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| 內容簡介： |
本书介绍了仪器和传感器中的实时数字信号处理理论、技术及方法。全书分为4大部分，共14章。*部分第1~4章介绍了实时数字信号处理应用基础及仿真方法，主要包括信号产生与操作、信号频谱分析技术、离散时间系统分析与实现、数字滤波器设计等;第二部分第5~7章为离散随机信号处理应用基础，主要包含离散随机信号及其特征、离散随机信号的估计和滤波、平稳随机信号线性模型等；第三部分第8章和第9章主要介绍微弱信号数字化检测、噪声抵消、自适应滤波和经验建模等仪器和传感器中的典型数字信号处理技术；第四部分第10~14章介绍在仪器和传感器中如何设计与实现实时数字信号处理系统，包括系统组成、软硬件结构和控制、折衷设计、实时算法开发、系统实现技术等。本书还为每章配备了思考与练习题。
本书可作为仪器、光学、电子和自控等专业高年级本科生和研究生的教材或参考书，也可供相关研究人员和工程师使用。
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| 目錄：
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第1章离散时间信号 1
1.1 信号的概念及分类 1
1.2 基本离散时间信号的表示 5
1.3 典型离散随机信号的表示 12
1.4 离散时间信号的基本运算和操作 19
思考与练习题 29
第2章离散傅里叶变换和Z 变换 32
2.1 离散傅里叶变换 32
2.2 进行频谱分析的注意事项 41
2.3 频谱分析实例 46
2.4 Z 变换概述 48
思考与练习题 50
第3章离散时间系统 52
3.1 离散时间系统的概念和性质 52
3.2 离散时间系统的模型 53
3.3 离散时间系统的结构、分析与实现 59
思考与练习题 70
第4章数字滤波器设计 73
4.1 概述 73
4.2 IIR滤波器设计 75
4.3 FIR滤波器设计 85
思考与练习题 97
第5章离散随机信号及其特征 100
5.1 随机变量和随机信号 100
5.2 随机信号的平稳性和各态遍历性 101
5.3 平稳随机信号特征描述 103
5.4 平稳随机信号相关分析和谱密度 106
5.5 平稳随机信号通过线性系统 112
思考与练习题 117
第6章离散随机信号的估计和滤波 119
6.1 随机信号估计的解释 119
6.2 最小均方误差估计和最小二乘估计 122
6.3 最佳线性滤波和预测 129
思考与练习题 136
第7章平稳随机信号线性模型 137
7.1 概述 137
7.2 全极点模型和自回归模型 139
7.3 其他模型简述 144
7.4 随机信号建模 148
思考与练习题 173
第8章微弱信号数字化检测技术 175
8.1 数字化检测中的抗混叠方法和采样策略 175
8.2 数字平均和数字滤波技术 182
8.3 数字相关检测 188
8.4 调制解调、闭环检测和偏置工作点控制 193
8.5 微弱信号数字化检测技术综合举例 201
思考与练习题 202
第9章噪声抵消和经验建模技术 203
9.1 相关抵消技术 203
9.2 自适应噪声抵消 209
9.3 经验建模技术 212
思考与练习题 224
第10章实时数字信号处理系统概述 226
10.1 实时数字信号处理系统的特点 226
10.2 实时数字信号处理系统的基本组成 227
10.3 实时数字信号处理系统的数字表示法 235
思考与练习题 247
第11章实时数字信号处理系统的软件和硬件结构 249
11.1 实时数字信号处理系统的通用软件结构 249
11.2 硬件描述语言中的典型软件结构 255
11.3 实时数字信号处理器的一般硬件结构 260
11.4 FPGA的基本硬件结构 263
11.5 实时数字信号处理系统中的多处理器结构 266
11.6 数字信号处理器系统的控制 271
思考与练习题 275
第12章实时数字信号处理系统的折衷设计 277
12.1 折衷设计方法 277
12.2 软件和硬件折衷 278
12.3 软件的时间和空间折衷 282
12.4 硬件的时间和空间折衷 292
12.5 其他类型折衷 301
思考与练习题 307
第13章实时数字信号处理算法的开发 309
13.1 实时数字信号处理算法的概念和性能分析 309
13.2 实时数字信号处理算法的设计和描述 318
13.3 实时数字信号处理算法实现的基本步骤 323
思考与练习题 327
第14章实时数字信号处理系统实现的技术手段 328
14.1 输入数据的简化处理 328
14.2 算法的优化和简化 329
14.3 算法的转化和移植 340
14.4 算法的分解 345
14.5 软硬件联合设计 352
14.6 通信优化设计 355
14.7 测试和验证方法 359
思考与练习题361
参考文献 362
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| 內容試閱：
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前言
目前，国内关于实时数字信号处理的书籍基本分为两大类：一是数字信号处理基础理论类书籍，该类书籍重点讲解信号处理理论的物理概念和数学描述，具有系统、严谨的理论体系；二是讲解与数字信号处理相关的硬件和软件工具类书籍，如DSP、FPGA、ARM、MCU 芯片应用和C语言、汇编语言、硬件描述语言以及MATLAB软件等。但是，在实际的数字信号处理系统设计和实现过程中，并不能完全将系统功能和理论算法直接对应到硬件和软件工具里，很多情况下需要对系统功能和算法进行优化、简化、转换和重新配置，仅仅这两类书籍是无法覆盖全过程的。此外，专门针对仪器和传感器领域讲解实时数字信号处理理论、技术和应用的中文书籍也是空白。本书正是根据以上现状，在凝练和总结仪器和传感器系统中所涉及到的重要数字信号处理知识和典型应用方法的基础上，重点介绍将信号处理理论映射到软硬件工具中的通用方法和技术，较为系统和全面地论述了如何在仪器和传感器中设计和实现实时数字信号处理系统，在数字信号处理理论和实现工具之间架设了一座桥梁，并能够给已经学习过基础理论的高年级本科生、研究生、相关研究人员和工程师的科研实践工作提供必要和有效的指导。本书在高度凝练和总结基础理论的基础上重点介绍实践方法和应用技术，为了突出实践性和技术特点，针对提炼出的各种通用技术和方法都配备了相应的例子加以说明，这些提炼的共性技术和举例均源于作者二十年从事仪器、传感器信号处理教学和科研实践的累积。
本书共14章，按内容可分为4大部分：一、实时数字信号处理应用基础，二、离散随机信号处理应用基础，三、仪器和传感器中的典型数字信号处理技术，四、仪器和传感器实时数字信号处理系统设计。第一、二部分介绍数字信号处理和离散随机信号处理的理论和应用基础知识，并配有大量MATLAB仿真实例;第三部分介绍仪器和传感器中常用的数字信号处理技术，包括微弱信号数字化检测、噪声抵消、经验建模和自适应滤波等，并辅以应用举例;第四部分介绍仪器和传感器中实时数字信号处理系统的设计和实现，重点是如何将信号处理理论映射到软硬件工具中的通用方法和技术上来，在信号处理理论和实现工具之间架设一座桥梁。本书还为每章配备了思考与练习题。
该书的受众是仪器、光学、电子和自控等专业的高年级本科生、研究生、相关研究人员和工程师，假设读者已经具备高等数学、线性代数、概率统计、信号与系统、数字电路和计算机原理的初步知识。所以，内容并不拘泥于全面而系统地介绍实时数字信号处理理论，而是凝练了仪器和传感器系统中所涉及到的重要信号处理知识和典型应用方法，突出仪器和传感器系统的特点，并通过大量的实例来强调理论和公式的应用，还融入了科学研究中提炼的科学问题和工程实践问题，从应用中归纳、总结和提炼方法。
本书由北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的金靖教授编著，李慧、孔令海、任聪、王鹏跃、贺纪亮编制和测试了全书的仿真实例，王鹏跃、贺纪亮编制了部分习题并和张浩石、朱云鸿对全书内容进行了校验。本书的出版得到了校级规划教材立项资助，在前期策划和准备阶段也得到了学院和课题组的支持和帮助，在此表示衷心感谢。还要特别感谢家人的理解、鼓励和支持。
由于作者水平有限，书中尚存缺点和遗漏之处，恳请读者提出宝贵意见和建议，以帮助作者提高水平和完善书稿。
作者
2019年6月
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