隨機信號分析與處理(第3版)（簡體書）

《隨機信號分析與處理（第3版）（面向新工科的電工電子信息基礎課程系列教材）》介紹隨機信號分析、檢測與估計理論的基本原理及其應用。全書共9章，主要內容包括隨機變量基礎、隨機過程的基本概念、隨機過程的線性變換、隨機過程的非線性變換、窄帶隨機過程、馬爾可夫過程與泊松過程、估計理論、統計判決理論、噪聲中信號的檢測。該書在內容編排上按照基本理論、應用實例、實驗的形式展開，強調對隨機信號分析與處理基本概念的理解和系統方法的掌握，注重理論和實踐的結合，特別是強調MATLAB在隨機信號分析與處理中的應用。書中給出大量的例題和信號處理實例，每章最後附有習題、計算機作業、實驗，部分習題附有答案。該書配有講課視頻，可掃描二維碼觀看，輔助課堂教學和課後自學。
《隨機信號分析與處理（第3版）（面向新工科的電工電子信息基礎課程系列教材）》可作為高等學校電子信息類專業本科生的教材，也可作為信號處理相關領域的工程技術人員的參考書。

羅鵬飛，國防科技大學教授、碩士生導師。湖南省教學名師，“信號處理系列課國家教學團隊”帶頭人，國家精品課程和精品資源共享課“隨機信號分析與處理”的課程負責人獲軍隊育才獎金獎。1982年本科畢業於西安電子科技大學，1985年研究生畢業於國防科學技術大學，畢業後在國防科學技術大學電子科學與工程學院任教，長期擔任本科“隨機信號分析與處理”和研究生“統計信號處理”課程的主講。獲軍隊教學成果一、二等獎各1項、三等獎2項，獲部委級教學成果一等獎1項。主編教材6部、合編2部、翻譯教材4部。其中主編的《隨機信號分析與處理》評為國家j“十二五”規劃教材，主編的《統計信號處理》為國家j“十一五”規劃教材。主持建設的 “統計信號處理”MOOC目前在學堂在線注冊學習人數超過11萬人。

張文明，國防科技大學教授、碩士生導師。湖南省一流本科課程負責人，湖南省研究生優質課程、湖南省優秀教學團隊建設負責人。擔任本科“隨機信號分析與處理”和研究生“統計信號處理”課程的主講，是國家j教學團隊“信號處理系列課教學團隊”核心成員，獲軍隊育才獎銀獎。獲軍隊科技進步獎4項，軍隊教學成果獎2項，校教學成果一等獎2項；出版教材多部。

國家精品課程和精品資源共享課配套教材，普通高等教育“十二五”國家級規劃教材。（1） 體現寬口徑、大類培養的教學思想，滿足多學科交叉的教學需要。

（2） 強調物理概念，簡化理論推導，強調理論聯繫實際，反映技術發展。

（3） 重視工程能力培養，提供大量、典型的例題、習題，信號處理實例，以及計算機作業、工程實驗。

（4） 引入基於MATLAB的隨機過程分析方法，使抽象的理論分析更加形象化，便於理解和驗證。

（5） 結合信號處理實例，每章配有若干研討題，便於開展研究型教學，引導學生開展研究，培養科研能力。

（6） 精心製作40多個教學視頻（時長近2000分鐘），包括知識點講解、案例、實例、例題解析和信號處理實例等，便於翻轉課堂和自主學習。

（7） 配套資源豐富，包括教學大綱、PPT課件、教學視頻、在線MOOC、習題解答、實驗指導等，便於教學和自學。

“隨機信號分析與處理”是研究隨機信號的特點及其處理方法的專業基礎課程，是目標檢測、估計、濾波等信號處理理論的基礎，在通信、雷達、自動控制、隨機振動、圖像處理、氣象預報、生物醫學、地震信號處理等領域有著廣泛的應用。隨著信息技術的發展，隨機信號分析與處理的理論將日益廣泛和深入。
本書是作者在多年講授“隨機信號分析”“信號檢測與估計”課程講稿的基礎上，根據新的教學大綱、結合教學工作體會和相關科研工作的成果編寫的。目的是使讀者通過本課程的學習，掌握隨機信號分析與處理的基本理論和系統的分析方法。本書的參考學時數是理論講授48～50學時，實踐6學時，書中每章還給出了計算機作業和研討，便於實施研討式教學等新型教學方法。
本書具有以下突出的特點：
（1）將隨機信號分析、信號檢測與估計的內容有機地融合在一本教材中。
（2）加強了基本概念的闡述，減少了煩瑣的公式推導過程，增加了許多信號處理的實例，體現了“厚基礎、重實踐、理論與實踐相結合”的教學原則。
（3）引入了基於MATLAB的隨機過程分析方法，許多例題給出了MATLAB程序，使抽象的理論分析更加形象化。每章都給出了一定數量的計算機作業、實驗，這是本書加強實踐性環節的具體體現。
（4）圍繞信號處理實例，在每章的最後配備了若干研討題，便於教師開展研究型教學，引導學生開展研究，培養科研能力。
（5）本書配有授課視頻，可掃描二維碼觀看，輔助課堂教學和課後自學。
本書將另行出版配套的學習指導書，教學大綱、課件和程序代碼可掃描前言下方二維碼下載，或通過作者的網絡在線課程下載，或向作者本人直接索取。
羅鵬飛編寫了本書的第1～5章、第7～9章，張文明編寫了本書第6章並整理全書的習題和部分實驗內容。本書在編寫過程中得到了清華大學出版社的大力支持，在此表示誠摯的謝意。
由於作者水平有限，書中疏漏之處在所難免，歡迎廣大讀者批評指正。

第1章 隨機變量基礎
1．1 概率論的基本術語
1．2 隨機變量的定義
1．3 隨機變量的分布函數與概率密度
1．4 多維隨機變量及分布
1．4．1 二維隨機變量
1．4．2 條件分布
1．4．3 多維分布
1．5 隨機變量的數字特徵
1．5．1 均值
1．5．2 方差
1．5．3 協方差與相關係數
1．5．4 矩
1．5．5 數字特徵計算舉例
1．6 隨機變量的函數
1．6．1 一維隨機變量函數的分布
1．6．2 多維隨機變量函數的分布
1．6．3 隨機變量函數的數字特徵
1．7 隨機變量的特徵函數
1．7．1 特徵函數的定義及性質
1．7．2 特徵函數與矩的關係
1．8 多維正態隨機變量
1．8．1 二維正態隨機變量
1．8．2 多維正態隨機變量
1．8．3 正態隨機變量的線性變換
1．9 復隨機變量及其統計特性
1．10 信號處理實例
1．11 蒙特卡洛仿真
習題
計算機作業
研討題
附錄A 全概率公式和貝葉斯公式

第2章 隨機過程的基本概念
2．1 隨機過程的基本概念及定義
2．2 隨機過程的統計描述
2．2．1 隨機過程的概率分布
2．2．2 隨機過程的數字特徵
2．3 平穩隨機過程
2．3．1 平穩隨機過程的定義
2．3．2 平穩隨機過程自相關函數的特性
2．3．3 平穩隨機過程的相關係數和相關時間
2．3．4 其他平穩的概念
2．3．5 隨機過程的各態歷經性
2．4 隨機過程的聯合分布和互相關函數
2．4．1 聯合分布函數和聯合概率密度
2．4．2 互相關函數及其性質
2．5 隨機過程的功率譜密度
2．5．1 連續時間隨機過程的功率譜
2．5．2 隨機序列的功率譜
2．5．3 互功率譜
2．5．4 非平穩隨機過程的功率譜
2．6 典型的隨機過程
2．6．1 白噪聲
2．6．2 正態隨機過程
2．7 基於MATLAB的隨機過程分析方法
2．7．1 隨機序列的產生
2．7．2 隨機序列的數字特徵估計
2．7．3 概率密度估計
2．8 信號處理實例
2．8．1 脈衝幅度調制信號的功率譜
2．8．2 數字圖像的直方圖均衡
習題
……
第3章 隨機過程的線性變換
第4章 隨機過程的非線性變換
第5章 窄帶隨機過程
第6章 馬爾可夫過程與泊松過程
第7章 估計理論
第8章 統計判決理論
第9章 噪聲中信號的檢測
部分習題參考答案
參考文獻