隨機信號分析與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

馬文平，李兵兵，田紅心，硃曉明 著

圖書標籤:

• 隨機信號
• 信號處理
• 隨機過程
• 通信原理
• 概率論
• 數學模型
• 係統分析
• 濾波理論
• 應用數學
• 工程數學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030178022

版次：1

商品編碼：11975856

包裝：平裝

叢書名： 中國科學院電子信息與通信係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2006-09-01

用紙：膠版紙

頁數：196

字數：241000

正文語種：中文

內容簡介

　　《隨機信號分析與應用》係統地介紹瞭隨機信號、隨機信號通過綫性時不變係統和隨機信號通過非綫性係統的基本理論和分析處理方法。全書分為相互聯係而又相互獨立的五章，主要介紹隨機過程的基本概念和一些重要的隨機過程，隨機信號的譜分析方法，隨機信號通過綫性係統分析，隨機信號通過非綫性係統分析，隨機信號的變換和濾波。閱讀本書要求讀者具備一些綫性係統理論、傅裏葉變換及一般工程等方麵的知識。
　　《隨機信號分析與應用》可作為電子工程、通信工程、信息工程和應用數學等專業高年級本科生和研究生的教材，也可供從事電子通信係統的研究、設計、開發和應用的工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

叢書序
前言
第一章 隨機過程
1．1 隨機過程的基本概念及統計特性
1．1．1 隨機過程的定義
1．1．2 隨機過程的分類
1．1．3 隨機過程的概率分布
1．1．4 隨機過程的數字特徵
1．2 連續時間隨機過程的微分和積分
1．2．1 隨機過程連續性
1．2．2 隨機過程的微分及其數學期望與相關函數
1．2．3 隨機過程的積分及其數學期望與相關函數
1．3 平穩隨機過程及其遍曆性
1．3．1 平穩隨機過程
1．3．2 平穩隨機過程相關函數性質
1．3．3 遍曆性隨機過程
1．3．4 相關函數測量
1．4 聯閤平穩隨機過程
1．4．1 兩個隨機過程的聯閤概率分布
1．4．2 兩個隨機過程的數字特徵
1．4．3 復隨機過程及其數字特徵
1．5 正態隨機過程
1．5．1 正態隨機過程的概念
1．5．2 平穩正態隨機過程
1．5．3 正態隨機過程的性質
1．6 馬爾可夫鏈
1．6．1 馬爾可夫鏈的基本概念
1．6．2 馬爾可夫鏈中的狀態分類
1．7 泊鬆過程
1．7．1 泊鬆過程的一般概念及其特性
1．7．2 散粒噪聲
習題

第二章 平穩隨機過程的譜分析
2．1 隨機過程的譜分析
2．1．1 確定信號的傅裏葉變換
2．1．2 隨機過程的功率譜密度
2．1．3 功率譜密度與自相關函數之間的關係
2．1．4 平穩隨機過程功率譜密度的性質
2．2 聯閤平穩隨機過程的互功率譜密度
2．2．1 互譜密度
2．2．2 互譜密度與互相關函數的關係
2．2．3 互譜密度的性質
2．3 離散時間隨機過程的功率譜密度
2．3．1 離散時間隨機過程的功率譜密度
2．3．2 平穩隨機過程的采樣定理
2．3．3 功率譜密度的采樣定理
2．4 噪聲
2．4．1 理想白噪聲
2．4．2 帶限白噪聲
2．4．3 色噪聲
習題

第三章 隨機信號通過綫性係統分析
3．1 綫性係統基本理論
3．1．1 時不變綫性係統
3．1．2 連續時不變綫性係統的分析方法
3．1．3 離散時不變綫性係統
3．2 隨機信號通過連續時間係統的分析
3．2．1 時域分析法
3．2．2 頻域分析法
3．3 隨機信號通過離散時間係統的分析
……
第四章 隨機信號通過非綫性係統的分析
第五章 隨機過程的變換與濾波
參考文獻

前言/序言

《信號的奧秘：從周期到非周期，探索信息傳遞的本質》 書籍簡介 這是一本深入剖析信號世界，揭示信息傳遞底層邏輯的科學讀物。本書不局限於單一類型的信號分析，而是以一種宏觀且富有洞察力的視角，帶領讀者穿越信號的廣袤領域，從最基礎的周期性現象，逐步走嚮復雜多變的非周期性世界。我們關注的不僅僅是信號的數學模型，更側重於理解它們在自然界和社會係統中所扮演的角色，以及它們如何承載和傳遞信息，驅動著我們所熟悉的世界運轉。 第一章：周而復始的鏇律——周期信號的世界 我們從最直觀、最易於理解的周期信號入手，如正弦波、方波、鋸齒波等。本章將詳細介紹周期信號的基本特性，包括周期、頻率、振幅和相位，並深入探討傅裏葉級數這一強大的數學工具。讀者將學習如何將復雜的周期信號分解成一係列簡單的正弦波之和，理解信號的頻譜概念，即信號在不同頻率上的能量分布。我們將通過實例，比如樂器的聲音、交流電的波形，來直觀地展示傅裏葉級數在信號分析中的應用。 周期性信號的數學描述： 詳細講解瞭周期信號的定義、基本屬性（周期 T，頻率 f = 1/T，角頻率 ω = 2πf），以及如何用數學公式精確錶示一個周期信號。 傅裏葉級數：分解的藝術： 深入淺齣地闡述傅裏葉級數的原理，展示如何將任何周期信號分解為一係列正弦和餘弦函數的綫性組閤。我們將具體分析幾種常見周期信號（如方波、三角波、鋸齒波）的傅裏葉級數展開，並繪製齣它們的頻譜圖，讓讀者直觀感受不同頻率分量的貢獻。 頻譜分析：信號的“指紋”： 介紹頻譜圖的概念，解釋它如何反映信號的頻率成分和各自的強度。通過實際例子，如音樂信號的頻譜，讓讀者理解頻譜分析在識彆信號來源、特點方麵的作用。 周期信號的應用： 探討周期信號在日常生活和工程中的廣泛應用，如音頻信號處理（音樂、語音）、通信係統（載波信號）、電力係統（交流電）等。 第二章：瞬息萬變的軌跡——非周期信號的探索 與周期信號的規律性不同，非周期信號錶現齣一種不可預測性或非重復性。本章將引入傅裏葉變換，這是分析非周期信號的核心工具。我們將揭示如何將非周期信號視為無限個趨近於零的周期信號的疊加，並通過傅裏葉變換得到其連續的頻譜。通過對衝激信號、矩形脈衝、指數衰減信號等典型非周期信號的分析，讀者將掌握如何理解和提取非周期信號的信息。 傅裏葉變換：從離散到連續的飛躍： 詳細介紹傅裏葉變換的數學原理，解釋它如何將時域中的非周期信號轉換到頻域，得到其連續頻譜。我們將對比傅裏葉級數和傅裏葉變換，理解它們之間的聯係與區彆。 典型非周期信號的頻域特性： 分析一些常見的非周期信號，如單位衝激信號（δ(t)）、單位階躍信號（u(t)）、矩形脈衝信號、指數衰減信號等，計算並繪製它們的傅裏葉變換，展示它們在頻域的特徵。 信號的寬度與頻譜的寬度： 探討信號在時域上的持續時間與其在頻域上的帶寬之間的關係，即“時域越窄，頻域越寬”的直觀理解。 非周期信號的廣泛應用： 介紹非周期信號在現實世界中的重要性，例如通信係統中的數據信號、雷達信號、地震波信號，以及在信號濾波、係統響應分析等領域的應用。 第三章：信號的“足跡”——捲積與係統響應 任何信號在通過一個係統後都會發生變化，産生新的輸齣信號。本章將聚焦於“捲積”這一核心概念，它描述瞭輸入信號與係統“衝激響應”之間的數學關係，從而完全確定係統的輸齣。讀者將學習如何理解衝激響應，以及如何通過捲積運算預測係統對任意輸入信號的反應。我們將通過圖解和計算，幫助讀者建立起對係統行為的直觀認識。 係統模型：綫性時不變（LTI）係統： 介紹綫性時不變（LTI）係統的基本性質，解釋為什麼這類係統在信號處理中占據核心地位。 衝激響應：係統的“身份證明”： 詳細講解衝激響應 h(t) 的概念，闡述它如何完全錶徵一個LTI係統的特性。我們將討論如何通過實驗或理論計算獲得衝激響應。 捲積：輸入與係統的“交互”： 深入剖析捲積積分（或捲積和）的計算過程，展示輸入信號 x(t) 和係統衝激響應 h(t) 的捲積如何得到係統的輸齣信號 y(t)。我們將提供多種捲積計算的方法，包括圖解法和代數法。 係統響應的特性分析： 通過分析不同衝激響應的係統，講解係統的瞬態響應、穩態響應、穩定性等重要概念。 捲積在實際中的應用： 舉例說明捲積在音頻效果處理（如混響、延遲）、圖像處理（如模糊、銳化）、通信係統（如信道建模）等領域的應用。 第四章：信息的“過濾”——信號的變換與濾波 信號在傳輸過程中常常混雜著噪聲，或者我們隻需要信號的特定部分。本章將引入各種信號變換的方法，特彆是各種濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）的設計原理和應用。讀者將學習如何利用濾波器去除噪聲、提取感興趣的頻率成分，從而提高信號的質量和可讀性。我們將探討時域濾波和頻域濾波的不同策略。 濾波器：信號的“守門員”： 介紹濾波器的基本概念和分類（低通、高通、帶通、帶阻），以及它們在頻率選擇性上的作用。 濾波器設計原理： 探討濾波器設計的基本思路，包括理想濾波器和實際濾波器的區彆，以及常見的濾波器實現方法（如RC濾波器、LC濾波器）。 時域濾波與頻域濾波： 分彆闡述在時域和頻域進行濾波的原理和優缺點。我們將演示如何通過捲積實現時域濾波，以及如何在頻域通過乘法實現濾波。 噪聲的來源與抑製： 分析各種噪聲的産生原因，並介紹如何利用濾波器有效地抑製噪聲，提高信號的信噪比。 濾波器的應用實例： 詳細介紹濾波器在通信接收機、音頻設備、圖像處理、生物醫學信號處理等領域的具體應用。 第五章：信號的“糾纏”——相關性與模式識彆 當兩個信號之間存在某種相似性或關聯性時，我們就說它們之間存在相關性。本章將深入探討自相關函數和互相關函數，它們可以揭示信號的內在周期性、延遲以及兩個信號之間的相似程度。讀者將瞭解如何利用相關性來檢測信號、識彆模式、估計延遲等。 相關函數的定義與意義： 詳細介紹自相關函數 R_xx(τ) 和互相關函數 R_xy(τ) 的數學定義，以及它們在描述信號特徵方麵的作用。 自相關函數：信號的“自我審視”： 分析自相關函數如何反映信號的周期性、平穩性以及信號的“記憶”特性。我們將通過實例展示如何從自相關函數中提取信號的周期。 互相關函數：信號間的“對話”： 探討互相關函數如何衡量兩個信號之間的相似性，以及如何利用互相關函數來估計信號的延遲。 相關性在模式識彆中的應用： 講解如何利用互相關函數進行模式匹配，例如在雷達目標識彆、聲紋識彆、圖像匹配等方麵的應用。 相關性在係統分析中的應用： 介紹如何利用相關性來估計係統的衝激響應，或者用於檢測特定信號的存在。 第六章：數字化的世界——離散信號與采樣 在現代電子設備中，大多數信號最終都需要轉化為數字信號進行處理。本章將重點關注離散信號的分析，包括采樣定理的核心內容，即奈奎斯特采樣定理。讀者將理解如何將連續信號離散化，以及在采樣過程中需要注意的關鍵問題，避免信息失真。 采樣定理：連接連續與離散的橋梁： 詳細闡述奈奎斯特采樣定理，解釋為什麼采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍纔能無損地重建原始信號。 采樣過程中的失真：混疊： 深入分析采樣不當導緻的“混疊”現象，解釋混疊如何導緻信息丟失和信號失真，以及如何通過抗混疊濾波器來避免。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： 介紹離散傅裏葉變換（DFT）及其高效算法快速傅裏葉變換（FFT），展示它們在數字信號頻譜分析中的巨大作用。 數字濾波器的設計與實現： 探討離散時間係統中數字濾波器的設計方法，包括FIR濾波器和IIR濾波器。 采樣在實際中的應用： 舉例說明采樣在音頻錄製、圖像采集、數字通信、數據采集係統等領域的關鍵作用。 第七章：信號的“不確定性”——隨機信號的初步認識 本章將初步引入隨機信號的概念。我們認識到並非所有信號都具有確定性的數學模型，很多信號的産生過程 inherently 包含隨機性，例如通信中的信道噪聲、傳感器測量中的隨機誤差等。我們將從概率論和統計學的角度，對隨機信號的統計特性進行描述，例如均值、方差、概率密度函數等，為後續更深入的隨機信號分析打下基礎。 隨機信號的定義與錶現形式： 介紹隨機信號與確定性信號的區彆，解釋隨機信號的不可預測性。 描述隨機信號的統計量： 詳細講解描述隨機信號的重要統計量，包括均值（期望值）、方差、標準差、概率密度函數（PDF）、纍積分布函數（CDF）。 平穩隨機信號： 引入平穩隨機信號的概念，解釋其統計特性不隨時間變化的特點，以及如何在工程中對這類信號進行分析。 隨機信號的直觀例子： 通過簡單的隨機過程例子，如拋硬幣、擲骰子，或描述熱噪聲、傳感器噪聲等，幫助讀者理解隨機信號的特性。 隨機信號分析的必要性： 強調在實際工程中，很多信號無法完全用確定性模型描述，因此對隨機信號的分析是不可或缺的。 本書的特色： 循序漸進，邏輯清晰： 從易到難，從周期到非周期，從確定性到隨機性，層層遞進，幫助讀者建立完整的知識體係。 理論與實踐相結閤： 強調數學工具的應用，並通過豐富的實例，展示信號分析在各個領域的實際價值。 圖文並茂，直觀易懂： 利用大量的圖錶和示意圖，幫助讀者更直觀地理解抽象的數學概念。 關注信息傳遞的本質： 不僅教授分析方法，更引導讀者思考信號如何承載和傳遞信息，以及信息在傳輸和處理過程中的變化。 本書適閤所有對信號世界充滿好奇，希望深入瞭解信息是如何産生、傳播、處理和應用的讀者。無論您是電子工程、通信工程、計算機科學、自動化、物理學等相關專業的學生，還是對科學技術有濃厚興趣的愛好者，都能從中獲得深刻的啓發和實用的知識。通過閱讀本書，您將能夠更加敏銳地觀察和理解我們周圍無處不在的信號，並能夠運用信號分析的原理解決實際問題。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在讀博士生，研究方嚮與信號處理密切相關。在尋找閤適的參考書時，我被這本書的題目所吸引。閱讀之後，我發現它確實是一本值得反復研讀的佳作。這本書的學術深度和前沿性都做得相當齣色。在理論方麵，它不僅涵蓋瞭經典隨機信號分析的基本理論，還涉及瞭一些比較新的研究方嚮，比如非綫性隨機過程分析、高階統計量應用等。我特彆喜歡書中關於“非綫性係統對隨機信號的處理”這一章節，作者結閤瞭一些前沿的研究成果，深入分析瞭非綫性係統中的信號失真、信號增強等問題，並且給齣瞭相應的理論模型和分析方法。這對於我正在進行的博士研究非常有啓發。另外，書中的應用案例也相當豐富，涵蓋瞭機器學習中的特徵提取、自適應濾波在通信係統中的應用、以及一些復雜的統計推斷問題。這些案例不僅展示瞭隨機信號分析的強大能力，也為我提供瞭解決科研難題的思路和方法。總而言之，這本書不僅是一本優秀的教科書，更是一本能夠激發研究靈感的學術參考書，強烈推薦給有誌於深入研究隨機信號分析的學者們。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓我耳目一新的教材。我之前接觸過一些關於隨機信號的文獻，但總覺得它們要麼過於理論化，要麼應用部分不夠深入。這本書恰恰填補瞭這一空白。它在理論闡述上，力求嚴謹而不失趣味性。作者在引入每一個新的概念時，都會先解釋其齣現的背景和意義，然後再進行詳細的數學推導。我尤其欣賞它在講解“功率譜密度”時的處理方式。沒有一開始就給齣復雜的傅裏葉變換公式，而是先從信號的能量和功率概念入手，逐步過渡到信號的頻譜特性，最後纔引齣功率譜密度的定義及其物理意義。這種由淺入深、層層遞進的講解方式，讓我對功率譜密度這個核心概念有瞭深刻的理解。更讓我驚喜的是，書中關於“采樣定理”和“內插”的講解，結閤瞭數字信號處理的實際應用，討論瞭欠采樣、過采樣等情況下的信號恢復問題，並且給齣瞭具體的算法和代碼示例。這對於從事數字信號處理工作的我來說，具有極高的參考價值。它讓我看到瞭理論與實踐之間緊密的聯係，也為我未來的工作提供瞭寶貴的思路。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《隨機信號分析與應用》著實讓我眼前一亮，它的排版設計非常人性化，字體大小適中，閱讀起來一點也不費力。我是一名剛剛接觸信號處理領域的在校學生，之前對隨機信號的概念總是模模糊糊，感覺它就像一層神秘的麵紗，怎麼也揭不開。但這本書的內容，特彆是它在開篇部分對“隨機性”的直觀解釋，用瞭很多通俗易懂的例子，比如日常生活中的天氣變化、股票市場的波動等等，讓我一下子就找到瞭切入點。它沒有一開始就拋齣復雜的數學公式，而是循序漸進地引導讀者理解隨機信號的本質。尤其是關於概率論和數理統計基礎的章節，寫得相當紮實，每一個概念的提齣都伴隨著清晰的推導和相應的圖示，這對於我這種需要反復理解纔能掌握知識的學生來說，簡直是福音。我特彆喜歡它在講解隨機過程的平穩性時，通過對比不同隨機過程的自相關函數圖，直觀地展示瞭平穩和非平穩過程的區彆，這種可視化教學的方式大大加深瞭我的理解。總的來說，這本書為我打下瞭堅實的隨機信號分析的理論基礎，讓我對後續的學習充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我之前對“隨機信號”這個概念一直抱著一種敬畏又有點害怕的態度，覺得它充滿瞭數學的晦澀和抽象。這本《隨機信號分析與應用》完全改變瞭我的看法。它在講解過程中，巧妙地運用瞭類比和生動的比喻，讓那些原本抽象的概念變得觸手可及。比如，在介紹隨機變量和概率分布時，它沒有直接丟齣一堆公式，而是從拋硬幣、擲骰子這些最簡單的例子開始，一步步引導讀者理解什麼是隨機性，什麼是概率。我特彆喜歡它關於“隨機過程”的講解，作者用瞭“一條河流的水流”來比喻隨機過程，每一刻的水位、流速就是隨機變量，而整個河流的動態變化就是一個隨機過程。這樣的比喻一下子就抓住瞭核心，讓我不再覺得隨機過程是一個遙不可及的概念。而且，書中在介紹一些重要的隨機過程（如馬爾可夫鏈、維納過程）時，都附帶瞭相應的圖示，直觀地展示瞭它們的性質和行為。這對於我這種視覺型學習者來說，簡直是太有幫助瞭。它讓我明白，看似復雜的隨機信號分析，其實也可以變得有趣和易懂。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在通信工程領域工作多年的工程師，我一直在尋找一本能夠係統性地梳理隨機信號在實際應用中如何發揮作用的書籍。這本書的齣現，可以說正好滿足瞭我的需求。我最看重的是它“應用”部分的深度和廣度。書中不僅講解瞭理論，更重要的是將隨機信號分析的工具和方法巧妙地融入到實際的工程問題中。例如，在講解噪聲建模時，它深入剖析瞭不同類型的噪聲（如高斯白噪聲、泊信噪等）在具體通信場景（如無綫信道衰落、傳感器乾擾等）下的錶現，並且給齣瞭相應的數學模型和仿真方法。我尤其對其中關於“信號檢測與估計”的部分印象深刻，書中詳細闡述瞭貝葉斯估計、最大似然估計等在實際應用中的局限性和改進方法，並結閤瞭雷達目標探測、信號源定位等經典案例，讓我看到瞭抽象的理論如何轉化為解決實際工程難題的利器。書中還提到瞭隨機信號在圖像處理、生物醫學工程等領域的應用，雖然沒有深入展開，但也為我提供瞭新的思考方嚮。總的來說，這本書的實用性非常強，為我解決實際工程問題提供瞭寶貴的參考和指導，也拓展瞭我對隨機信號應用領域的認知。