這些庫函數能避開繁雜的子程序編程任務,減少不必要的編程工作。MATLAB命令和函數可以直接在命令窗口中邊輸入邊執行,也可以像其他語言一樣將多條命令編輯成一個大的文件執行。MATLAB語言簡潔緊湊,使用方便靈活,語法限制不嚴格,程序設計自由度大,尤其是用它表述數學公式的方法與科技人員日常書寫習慣非常一致,因此該軟件好學易用。隨著MATLAB軟件不斷完善,其用戶群在教育、科研等領域迅速擴大,已經發展成為適合多學科、多種工作平臺的功能強勁的大型軟件。
有了MATLAB必要的基礎知識,利用其提供的信號處理工具箱,完全可以在對算法原理不甚了解的情況下出色完成信號濾波處理、頻譜分析、濾波器設計等操作,而且利用該平臺提供的強大的可視化、可聽化功能,還可以用感官直接感受前述操作的效果。數字信號處理的直觀感受都已經有了,還有什么概念是不清楚的呢?
在近幾年的教學改革中,通過將語言教學中廣泛采用的情境教學思想融入數字信號處理課程的教學,通過創設與知識點相宜的情境,借助MATLAB軟件優秀的演示功能,大大激發了學生的學習興趣,改善了學習效果。通過完成情境任務,參與者很容易便可找到該情境涉及的知識點是什么、如何用、用在何處等一系列問題的答案。熟悉的場景、直觀的效果以及愉快的心情,就連過往學生不容易建立概念的許多知識點,如非線性相位系統對信號到底會產生什么樣的影響、系統的單位取樣響應與信號進行卷積運算如何實現了濾波處理、信號通過選頻濾波器后到底發生了怎樣的變化等,不知不覺中都已植入了腦海。
筆者將學生反映比較好的情境案例進行匯總,并整理成學生可自主完成的實驗形式,便得到呈現在讀者面前的這本書。本書有如下特點:
(1)實驗選題覆蓋全面。實驗內容設計成上、中、下三篇,分別介紹信號的時域處理、頻域處理和濾波器設計與實現,涵蓋了數字信號處理課程的所有關鍵知識點。每個案例的相關基礎理論部分不是數字信號處理教科書中理論的簡單搬移,而是從算法解析的角度對所需理論基礎進行了闡述,如線性卷積的算法實現、傅里葉變換的離散計算、頻譜分析時頻率的定標、線性相位和非線性相位對通過其中信號的影響等,對理論教科書有很好的補充作用。
(2)實驗操作性強。情境任務實施步驟的設計采用了step-by-step模式,因此即使學生在完成該案例之初尚不具備良好的理論基礎,只要按照步驟說明操作仍能完成情境任務,因此具有很強的操作性。另外,步驟設置本身就是原理的實現流程,因此情境任務的完成可以幫助學生深刻理解原理知識,從而達到在情境中學習的目標。
(3)實驗效果感官沖擊力強。結合課程內容和教育心理學知識,案例中選取的多為聲音、圖形、圖像等信號,信號處理的效果從聽覺和視覺都可以明顯感覺到,結果出來之時便是學生直觀概念建立之際。由于理論的強大普適性,學會對聲音、圖像信號處理后,很自然就可以將該技能用于其他信號的處理。
(4)實驗數據分析注重科研能力的培養。情境任務實施步驟中專門設置了對比分析環節,如多種實現方式效果對比、變參數效果對比環節等,思考題中明確提出了歸納總結的內容和要求。例如,在關于線性卷積的案例中,設置了自編函數實現、調用conv函數實現和調用filter函數實現等多種方式實現場景,并且要求對上述三種方式的執行時間效率進行對比。這樣的案例設計讓學生在自己能完成自編函數獲得成就感的同時,又可以看到自己努力的方向和空間。能將理論知識用于實際問題的解決,會觀察,能總結,不知不覺中已具備了科學研究的能力。
下篇的結尾,對濾波器的設計方法和步驟進行了系統總結,便于日后查閱和使用。為幫助學生順利完成情境任務,本書最后附帶了MATLAB基礎的相關內容。
本書可以作為在讀本科生的實驗指導書,也可以作為研究生重溫數字信號處理關鍵理論和應用的參考書,還可以作為MATLAB語言學習的提高篇。MATLAB語言無論你用或不用,它都在那里。只有用它書寫算法,它才有了鮮活的生命力,是你給了它展示魅力的舞臺。
本書由林永照、黃文準、李宏偉、陳雅蓉、梁佳編著。其中,林永照副教授負責全書的統稿、框架設計和中篇的編寫工作,黃文準副教授負責上篇案例的編寫工作,李宏偉副教授負責下篇中模擬濾波設計相關案例的編寫及全書內容安排工作,陳雅蓉負責實驗程序編制工作,梁佳負責MATLAB基礎的編寫工作。另外,為本書順利完成做出貢獻的人員還有霍文俊、樊昌周、段艷麗、王敏、王曉玉五位老師和張玉錕、楊燚等多名同學,他們對情境設置設計提出了許多寶貴意見,在本書的校對和程序驗證中做了許多工作,在此一并向他們表示最誠摯的謝意!本書的編寫過程得到空軍工程大學導航與信息學院課程教學改革項目的資助與支持,出版過程得到電子工業出版社同仁的幫助與支持。

編著者
內容簡介:

本書對數字信號處理的關鍵理論從應用和實踐的角度進行了深入討論。內容包括:數字信號的產生、時域處理方法、頻域處理方法、濾波器的設計和實現等內容。
本書注重物理概念的透徹分析與介紹、知識點應用的算法流程分析,強調理論與實際應用的結合;創設了切合知識點的案例情境,情境任務采用step-by-step的安排模式,降低了理論的要求門檻;情境任務效果便于讀者順利實現對概念、相關知識應用方法的內化。

目錄:

上篇——聲像信號時域處理
案例一 —— 牛刀初試 2
案例二 —— 聲音圖像DIY 8
案例三 —— 信號周期化及時域采樣 14
案例四 —— 濾波可以卷出來 20
案例五 —— 卷出幀同步 27
中篇——心中有譜
案例六 —— 離散時間傅里葉變換離散計算 34
案例七 —— 系統函數零極點那些事兒 40
案例八 —— 線性卷積這樣算會更快 45
案例九 —— 用DFT看頻譜 50
案例十 —— 化整為零之重疊相加法 56
案例十一 —— 化整為零之重疊保留法 65
案例十二 —— 你撥的號碼我知道 74
案例十三 —— BPSK的誤碼率曲線是這樣仿出來的 79
案例十四 —— 復信號有如此妙用之希爾伯特變換 86
案例十五 —— 短時傅里葉變換 94
下篇——順我者昌(濾波器)
案例十六 —— 波形失真不一定那么可怕 104
案例十七 —— 加窗截出FIR濾波器 112
案例十八 —— 頻率采樣采出FIR濾波器 123
案例十九 —— Butterworth型模擬濾波器設計 129
案例二十 —— Chebyshev型模擬濾波器設計 135
案例二十一 —— 橢圓濾波器設計 143
案例二十二 —— 非低通模擬濾波器設計 148
案例二十三 —— 模數濾波器橋之脈沖響應不變法 160
案例二十四 —— 模數濾波器橋之雙線性變換法 172
案例二十五 —— IIR對比FIR濾波器 183
案例二十六 —— IIR數字濾波器的結構 191
案例二十七 —— FIR數字濾波器的結構 203
數字濾波器設計小結 213
FIR濾波器設計小結 215
IIR濾波器設計方法步驟小結(基于模擬濾波器的設計) 220
附錄A 為了忘卻的記憶(MATLAB基礎)
MATLAB簡介 226
MATLAB語言中的常用數據 238
矩陣基礎 246
圖形可視化 255
MATLAB編程 267
參考文獻 278
序: