《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章介紹離散傅里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，并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。
數字信號處理是利用數學的方法和數字系統來實現對信號的處理與分析的，隨著信息科學與計算技術的迅速發展，數字信號處理的相關理論及實現方法日益成熟完善，已成為信息處理領域一門非常重要的學科。目前數字信號處理技術的應用涉及語音信號處理、雷達、聲吶、地震、圖像處理、通信系統、控制系統、模式識別、生物醫學工程、機械振動、遙感遙測、航空航天、電力系統、故障檢測及自動化儀表等眾多領域。數字信號處理課程已成為高等學校電子信息、通信、計算機科學及自動控制等專業重要的專業基礎課。
本書是在西安工業大學張學智教授主編的、由兵器工業出版社出版的《數字信號處理》教材基礎上，根據作者近幾年的教學使用情況，并收集廣大師生的反饋意見，為更好地適應本課程的教學需要，重新組織編寫的，是西安工業大學的“十二五”規劃教材。編寫指導思想體現在以下幾個方面：
（1）在內容的組織上盡量做到少而精，以基本原理、基本概念和基本方法為主線，重點分析；新內容和新方法作為補充與拓展，簡明介紹。
（2）注重理論和應用的結合。為使讀者能更好地應用數字信號處理的理論解決實際工程問題，對常用的典型算法均給出實際應用的內容。同時，在最后一章，還以具體的工程項目為背景，系統地分析了數字信號處理理論的工程應用方法。
（3）適當簡化數學推導，突出概念與分析思路。在編寫過程中，對于重要的算法，公式推導的同時盡可能做到講清楚物理概念、分析方法和公式推導的思路。對于過于復雜的數學推導與計算，則盡可能簡化推導過程，重點闡明清楚分析思路和結論。
（4）將理論分析與仿真工具適當結合。適當引入了一些利用MATLAB對常用算法進行仿真實現的內容，以便幫助讀者對理論及算法實現、應用的理解。
全書共分8章，包括離散時間信號與系統、離散時間信號與系統的頻域表示、離散時間信號與系統的z域分析、離散傅里葉變換DFT、快速傅里葉變換FFT及應用、IIR數字濾波器的設計、FIR數字濾波器的設計及數字信號處理技術的應用等內容。每章都精選了豐富的例題和習題，讀者可通過例題的示范和習題的演練加深對理論內容的理解與掌握。書中給出的所有MATLAB仿真程序及C語言算法程序都經過了作者的實際調試和驗證，讀者可以直接引用。
本書可作為高等院校電子信息、通信、計算機及自動控制相關專業的教材，建議理論教學40～56學時，并安排8～16學時的實驗教學。書中標注*的內容可選擇性講授。
本書緒論、第2～6章由張峰編寫，第1、7、8章及附錄由石現峰編寫，全書由張峰統稿。張學智教授對全書進行了仔細審閱。本書編寫過程中參閱了許多兄弟院校相關的教材，并得到了很多同行們的支持與幫助，同時還得到電子工業出版社韓同平編輯的大力支持，作者在此一并表示衷心的感謝。
由于作者水平有限，書中難免有不足與錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正。
編著者
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里葉變換分析
2.2.1 特殊的復指數序列ejn
2.2.2 LTI系統對復指數序列ejn的響應
2.2.3 LTI系統的頻率響應
2.2.4 序列的傅里葉變換和反變換
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 離散時間傅里葉變換的MATLAB計算
2.3 傅里葉變換的對稱性
2.3.1 共軛對稱與共軛反對稱
2.3.2 離散時間傅里葉變換的對稱性
2.3.3 離散時間傅里葉變換的時頻對稱性
2.4 連續時間信號的采樣與恢復
2.4.1 周期采樣
2.4.2 周期采樣信號的頻譜分析
2.4.3 時域采樣定理
2.4.4 信號的恢復和采樣內插公式
2.4.5 正弦信號的采樣
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變換收斂域的關系
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系
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 離散傅里葉變換
4.1 引言
4.2 周期序列
4.3 離散傅里葉級數
4.3.1 離散傅里葉級數的定義
4.3.2 離散傅里葉級數的主要性質
4.4 離散傅里葉變換
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之間的關系
4.5 頻率采樣理論
4.5.1 頻域采樣定理
4.5.2 頻域采樣恢復的內插公式
4.6 DFT應用于信號頻譜分析
4.6.1 DFT應用于信號頻譜分析的具體方法
4.6.2 DFT應用于信號頻譜分析相關參數的確定
4.6.3 DFT應用于信號頻譜分析的誤差問題
習題四
第5章 快速傅里葉變換及其應用
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 離散傅里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應用于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 沖激響應不變法
6.3.2 雙線性映射法
6.3.3 沖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布特征
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 汽輪機振動信號的采樣
8.4.1 固定頻率采樣
8.4.2 倍頻采樣
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
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