數字信號處理原理及應用（簡體書）

《電子信息科學與工程類專業規劃教材：數字信號處理原理及應用》系統地介紹數字信號處理的基本概念、基本原理及分析方法，以及數字信號處理理論的工程應用。全書共8章，第1～3章作為數字信號處理的基礎，介紹離散時間信號與系統的時域分析方法、頻域分析方法及z域分析方法等；第4～5章介紹離散傅裡葉變換及其快速算法；第6～7章介紹數字濾波器的基本概念及設計、實現方法；第8章介紹數字信號處理在汽輪機故障監測與診斷系統中的應用。《電子信息科學與工程類專業規劃教材：數字信號處理原理及應用》各章均安排了豐富的例題與習題，並對常用算法和典型問題給出了利用MATLAB進行算法仿真和設計求解的內容。
全書概念清晰、內容精煉、注重應用，適合作為高等學校電子信息類專業和相近專業的教材，也可作為相關專業科技人員的參考書。·

Grady Booch，在軟件架構、軟件工程和建模領域的創新工作是世界知名的。從1981年Rational公司創建開始，他就一直擔任該公司的首席科學家。Grady于2003年3月成為了IBM院士（IBM Fellow）。Grady是統一建模語言（UML）最早的開發者之一，也是幾個Rational產品的最早開發者之一。Grady曾擔任世界各地一些複雜的軟件密集型項目的架構師和架構指導者。Grady是6本暢銷書的作者，包括UML Users Guide和Object-Oriented Analysis with Applications。Grady發表了幾百篇有關軟件工程的技術文章，其中包括在20世紀80年代早期發表的文章，這些文章最先提出了面向對象設計的術語和實踐。他曾在世界各地演講和諮詢。Grady是美國計算機協會（ACM）、美國電氣電子工程師學會（IEEE）、美國科學促進會（AAAS）、有社會責任的計算機專家協會（CPSR）的成員。他是IBM院士、ACM院士、世界技術網絡院士，也是軟件開發論壇夢想家。Grady是敏捷聯盟、Hillside集團和軟件架構師世界學院的創始委員會成員，也是Northface大學的顧問委員會成員。Grady於1977年從美國空軍學院獲得學士學位，于1979年從加州大學聖巴巴拉分校獲得電子工程科學碩士學位。Grady與他的妻子和他的貓生活在科羅拉多。他的興趣包括閱讀、旅行、唱歌和彈奏豎琴。Robert A. Maksimchuk，是Unisys Chief Technology Office的一名研究主管。他關注新出現的建模技術，目的是提升Unisys 3D可視企業建模框架的戰略方向。Bob為這項任務帶來了不同行業的大量系統工程、建模、面向對象分析與設計的專業知識。他是UML for Mere Mortals和UML for Database Design的合著者，也寫了許多文章。他曾經周遊世界各地，在各種技術論壇上作為重要演講者發言，舉辦關於UML和面向對象開發的研討會和培訓。Bob是電氣電子工程師學會（IEEE）和國際系統工程學會（INCOSE）的成員。Michael W. Engle，是洛克希德馬丁公司的首席工程師。他有超過26年的技術和管理經驗--從項目啟動到運營支持，涵蓋了完整的系統開發生命週期。利用系統工程師、軟件工程師和系統架構師的背景，Mike運用了面向對象技術，為複雜的系統開發提供創新的開發方式。Bobbi J. Young， Ph.D.，是Unisys Chief Technology Office的一名研究主管。她有著多年的IT行業從業經驗，與商業公司和國防部合同供應商一同工作。Young博士是一名諮詢師，她在項目管理、企業架構、系統工程和面向對象分析與設計方面提供現場指導。在她的職業生涯中，她關注於系統生命週期過程和方法學，同時也關注企業架構。Young博士擁有生物學、計算機科學和人工智能學位，她獲得了管理信息系統的博士學位，也曾是美國海軍預備役的一名指揮官（已退伍）。Jim Conallen，是IBM Rational的模型驅動開發戰略小組的一名軟件工程師。在這個小組中，他積極參與，將對象管理集團（OMG）的模型驅動架構（MDA）計劃應用於IBM Rational的模型工具中。Jim在基於資產的開發和可複用資產規範（RAS）領域也很活躍。Jim經常在會議上演講，也經常寫文章。他的專業領域是Web應用開發。他開發了UML的Web應用擴展（WAE）。這是對UML的一種擴展，讓開發者能夠利用UML在合適的抽象和細節層面上對Web應用的架構進行建模。這項工作是IBM Rational Rose和Rational XDE Web Modeling功能的基礎。Jim與人合著了兩個版本的Building Web Applications with UML，第一個版本採用微軟公司的ASP技術，後一個版本採用J2EE技術。Jim的經驗也來自於加入Rational之前的工作，那時他曾是獨立的諮詢師、Peace Corps的志願者和大學講師。他還是3個孩子的父親。Jim從Widener大學獲得了計算機和軟件工程的學士學位和碩士學位。Kelli Houston是IBM Rational的IT諮詢專家。她是IBM內部方法的方法架構師，負責編寫方法並集成IBM的方法。除了方法架構師的角色，Kelli還在IBM內部領導Rational Method Composer（RMC）特別興趣小組（SIG）工作，為客戶和IBM內部諮詢師提供有效使用RMC方面的諮詢和現場指導服務。·

第0章 緒論
0.1 數字信號處理的基本概念
0.2 數字信號處理技術的應用
0.3 數字信號處理的實現方法
0.4 經典數字信號處理理論的研究內容

第1章 離散時間信號與系統
1.1 引言
1.2 離散時間信號
1.2.1 離散時間信號的表示
1.2.2 基本序列
1.2.3 序列的基本運算
1.3 離散時間系統
1.3.1 理想延遲系統
1.3.2 滑動平均系統
1.3.3 無記憶系統
1.3.4 線性系統
1.3.5 時不變移不變系統
1.3.6 線性時不變移不變系統
1.3.7 離散卷積的計算方法
1.3.8 離散卷積的MATLAB求解
1.3.9 卷積的運算規律
1.4 離散時間系統的因果性和穩定性
1.4.1 離散時間系統的穩定性
1.4.2 離散時間系統的因果性
1.5 離散時間信號的相關分析
1.5.1 離散時間信號的互相關
1.5.2 離散時間信號的自相關
習題一

第2章 離散時間信號和系統的頻域表示
2.1 引言
2.2 離散時間信號和系統的傅裡葉變換分析
2.2.1 特殊的複指數序列ejn
2.2.2 LTI系統對複指數序列ejn的響應
2.2.3 LTI系統的頻率響應
2.2.4 序列的傅裡葉變換和反變換
2.2.5 信號通過線性時不變穩定系統的頻域表示法
2.2.6 離散時間傅裡葉變換的MATLAB計算
2.3 傅裡葉變換的對稱性
2.3.1 共軛對稱與共軛反對稱
2.3.2 離散時間傅裡葉變換的對稱性
2.3.3 離散時間傅裡葉變換的時頻對稱性
2.4 連續時間信號的採樣與恢復
2.4.1 週期採樣
2.4.2 週期採樣信號的頻譜分析
2.4.3 時域採樣定理
2.4.4 信號的恢復和採樣內插公式
2.4.5 正弦信號的採樣
習題二

第3章 離散時間信號與系統的z域分析
3.1 引言
3.2 離散時間信號的z變換
3.2.1 z變換的定義
3.2.2 z變換的收斂域
3.2.3 序列的性質和其z變換收斂域的關係
3.2.4 z變換的性質和定理
3.3 z反變換
3.3.1 z反變換公式
3.3.2 z反變換計算方法
3.4 系統函數
3.4.1 LTI系統的系統函數與系統特性
3.4.2 系統函數與差分方程的關係
3.4.3 系統函數與系統頻率響應
3.4.4 系統函數與系統分類
3.4.5 全通系統與最小相位系統
3.4.6 利用MATLAB分析系統的性能
3.5 離散時間系統的信號流圖
3.5.1 網絡的信號流圖表示
3.5.2 信號流圖的轉置定理
3.5.3 IIR系統的網絡結構
3.5.4 FIR系統的網絡結構
習題三

第4章 離散傅裡葉變換
4.1 引言
4.2 週期序列
4.3 離散傅裡葉級數
4.3.1 離散傅裡葉級數的定義
4.3.2 離散傅裡葉級數的主要性質
4.4 離散傅裡葉變換
4.4.1 DFT的基本概念
4.4.2 DFT的MATLAB實現
4.4.3 DFT的主要性質
4.4.4 有限長序列的線性卷積和圓周卷積
4.4.5 DFT與DTFT、ZT之間的關係
4.5 頻率採樣理論
4.5.1 頻域採樣定理
4.5.2 頻域採樣恢復的內插公式
4.6 DFT應用於信號頻譜分析
4.6.1 DFT應用於信號頻譜分析的具體方法
4.6.2 DFT應用於信號頻譜分析相關參數的確定
4.6.3 DFT應用於信號頻譜分析的誤差問題
習題四

第5章 快速傅裡葉變換及其應用
5.1 引言
5.2 基-2FFT算法原理
5.2.1 DFT運算量分析
5.2.2 基-2時間抽取FFT算法
5.2.3 基-2頻率抽取FFT算法
5.3 基-2FFT算法特點及程序實現
5.3.1 基-2FFT算法特點及規律
5.3.2 基-2FFT算法的程序實現
5.4 離散傅裡葉反變換的快速算法
5.5 其他常用的FFT算法
5.5.1 任意基數的FFT算法
5.5.2 基-4 FFT算法
5.5.3 分裂基FFT算法
5.6 FFT應用於線性卷積的快速計算
5.6.1 基本算法
5.6.2 重疊相加法
5.6.3 重疊保留法
5.7 Chirp-z變換及其FFT實現
5.7.1 Chirp-z變換原理
5.7.2 Chirp-z變換的FFT實現
5.8 離散余弦變換及其FFT實現
5.9 MATLAB環境下各種算法的實現
5.9.1 FFT及IFFT算法的MATLAB實現
5.9.2 快速卷積基本算法的MATLAB實現
5.9.3 Chirp-z變換的MATLAB實現及應用
5.9.4 離散余弦變換的MATLAB實現
習題五

第6章 IIR數字濾波器的設計
6.1 數字濾波器的基本概念
6.2 模擬濾波器的設計
6.2.1 巴特沃什模擬濾波器
6.2.2 切比雪夫模擬濾波器
6.2.3 橢圓濾波器
6.2.4 模擬濾波器的頻率變換
6.2.5 模擬濾波器的MATLAB設計
6.3 通過模擬濾波器設計IIR數字濾波器
6.3.1 衝激響應不變法
6.3.2 雙線性映射法
6.3.3 衝激響應不變法和雙線性映射法的MATLAB實現
6.3.4 頻率變換法設計IIR數字濾波器
6.4 IIR數字濾波器的計算機輔助設計方法
6.4.1 IIR數字濾波器的頻域最小均方誤差設計
6.4.2 IIR數字濾波器的最小平方逆設計
6.4.3 IIR數字濾波器的時域設計
6.5 IIR數字濾波器的特點
習題六

第7章 FIR數字濾波器的設計
7.1 引言
7.2 FIR數字濾波器的線性相位特性
7.2.1 線性相位系統對信號進行處理的優點
7.2.2 FIR系統為線性相位系統需滿足的條件
7.2.3 FIR線性相位系統的零點分佈特徵
7.3 FIR數字濾波器的加窗設計方法
7.3.1 加窗法設計FIR數字濾波器的思路
7.3.2 吉布斯效應
7.3.3 各種窗函數的特性
7.3.4 加窗法設計FIR數字濾波器的具體步驟
7.3.5 加窗法設計FIR數字濾波器的MATLAB實現
7.3.6 其他各型FIR數字濾波器的加窗設計
7.4 FIR數字濾波器的計算機輔助設計方法
7.4.1 頻率取樣法設計FIR數字濾波器
7.4.2 FIR數字濾波器的等波紋逼近設計
7.5 FIR數字濾波器的特點
習題七

第8章 數字信號處理工程應用實例
8.1 引言
8.2 汽輪機振動信號在線監測與故障診斷系統簡介
8.2.1 系統整體結構
8.2.2 數據采集與分析設備
8.2.3 數據采集與分析設備處理器選擇
8.3 汽輪機振動信號特點
8.3.1 振動信號的表示
8.3.2 鍵相信號
8.3.3 振動信號的獲取
8.4 汽輪機振動信號的採樣
8.4.1 固定頻率採樣
8.4.2 倍頻採樣
8.5 汽輪機振動信號處理
8.5.1 時域處理方法
8.5.2 頻域處理方法
8.5.3 時頻處理方法
附錄A 模擬濾波器設計的部分參數表
附錄B FFT算法C語言程序
B.1 基-2FFT算法程序
B.2 分裂基FFT算法程序
參考文獻·