近年來，隨著以感知層為核心的物聯網應用在通信、交通、電力、醫療、農業、安防、軍用、海洋工程等各工程領域中的普遍展開，人類社會將逐漸進入以“信息物理融合”為基礎的“第四次工業革命”時代。以物聯網為技術牽引，衡量“工業4.0時代”是否成熟的一個重要標志就是“生產高度數字化”。在這個時代背景下，泛在分布的傳感器采集到的數據必然呈現幾何級數的增長，而傳感器能否從海量數據中準確提取現場對象的內在信息（即實現“智能感知”），就成了一個非常關鍵的因素。這迫切需要在信號處理領域有一套較系統和完善的信號處理方法來實現該任務。
信號處理所做的其實就是兩件事情：信號分解和信號重構。通俗地說，信號分解要解決的是“分析信號包含哪些成分”的問題；信號重構要解決的是“怎樣提取出想要的信號成分”的問題。由此展開一系列具體應用，如信號分解衍生出了頻譜分析、各種變換、壓縮編碼、稀疏表示、陣列參數估計等；與此對應，信號重構衍生出了數字濾波、各種反變換、信號解碼、信號去噪、波束生成等。而從物聯網應用來看，側重的是“感知”目標對象的屬性、特征以及環境狀態，因而從信號處理角度來看，物聯網應用更期望在信號分解理論上有所突破，特別是頻譜分析理論。
從數字信號處理的觀點來看，無論信號分解或重構，都是建立在離散數據處理上的。而任何數字信號處理算法只能在有限長數據中進行，這就實際上需要對信號作截斷，而截斷會使得信號處理（如數字濾波、譜分析、信號重構等）的性能下降，這是個普遍存在而不可忽視的問題，也是數字信號處理這門學科不容回避的問題。
本書提出用“全相位處理方法”去解決數據截斷引起的信號處理性能下降的問題，其基本思路就是：考慮包含某樣點的所有可能的數據截斷情況并分別進行處理，再有機綜合這些處理結果即得到最終的輸出。在命名這種新處理方法時，曾考慮過用“重疊信號處理”或“全重疊信號處理”等詞。侯正信教授提出的“全相位”這個詞是非常恰當的，“全”是指整體，即綜合考慮所有分段，“相位”是指局部，即某樣點對應于輸入和輸出分段中所處的位置，因而“全相位”是個辯證統一的概念，既反映了以最大程度進行重疊處理的外在形式，又蘊含了其總體性能改善是源于對各子處理進行有機綜合的內在實質。
若用全相位方法去處理因截斷引起的譜分析性能下降問題，就衍生出了本書的全相位譜分析理論。截斷問題的廣泛存在性，注定賦予了全相位譜分析理論在工程中的廣泛適用性。本書的全相位譜分析理論旨在解決譜分析領域的一系列難題，如相位估計、密集譜識別與估計、低頻實信號的頻率估計、欠采樣下信號的頻率估計、短樣本頻率估計等。
作者在2009年出版了專著《數字信號全相位譜分析與濾波技術》，該專著出版以來，學術界和工程界的同行們給予了較高的關注，并且專著所論述的學術方法在無線通信、儀器儀表設計、故障診斷、光學工程、雷達、水聲、生物醫學、生物信息學等各個工程領域中得到了廣泛應用。有關全相位信號處理方法的理論及應用的論文如雨后春筍般出現（迄今為止，期刊論文數目達到600余篇，學位論文80余篇）。這些來自同行們的大量反饋對于本書的形成和完善起到了非常積極的推動作用。
2009年的專著更側重于介紹全相位濾波，全相位譜分析僅少量內容。而近幾年來，我們能感覺到，國內同行對譜分析領域的需求更加廣泛，因而我們在全相位譜分析領域做了大量細化、深入和拓展性的新研究工作。本書把已被國內同行驗證符合工程應用的全相位譜分析的新成果納入其中，對大多數學術觀點作了更有深度的重新闡述，因而本書相比于2009年的專著，內容豐富程度大幅度提高，覆蓋面更廣，這與國內同行們的支持是分不開的。另外，本書還彌補了2009年專著的一個缺陷，就是為幾乎所有的學術內容配備了MATLAB程序代碼（文件名與相應的圖、表編號一致），這樣更方便于讀者加深對理論原理及應用的理解。期望通過以上改進，本書可以更有針對性、更深入地為同行研究提供支持。
本書獲得國家自然科學基金面上項目（批準號：61271322）和國家自然科學基金重點項目（批準號：61434004）以及科技部863項目（批準號：2015AAOIA703）資助。三十余年來，國家自然科學基金委員會對我們在全相位信號處理的研究方向給予了持續支持，反映了國家對基礎研究的高度重視。我們也真誠期望能將基礎性研究成果回饋給國家和人民。
本書還得到了中國工程院毛二可院士、劉尚合院士的推薦和IEEEFellow、“長江學者”馬建國教授的充分肯定以及科學出版社魯永芳編輯的大力支持，天津大學青島海洋工程研究院信息工程研究所提供了清靜的寫作環境，另外，研究生張博、黎鳴詩做了一些勘誤工作，一并表示真誠感謝。
限于作者的水平，不妥之處在所難免，懇切希望讀者給予批評指正。
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黃翔東，1979年4月生，博士，天津大學副教授，中國高科技產業化研究會信號處理產業化分會理事。2007年3月獲天津大學信號與信息處理專業工學博士學位，同年4月留校工作至今。2009年6月晉升副教授。2009年和2011年分別赴香港大學和澳門大學做短期訪問學者，2013年赴美國特拉華大學做1年訪問學者。共計發表論文80余篇，其中以第1作者在IEEE Trans on Signal Processing，IEEE Signal Processing Letters等信號處理期刊上發表SCI檢索論文13篇，發表EI檢索論文50余篇，以第1發明人申請發明專利30項（以第1發明人授權專利12項）。出版學術專著2部，教材1本。作為項圈負責人獲得過3項國家自然科學基金、1項教育部博士點基金、1項軍工合作項目、1項天津市重點基金和1項天津大學B類青年基金資助，并參與1項國家重大儀器專項、1項973課題、4項國家自然科學基金項目和多
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