信號檢測與估值理論及應用/西安電子科技大學研究生精品教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張建龍，趙樹傑，王斌 編

圖書標籤:

• 信號檢測
• 信號估值
• 通信原理
• 雷達信號處理
• 統計信號處理
• 信息論
• 研究生教材
• 西安電子科技大學
• 無綫通信
• 自適應濾波

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560645063

版次：1

商品編碼：12325114

包裝：平裝

叢書名： 西安電子科技大學研究生精品教材

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：216

字數：329000

正文語種：中文

內容簡介

　　信號檢測與估值是隨機信號統計處理的重要基礎理論，也是隨機信號分析的應用之一。該書扼要介紹瞭統計信號處理的基本概念和發展曆史，迴顧瞭隨機信號分析的基本概念，論述瞭信號統計檢測的基本理論、實際噪聲中信號的波形檢測和信號參量的統計估計理論，並介紹瞭信號檢測與估值理論在遙感圖像變化檢測、人臉識彆和雷達信號處理方麵的應用。
　　《信號檢測與估值理論及應用/西安電子科技大學研究生精品教材》可作為電子信息專業研究生的教材，也可供相關專業工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第1章 信號檢測與估計概論
1．1 引言
1．2 信號的隨機性及其統計處理方法
1．2．1 信號的隨機性
1．2．2 隨機信號統計處理的理論和方法
1．3 信號檢測與估計理論概述
1．4 統計信號處理發展簡史
1．4．1 統計理論的發展
1．4．2 應用技術的發展

第2章 信號檢測與估計理論的基礎知識
2．1 引言
2．2 離散隨機信號的統計特性描述
2．2．1 離散隨機信號的概率密度函數
2．2．2 離散隨機信號的統計平均量
2．2．3 離散隨機信號矢量的聯閤概率密度函數
2．2．4 離散隨機信號矢量的統計平均量
2．2．5 離散隨機信號矢量各分量之間的互不相關性和相互統計獨立性
2．2．6 高斯離散隨機信號矢量的統計特性
2．2．7 離散隨機信號的函數
* 2．2．8 離散隨機信號的特徵函數
2．3 連續隨機信號的統計特性描述
2．3．1 連續隨機信號的概率密度函數
2．3．2 連續隨機信號的統計平均量
2．3．3 連續隨機信號的平穩性
2．3．4 平穩連續隨機信號的各態曆經性
2．3．5 連續隨機信號的正交性、互不相關性和相互統計獨立性
2．3．6 平穩連續隨機信號的功率譜密度
2．3．7 高斯連續隨機信號
2．3．8 常用隨機信號
* 2．4 復隨機信號的統計特性描述
2．4．1 復隨機信號
2．4．2 復離散隨機信號的統計特性描述
2．4．3 復連續隨機信號的統計特性描述
2．4．4 廣義平穩的復連續隨機信號I
2．4．5 復高斯連續隨機信號
2．5 綫性時不變係統對平穩連續隨機信號的響應
2．5．1 平穩連續隨機信號y（t）的平穩性
2．5．2 平穩連續隨機信號y（t）的主要統計平均量
2．6 噪聲及其統計特性描述
2．7 信號及其統計特性描述

第3章 信號狀態的統計檢測理論
3．1 引言
3．2 信號狀態統計檢測理論的概念
3．2．1 二元信號狀態的統計檢測
3．2．2 M元信號狀態的統計檢測
3．3 二元信號的貝葉斯檢測準則
3．3．1 平均代價與貝葉斯檢測準則的概念
3．3．2 最佳判決式
3．3．3 檢測性能分析
3．4 二元信號的派生貝葉斯檢測準則
3．4．1 最小平均錯誤概率檢測準則
3．4．2 最大後驗概率檢測準則
3．4．3 極小化極大檢測準則
3．4．4 奈曼一皮爾遜檢測準則
3．5 高斯觀測信號時二元信號狀態的統計檢測
3．5．1 信號檢測的最佳判決式
3．5．2 不等均值矢量、等協方差矩陣條件下的信號檢測
* 3．5．3等均值矢量、不等協方差矩陣時信號的檢測
3．6 M元信號狀態的統計檢測
3．6．1 M元信號的貝葉斯檢測準則
3．6．2 M元信號的最小平均錯誤概率檢測準則

第4章 信號波形的檢測
4．1 引言
4．2 匹配濾波器理論
4．2．1 匹配濾波器的概念
4．2．2 匹配濾波器的設計
4．2．3 匹配濾波器的特性
……
第5章 信號參量的統計估計理論
第6章 統計信號處理理論的應用
附錄Ⅰ 連續信號運算的有限錶示
附錄Ⅱ 雷達接收機似然比檢驗式
附錄Ⅲ 最佳估計量平均風險
參考文獻

前言/序言

　　隨著現代通信理論、信息理論、計算機科學與技術及微電子技術等的飛速發展，隨機信號統計處理理論和技術也在朝著技術指標要求更高、乾擾環境及信號形式多樣化的方嚮發展，並且已經廣泛應用於電子信息係統、生物醫學工程、航空航天係統工程、模式識彆、自動控製等領域。隨機信號統計處理的基礎理論是信號檢測與估值理論。學習信號檢測與估值理論將為進一步學習、研究隨機信號統計處理打下紮實的理論基礎，同時其基本概念、基本理論和分析問題的基本方法也可為解決實際應用，如圖像信號處理、音頻信號處理、雷達信號處理等打下良好基礎。
　　本書是作者在西安電子科技大學“統計信號處理”課程所用教材（趙樹傑主編，已於2013年9月齣版）的基礎之上，總結多年教學經驗，參考國內外文獻資料，並吸取瞭部分科學研究成果編寫而成的。本書著重加強瞭對知識的係統性描述，增加和修改瞭對部分內容的描述方式，盡量用更為通俗易懂的方式，例如圖示法、前後對比等多種方式，從多個角度描述問題，從而找到解決問題的思路。在內容上，本書增加瞭統計信號處理理論的建立和發展過程，介紹瞭每個發展階段的代錶性人物以及他們的重要貢獻，介紹瞭推動隨機信號檢測與估值理論應用的雷達係統的産生和發展過程，提高瞭全書的可讀性和趣味性。除此之外，本書在第4章增加瞭匹配濾波器的應用部分，同時增加瞭基於時域投影方法的高斯白噪聲條件下信號波形檢測的推導過程，並將其與正交級數分解方法相比對；在第5章增加瞭最大熵估計方法的推導過程；在最後一章詳細論述瞭信號檢測與估值理論在遙感圖像處理、人臉識彆以及雷達信號處理中應用的過程。全書的數學推演基本保持在高年級本科生和研究生以及具有綫性代數、矩陣論、概率論和隨機過程基礎知識的工程技術人員所能理解的水平上。在內容安排上，一般由約束較多的特殊情況到約束較少的一般情況，由簡單問題到復雜問題，從確知到隨機，從實信號到復信號，從數學理論到工程實踐，這樣的過程有利於讀者由淺入深地進行閱讀和理解。
　　本書第1章論述瞭信號的隨機性及統計處理方法，介紹瞭信號檢測與估計的基本概念，給齣瞭本書的內容安排和閱讀建議；第2章扼要復習瞭信號檢測與估計理論的基礎知識，主要包括隨機變量、隨機過程及其統計描述和主要統計特性，復隨機過程及其統計描述，隨機參量信號及其統計描述等；第3章在論述信號統計檢測基本概念的基礎上，討論瞭確知信號的最佳檢測準則、判決式和性能分析，隨機參量信號的統計檢測以及一般高斯信號的統計檢測問題；第4章首先討論瞭統計信號檢測理論與噪聲中信號波形檢測的聯係和區彆及解決問題的思路方法，其次論述瞭匹配濾波器理論和隨機過程的正交級數展開兩個預備知識，最後分彆討論瞭基於時域投影方法和正交級數分解方法的高斯白噪聲中確知信號的波形檢測及基於正交級數分解的高斯有色噪聲中確知信號的波形檢測；第5章重點討論瞭信號參量的統計估計準則、估計量的構造和性質、非隨機矢量函數的估計及信號波形中參量的估計，並介紹瞭綫性最小均方誤差估計和綫性最小二乘估計方法；第6章重點介紹瞭信號檢測與估值理論的推廣應用，主要包括遙感圖像變化檢測中的統計判決方法和馬爾科夫隨機場最大後驗概率判決方法，基於最大似然判決和最大後驗概率判決的人臉識彆方法，以及基於統計判決的最佳雷達接收機設計方法，並給齣瞭所有應用的詳細理論推導過程，供讀者閱讀和理解。
　　本書中“估值”與“估計”涵義相同，書中統一采用“估計”一詞。
　　本書是為研究生“統計信號處理”課程編寫的教材，全書內容知識體係完整，可讀性和趣味性強，書中的理論應用實踐部分可加深讀者對信號檢測與估計理論的實際應用的認識，提高讀者理論聯係實際的能力和解決問題的能力。作為46課時的研究生教材，建議講授第1章、第2章的全部內容和第3章至第6章的主要內容。此外，書中帶*號的章節可作為選學內容。
　　本書在編寫過程中得到瞭西安電子科技大學教材建設項目的資助。在內容的編寫上，西安電子科技大學的張建龍老師撰寫瞭第1章、第3章、第4章和第6章，趙樹傑老師撰寫瞭第2章和第5章，王斌老師對全書內容進行瞭校驗和修訂。此外，高新波老師和李潔老師給齣瞭寶貴的修改意見和建議，研究生魏耀同學、王亞南同學翻譯瞭部分外文資料，在此也對他們錶示感謝。同時，還要嚮所有參考文獻的作者錶示誠摯的謝意。
　　由於作者水平有限，書中難免存在欠妥之處，我們殷切希望廣大讀者批評指正。

聚焦信號處理核心，洞悉信息奧秘 在浩瀚的信息洪流中，如何精準地捕捉、辨識並量化我們所需的信號，始終是科學探索與技術創新的基石。本書正是為緻力於深入理解和掌握這一核心科學——信號檢測與估值理論——的讀者而精心打造。我們並非直接羅列枯燥的公式推導，而是從理論的內在邏輯和實際應用的需求齣發，勾勒齣一幅清晰而深刻的信號處理全景圖，為您打開通往信息世界更深層次理解的大門。 本書並非一本簡單的教科書，它更像是一座橋梁，連接著抽象的數學模型與紛繁復雜的現實世界。我們將首先為您呈現信號檢測理論的魅力。想象一下，在一個充滿噪聲的環境中，您需要判斷一個微弱的信號是否存在，例如在雷達係統中探測遠方的飛機，或者在醫學診斷中識彆病變的細微跡象。這就是信號檢測的精髓所在。我們將深入探討各種檢測準則，從 Neyman-Pearson 準則的嚴謹性，到 Bayes 準則的全局最優性，再到 MAP (Maximum A Posteriori) 準則的實際意義，逐一剖析它們背後的思想，以及在不同應用場景下的適用性。 您將瞭解到，信號檢測並非僅僅是“有”或“無”的二元判斷，它涉及到對概率的深刻理解。我們將詳細介紹似然比檢驗 (Likelihood Ratio Test) 的強大威力，解釋它是如何通過比較不同假設下觀測數據的概率來做齣最優決策的。同時，我們也會探討各種概率分布在信號檢測中的作用，例如高斯分布、泊鬆分布等，以及如何處理非高斯噪聲等復雜情況。書中將提供豐富的示例，從簡單的二元假設檢驗，到多假設檢驗，讓您在實際案例中體會理論的指導作用。 除瞭判斷信號是否存在，更常見的任務是如何精確地估計信號的未知參數。這就是信號估值理論所關注的焦點。試想一下，您接收到一段包含通信信號的電波，您需要知道這個信號的頻率、振幅、相位等信息，以便正確地解碼信息。或者，在導航係統中，您需要精確地確定載體的空間位置和速度。信號估值理論為我們提供瞭解決這些問題的強大工具。 我們將從無偏估計、最小方差無偏估計 (MVUE) 等基本概念入手，逐步深入到信息論的殿堂，探究 Cramer-Rao 下界 (CRLB) 的奧秘。CRLB 告訴我們，任何無偏估計器的方差都不可能低於一個由信號模型和噪聲統計特性決定的理論下限。這為我們評估估計器的優劣提供瞭一個重要的標尺。本書將詳細推導 CRLB，並分析影響其大小的各種因素，幫助您理解為什麼在某些情況下，我們隻能達到理論上的最優性能。 在信號估值領域，最大似然估計 (Maximum Likelihood Estimation, MLE) 是一個極其重要的概念。我們將詳細闡述 MLE 的原理，並展示它在各種實際問題中的應用。您將學習到如何根據觀測數據和信號模型，構建似然函數，並通過最大化該函數來找到最優的參數估計值。書中會通過各種典型示例，如參數的估計、信號的識彆等，展示 MLE 的強大能力及其在工程實踐中的廣泛應用。 然而，現實世界中的信號往往不是孤立存在的，它們可能受到各種乾擾和不確定性的影響。因此，本書還會深入探討各種估值方法在存在噪聲和乾擾時的錶現。我們不僅會關注點估計，還會深入研究區間估計，即如何為估計的參數提供一個置信區間，以量化估計的不確定性。這將幫助您更全麵地理解估計結果的可靠性。 除瞭經典的統計信號處理方法，我們還將為您引入現代信號處理領域的關鍵技術。例如，卡爾曼濾波 (Kalman Filter) 是處理綫性係統及其高斯噪聲下的最優估計問題的強大工具，它在目標跟蹤、導航製導、經濟預測等眾多領域都有著不可替代的作用。本書將詳細講解卡爾曼濾波的原理、遞推公式及其在不同場景下的應用，包括擴展卡爾曼濾波 (EKF) 和無跡卡爾曼濾波 (UKF) 等，以應對非綫性係統的挑戰。 粒子濾波 (Particle Filter) 作為一種非參數的濛特卡羅方法，在處理非綫性、非高斯狀態空間模型方麵展現齣強大的能力，在計算機視覺、機器人學、生物醫學信號處理等領域得到瞭越來越廣泛的應用。本書也將對其基本原理、實現方法以及在復雜場景下的優化策略進行深入探討。 本書的內容並非止步於理論的闡述，我們更注重理論與實踐的緊密結閤。在每一章節的講解中，都穿插瞭豐富的實際應用案例，涵蓋瞭通信係統、雷達與聲納、導航與定位、生物醫學工程、金融建模等多個重要領域。您將看到，信號檢測與估值理論是如何在這些領域發揮關鍵作用，解決實際工程難題的。例如，在通信係統中，如何通過最佳接收機來檢測和估計傳輸的數字信號；在雷達係統中，如何通過信號處理來精確地定位和跟蹤目標；在醫學影像領域，如何通過信號估值來重建清晰的圖像。 為瞭幫助讀者更好地理解和掌握理論知識，本書還提供瞭大量的例題和習題。這些題目不僅涵蓋瞭理論推導的各個方麵，還包含瞭實際問題的建模和仿真。通過親自動手解決這些問題，您將能夠更深入地理解理論的內涵，並培養解決實際問題的能力。 本書的語言力求清晰、嚴謹且富於啓發性，旨在幫助不同背景的讀者都能有效地學習和掌握信號檢測與估值理論。無論您是初次接觸該領域的學生，還是有一定基礎的研究者，亦或是希望在實際工程中應用這些理論的工程師，都能從中受益。我們相信，通過本書的學習，您將能夠建立起紮實的理論基礎，培養敏銳的分析能力，並為在信息科學和工程技術領域取得更進一步的成就打下堅實的基礎。 信號的海洋廣闊無垠，而信號檢測與估值理論正是指引我們在這片海洋中航行的燈塔。它揭示瞭信息傳遞和處理的本質規律，為我們提供瞭強大的分析工具。本書將帶領您一同探索這片迷人的領域，揭開信息世界的重重迷霧，洞悉隱藏在數據背後的深刻奧秘。我們期待與您一同踏上這場精彩的理論與實踐之旅。

評分☆☆☆☆☆

我在研究領域，經常需要處理一些非綫性、非平穩的信號，傳統的信號處理方法往往顯得力不從心。因此，我一直在尋找能夠幫助我解決這些問題的理論和方法。《信號檢測與估值理論及應用》這本書，在這方麵給瞭我很大的啓發。 書中對於非綫性係統中的信號檢測和估值問題的探討，讓我看到瞭解決復雜信號問題的希望。我尤其對書中關於粒子濾波和粒子濾波器的介紹非常感興趣，這些方法在處理非綫性、非高斯係統時錶現齣瞭優越的性能。書中通過大量的仿真例子，展示瞭這些方法在實際應用中的效果，例如在目標跟蹤、傳感器融閤等領域。此外，書中關於機器學習在信號檢測與估值中的應用，也為我提供瞭新的研究思路。總的來說，這本書不僅涵蓋瞭經典的信號檢測與估值理論，還積極地引入瞭前沿的研究方法，對於我這樣需要解決復雜信號問題的研究者來說，具有非常高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

作為一名初涉通信領域的研究生，我常常感到理論知識的浩瀚無邊，有些概念難以把握。《信號檢測與估值理論及應用》這本書，以其獨特的視角和深入淺齣的講解方式，為我打開瞭通往信號世界的大門。 我特彆欣賞書中對於基本概念的引入方式，作者並沒有上來就給齣枯燥的數學公式，而是先從一些生活中的例子齣發，引導讀者思考信號的本質，以及我們為什麼要對信號進行檢測和估值。這種循序漸進的學習方式，讓我能夠更輕鬆地接受那些復雜的理論。書中對於高斯白噪聲信道下的信號檢測問題，以及各種調製解調方式下的性能分析，都進行瞭非常詳細的講解。我尤其對書中關於最佳接收機的推導過程印象深刻，這讓我明白瞭在理想情況下，我們應該如何設計接收機纔能達到最佳的檢測性能。這本書的語言流暢，邏輯清晰，對於我這樣初學者來說，是一本極好的入門教材。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對信息科學的各個分支都抱有濃厚的興趣，尤其是那些能夠直接應用於解決實際工程問題的學科。這本《信號檢測與估值理論及應用》恰好滿足瞭我這方麵的需求。我一直覺得，學習理論知識的最終目的就是為瞭更好地解決實際問題，而這本書在這方麵做得非常齣色。 書中不僅詳細闡述瞭信號檢測和估值的基本原理，更重要的是，它將這些理論與大量的工程實踐緊密結閤。我尤其欣賞書中關於參數估計的章節，作者以一種非常清晰的方式解釋瞭最大似然估計、最小均方誤差估計等多種估值方法，並深入分析瞭它們的優缺點以及適用場景。通過書中對通信係統中信道參數估計、導航係統中位置估計等典型應用的介紹，我對於如何將這些抽象的數學工具轉化為解決實際工程問題的方案有瞭更深刻的理解。這本書不僅是一本教材，更像是一本解決工程問題的指南，對於有誌於從事相關領域研究或工作的學生來說，具有極高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

我在工程領域工作多年，常常需要處理各種復雜的信號問題，但過去往往是“知其然，不知其所以然”。直到接觸到《信號檢測與估值理論及應用》，我纔真正係統地理解瞭信號檢測與估值理論的精髓。這本書以其嚴謹的數學推導和清晰的邏輯結構，讓我對許多曾經感到睏惑的問題豁然開朗。 書中關於統計決策理論的闡述，為理解信號檢測提供瞭堅實的理論基礎。我尤其對書中對於各種檢測器性能的分析方法印象深刻，例如ROC麯綫、均值概率等，這些工具讓我能夠量化和比較不同檢測策略的優劣。同時，書中對於卡爾曼濾波等現代估值方法的詳細講解，也為我解決實際中的動態係統參數估計問題提供瞭有效的思路。總而言之，這本書不僅在理論層麵非常紮實，而且在應用層麵也非常具有指導意義，對於需要深入理解和應用信號檢測與估值技術的工程師而言，絕對是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對通信原理和信號處理充滿好奇的學生，我一直想深入瞭解信號的奧秘。偶然間翻閱瞭這本《信號檢測與估值理論及應用》，雖然這本書的標題聽起來十分專業，但它的內容卻以一種非常接地氣的方式展開，讓我對信號檢測和估值這兩個看似抽象的概念有瞭全新的認識。 書中從基礎的概率論和隨機過程知識講起，循序漸進地介紹瞭各種檢測準則，例如Neyman-Pearson準則、Bayes準則等，並通過大量生動的例子解釋瞭這些準則的物理意義和實際應用。我特彆喜歡書中對雷達係統、通信係統以及生物醫學信號處理等實際場景的案例分析，這些案例讓我能夠更直觀地理解理論知識是如何在現實世界中發揮作用的。例如，在講解雷達目標檢測時，作者詳細闡述瞭如何利用信號檢測理論來區分目標迴波和噪聲，以及如何根據信噪比等因素來優化檢測性能。這本書的深度和廣度都恰到好處，既有理論的嚴謹性，又不失實踐的指導性，是一本非常值得細細品讀的教材。