實時數字信號處理實踐方法——從理論到實現 金靖 9787512421738 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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金靖 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 實時信號處理
• DSP
• 實踐
• 金靖
• 通信
• 算法
• 工程實現
• MATLAB
• 理論與實踐

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齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512421738

商品編碼：29573282587

包裝：平裝

齣版時間：2016-08-01

基本信息

書名：實時數字信號處理實踐方法——從理論到實現

定價：35.00元

作者：金靖

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2016-08-01

ISBN：9787512421738

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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金靖等編*的《實時數字信號處理實踐方法--從 理論到實現(普通高等教育創新型人纔培養規劃教材) 》介紹瞭實時數字信號處理係統設計和實現的相關理 論、技術和方法。全書共9章，前4章介紹瞭實時數字 信號處理應用基礎及仿真方法，主要包括信號産生與 操作、信號頻譜分析技術、離散時間係統分析與實現 、數字濾波器設計等；後5章介紹瞭實時數字信號處 理係統設計與實現，包括係統組成、軟硬件結構和控 製、摺衷設計、實時算法開發、係統實現的技術手段 等。本書的重點是從信號處理理論到軟硬件實現的映 射過程和轉換方法，並結閤實際應用需求配有大量實 例。
　　本書可作為電子、儀器、自動控製、光學等專業 高年級本科生和研究生的教材或參考書，也可供相關 研究人員和工程師使用。

目錄

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章 離散時間信號 1.1 信號的概念及分類 1.2 基本離散時間信號的錶示 1.3 典型離散信號的錶示 1.4 離散時間信號的基本運算和操作第2章 離散傅裏葉變換和Z 變換 2.1 離散傅裏葉變換 2.2 進行頻譜分析的注意事項 2.3 頻譜分析實例 2.4 Z 變換概述第3章 離散時間係統 3.1 離散時間係統的概念和性質 3.2 離散時間係統的模型 3.3 離散時間係統的結構、分析與實現第4章 數字濾波器設計 4.1 概述 4.2 IIR濾波器設計 4.3 FIR濾波器設計第5章 實時數字信號處理係統概述 5.1 實時數字信號處理係統的特點 5.2 實時數字信號處理係統的基本組成 5.3 實時數字信號處理係統的數字錶示法第6章 實時數字信號處理係統的軟件和硬件結構 6.1 實時數字信號處理係統的通用軟件結構 6.2 硬件描述語言中的典型軟件結構 6.3 實時數字信號處理器的一般硬件結構 6.4 FPGA 的基本硬件結構 6.5 實時數字信號處理係統中的多處理器結構 6.6 數字信號處理器係統的控製第7章 實時數字信號處理係統的摺衷設計 7.1 摺衷設計方法 7.2 軟件和硬件摺衷 7.3 軟件的時間和空間摺衷 7.4 硬件的時間和空間摺衷 7.5 其他類型摺衷第8章 實時數字信號處理算法的開發 8.1 實時數字信號處理算法的概念和性能分析 8.2 實時數字信號處理算法的設計和描述 8.3 實時數字信號處理算法實現的基本步驟第9章 實時數字信號處理係統實現的技術手段 9.1 輸入數據的簡化處理 9.2 算法的優化和簡化 9.3 算法的轉化和移植 9.4 算法的分解 9.5 軟硬件聯閤設計 9.6 通信優化設計 9.7 測試和驗證方法參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理：原理、算法與應用》 引言 數字信號處理（DSP）是信息科學和工程領域的核心技術之一，它徹底改變瞭我們處理、分析和理解信息的方式。從通信係統到音頻視頻處理，從醫療成像到科學儀器，DSP無處不在，支撐著現代科技的飛速發展。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字信號處理知識體係，涵蓋其核心原理、關鍵算法以及廣泛的實際應用，力求在理論深度與工程實踐之間取得平衡，幫助讀者掌握DSP的精髓，並將其應用於解決實際問題。 第一部分：數字信號處理基礎 本部分將奠定讀者理解DSP的堅實基礎。 第一章：信號與係統的基本概念 信號的分類與錶示： 詳細介紹連續時間信號與離散時間信號、周期信號與非周期信號、能量信號與功率信號、確定性信號與隨機信號等。我們將探討信號的數學錶示方法，如衝激函數、階躍函數等，以及它們在時域和頻域的特性。 係統及其分類： 定義係統是信號轉換的數學模型，介紹綫性係統、時不變係統、因果係統、穩定係統等關鍵屬性。理解這些屬性對於分析和設計DSP係統至關重要。 捲積與係統響應： 深入講解捲積的定義、性質及其在LTI（綫性時不變）係統分析中的核心作用。我們將探討零輸入響應和零狀態響應的概念，以及如何通過捲積計算係統的輸齣。 第二章：離散時間信號的變換 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 介紹周期離散時間信號的傅裏葉級數錶示，以及非周期離散時間信號的傅裏葉變換。重點闡述傅裏葉變換的意義，即信號在頻率域的分布，及其在信號分析中的應用，如頻譜分析。 離散傅裏葉變換（DFT）： 深入研究DFT的定義、性質及其在計算機實現中的重要性。我們將詳細推導DFT的性質，包括綫性、時移、頻移、共軛對稱性、帕塞瓦爾定理等，並分析其在信號分析和處理中的應用。 快速傅裏葉變換（FFT）： 介紹FFT算法作為DFT的高效計算方法。我們將講解FFT的核心思想，如按時間抽樣（DIT）和按頻率抽樣（DIF）的蝶形算法，分析其計算復雜度，並探討其在工程應用中的優勢。 第三章：Z變換及其性質 Z變換的定義與收斂域： 介紹Z變換作為拉普拉斯變換在離散時間係統中的對應。詳細討論Z變換的定義、單位圓、收斂域（ROC）的概念，以及ROC如何決定係統的穩定性和因果性。 Z變換的性質： 詳細闡述Z變換的綫性性、時移性、乘法性、微分性等性質，並分析這些性質如何簡化係統分析和求解差分方程。 逆Z變換： 介紹計算逆Z變換的多種方法，包括長除法、部分分式展開法和留數定理法，以及如何通過逆Z變換從係統函數獲得係統的脈衝響應。 第二部分：數字濾波器設計 濾波器是DSP中最基本也是最重要的工具之一，用於去除信號中的噪聲或提取特定頻率成分。本部分將深入探討數字濾波器的設計。 第四章：無限衝激響應（IIR）濾波器設計 IIR濾波器的基本原理： 介紹IIR濾波器的結構和差分方程錶示，強調其反饋特性和無限衝激響應。 模擬濾波器設計基礎： 迴顧巴特沃斯、切比雪夫（I型和II型）以及橢圓濾波器的設計思想和幅度響應特性。 從模擬到數字的變換： 詳細介紹脈衝不變法、雙綫性變換法等將模擬濾波器原型變換為數字IIR濾波器的經典方法，分析它們的優缺點和適用場景。 IIR濾波器的實現： 討論直接型、級聯型和並聯型等IIR濾波器結構，分析它們的計算量、數值穩定性以及對係數的敏感性。 第五章：有限衝激響應（FIR）濾波器設計 FIR濾波器的基本原理： 介紹FIR濾波器的結構和差分方程錶示，強調其前饋特性和有限衝激響應，以及其固有的穩定性和綫性相位特性。 FIR濾波器的窗口設計法： 講解矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等不同窗函數對濾波器頻率響應的影響，分析其在阻帶衰減和過渡帶寬度之間的權衡。 最優逼近設計法（Parks-McClellan算法）： 介紹Parks-McClellan算法，一種基於切比雪夫最優化的算法，能夠設計齣在特定頻帶內誤差最小的FIR濾波器，尤其適用於需要嚴格幅頻特性的場閤。 FIR濾波器的實現： 討論直接型、係數共享型等FIR濾波器結構，分析它們的計算效率和硬件實現復雜度。 第三部分：高級數字信號處理技術 本部分將探討更復雜和前沿的DSP技術，為解決更具挑戰性的問題提供理論和方法。 第六章：多速率信號處理 采樣率變換： 詳細介紹上采樣（插值）和下采樣（抽取）的概念和數學模型，以及它們在信號率變換中的作用。 抽取濾波器與插值濾波器： 講解抽取濾波器和插值濾波器的設計原則，分析它們在多速率係統中的關鍵作用，如何防止混疊和鏡像。 多速率係統的應用： 探討多速率信號處理在通信係統（如軟件無綫電）、音頻編碼、圖像處理等領域的廣泛應用。 第七章：自適應信號處理 自適應濾波器的基本原理： 介紹自適應濾波器的工作原理，即濾波器係數能夠根據輸入信號的統計特性自動調整，以滿足某種性能指標。 最小均方（LMS）算法： 詳細講解LMS算法，一種廣泛應用的自適應濾波算法，分析其收斂速度、計算復雜度以及在噪聲消除、均衡等方麵的應用。 遞歸最小二乘（RLS）算法： 介紹RLS算法，分析其相比LMS算法在收斂速度上的優勢，以及其在信號跟蹤和預測中的應用。 自適應濾波器的應用： 探討自適應濾波器在迴聲消除、噪聲抑製、信道均衡、模式識彆等實際工程問題中的應用。 第八章：譜估計 經典譜估計方法： 迴顧周期圖法、Welch法等經典譜估計方法，分析它們的原理、優缺點以及在信號頻譜分析中的應用。 現代譜估計算法： 介紹模型驅動的譜估計方法，如AR模型、MA模型、ARMA模型及其對應的譜估計算法（如Yule-Walker方程、Burg算法）。分析這些方法在提高譜分辨率和信噪比方麵的優勢。 高分辨率譜估計： 探討如MUSIC（多重信號分類）和ESPRIT（預測誤差方法）等高分辨率譜估計技術，分析它們在解決相乾信號或窄帶信號頻譜分析問題中的能力。 第四部分：數字信號處理的應用 本部分將通過具體實例，展示DSP在各個領域的實際應用，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 第九章：通信係統中的DSP 調製與解調： 介紹ASK、FSK、PSK、QAM等數字調製解調技術，以及DSP在實現這些過程中的作用，如符號定時恢復、載波同步等。 信道編碼與解碼： 探討糾錯碼（如海明碼、捲積碼、Turbo碼、LDPC碼）的基本原理，以及DSP在編碼和解碼過程中的實現。 自適應均衡： 詳細講解自適應均衡技術在剋服多徑效應和符號間乾擾（ISI）在通信信道中的作用。 第十章：音頻與圖像信號處理 音頻信號處理： 介紹音頻信號的采樣、量化、編碼（如MP3、AAC），以及在音頻壓縮、去噪、混響、均衡等方麵的DSP應用。 圖像信號處理： 講解圖像的采樣、量化，以及在圖像增強、銳化、邊緣檢測、濾波、壓縮（如JPEG）等方麵的DSP技術。 多媒體編解碼： 探討視頻編解碼標準（如H.264/AVC, H.265/HEVC）背後的DSP原理，包括運動估計、變換編碼、熵編碼等。 第十一章：生物醫學信號處理 ECG/EEG/EMG信號分析： 介紹心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）、肌電圖（EMG）等生物醫學信號的特性，以及DSP在這些信號的濾波、特徵提取、模式識彆和診斷輔助中的應用。 醫學成像： 探討數字信號處理在X射綫、CT、MRI、超聲成像等技術中的核心作用，包括圖像重建、降噪和增強。 第十二章：其他領域的DSP應用 雷達與聲納係統： 介紹DSP在目標檢測、距離測量、速度估計、目標跟蹤等雷達和聲納係統中的應用。 控製係統： 探討DSP在數字控製係統中的作用，如濾波器設計、控製器實現、係統辨識等。 科學儀器與數據采集： 闡述DSP在高性能數據采集係統、傳感器信號處理和儀器儀錶設計中的應用。 結論 本書通過對數字信號處理原理、算法和應用的全方位講解，旨在為讀者構建一個係統性的知識框架。我們相信，掌握瞭這些基礎和高級的DSP技術，讀者將能夠更好地理解和應對當今社會和未來科技發展中湧現的各種信息處理挑戰，並在各自的專業領域內實現創新和突破。無論是初學者還是有一定經驗的工程師，本書都將是您學習和研究數字信號處理的寶貴資源。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑為我這樣的DSP愛好者提供瞭一扇瞭解前沿技術的窗口。我一直對數字信號處理的理論基礎很感興趣，但苦於缺乏將這些理論轉化為實際應用的指導。書名中的“實踐方法”和“從理論到實現”正是我所期盼的。我個人在學習過程中，常常會遇到理論清晰但落地睏難的情況，比如在選擇閤適的濾波器設計方法時，理論上知道幾種，但實際應用中哪種更優、如何調優參數，往往需要大量的嘗試和經驗積纍。這本書如果能深入淺齣地講解各種實際應用場景下的濾波器設計、采樣率轉換、FFT應用等核心技術，並輔以詳細的算法實現細節和代碼示例，那將是極大的福音。尤其是對於實時性要求極高的係統，如通信、音頻處理、雷達等領域，如何優化算法以滿足低延遲、高吞吐量的需求，是關鍵中的關鍵。我期待書中能夠詳細闡述這些優化策略，比如如何利用硬件加速、如何進行算法並行化、如何選擇高效的數據結構等。同時，理論的深入講解與實際應用的結閤，能夠幫助我們理解“為什麼”這樣做，而不僅僅是“怎麼做”，從而建立起更紮實的DSP知識體係。

評分☆☆☆☆☆

在當前的科技發展浪潮中，數字信號處理扮演著越來越重要的角色，幾乎滲透到我們生活的方方麵麵。從智能手機的語音識彆到高端的醫療成像設備，再到復雜的通信係統，DSP技術的應用無處不在。我一直對DSP的強大能力感到著迷，並渴望能深入瞭解其背後的原理和實現方法。這本書的名字讓我眼前一亮，特彆是“實時”這個詞，它意味著這本書將重點關注如何在有限的時間和資源內高效地處理信號，這正是許多實際應用中最為迫切的需求。我非常希望書中能夠涵蓋諸如高級濾波技術、自適應濾波、多速率信號處理、小波變換等更前沿的DSP概念，並不僅僅停留在基礎的DFT和FFT。同時，對於實時實現的挑戰，書中是否能提供一些具體的工程化解決方案，比如如何進行算法優化以降低計算復雜度，如何利用並行計算和多綫程技術提高處理速度，以及如何處理硬件約束下的精度和功耗問題。我期待書中能有真實的工程案例分析，讓我們能從實踐中學習，理解在真實世界中DSP工程師是如何解決復雜問題的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名《實時數字信號處理實踐方法——從理論到實現》立刻抓住瞭我的眼球，因為它精準地概括瞭我對DSP學習的期望。我一直認為，DSP的魅力在於它能夠將抽象的數學模型轉化為解決現實世界問題的強大工具。在過去的學習過程中，我常常感到理論知識雖然紮實，但缺乏將這些理論轉化為具體可執行方案的能力，尤其是在處理實時性要求極高的應用時。我希望這本書能夠填補這一空白，深入講解如何在實際係統中實現高效的信號處理。例如，在通信領域，如何設計和實現高效的解調算法；在工業控製領域，如何利用DSP進行精確的測量和反饋；在消費電子領域，如何優化算法以在功耗和性能之間取得平衡。我特彆關注書中關於“實踐方法”的部分，期望它能提供具體的工程設計思路、算法優化技巧、以及在不同硬件平颱上的實現注意事項。如果書中能夠包含實際的案例研究，展示如何從需求分析、理論建模、算法設計到最終的軟硬件實現的全過程，那將是無價的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛入門DSP領域的學生，我一直在尋找一本既能打下堅實理論基礎，又能指導實際操作的書籍。目前市麵上很多教材側重於理論推導，雖然嚴謹但往往顯得枯燥且難以與實際工程脫鈎；而一些實踐類的書籍又可能忽略瞭理論的深度，導緻讀者知其然不知其所以然。這本書的齣現，讓我看到瞭理論與實踐相結閤的希望。我非常關注書中是否能係統地介紹DSP的基本概念，例如采樣定理、離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法（FFT），以及數字濾波器的設計原則等。更重要的是，我希望它能提供具體的實現步驟和代碼示例，最好能涵蓋多種編程語言或平颱，如C/C++、Python，甚至嵌入式係統開發。例如，在講解FFT算法時，除瞭理論公式，如果能詳細說明如何基於FFT進行頻譜分析，如何處理窗口函數以減小頻譜泄漏，以及如何處理實時數據流，那將非常有價值。此外，關於數字濾波器的設計，我也期待書中能給齣不同類型濾波器（如FIR、IIR）的優缺點分析，以及在不同應用場景下的選擇指南，並附帶實際的參數調整技巧，幫助我們更好地理解和應用這些理論。

評分☆☆☆☆☆

我對數字信號處理領域的興趣由來已久，特彆是在這個信息爆炸的時代，理解和處理海量數據變得前所未有的重要。我一直覺得，學習DSP不僅是掌握一門技術，更是打開瞭一扇通往許多創新應用的大門。這本書以“實踐方法”為切入點，讓我看到瞭將其理論知識轉化為實際能力的可能性。我非常想瞭解書中是否會深入探討一些DSP中的關鍵技術，比如在通信係統中如何進行信道編碼與解碼、在音頻處理中如何實現降噪與迴聲消除，以及在圖像和視頻處理中如何進行特徵提取和壓縮。我尤其關心書中關於“實現”的部分，是否能提供詳細的算法描述、僞代碼，甚至是具體編程語言的實現示例。例如，在設計一個實時音頻濾波係統時，如何選擇閤適的采樣率，如何根據信號特性動態調整濾波器參數，以及如何將這些算法部署到嵌入式設備上，這些都是我迫切想瞭解的內容。如果書中能提供一些不同應用場景下的對比分析，例如在嵌入式係統和高性能計算平颱上的實現差異，那將更有指導意義。