詳解MATLAB 數(shù)字信號(hào)處理

前言

MATLAB最初主要用于矩陣數(shù)值的計(jì)算，隨著它的版本的不斷升級(jí)，其功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也越來越廣闊。如今，MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為國際上非常流行的科學(xué)與工程計(jì)算語言之一，它使用方便、輸入簡捷、運(yùn)算高效、內(nèi)容豐富，是高等院校理工科教學(xué)和科研中常用且必不可少的工具之一，掌握MATLAB已經(jīng)成為相關(guān)專業(yè)本科生、研究生和教師的必備技能。MATLAB是一種工程計(jì)算的高級(jí)語言。美國的Math Works公司自1984年推出它的DOS版本后，又推出了它的Windows版本，并且不斷推出更新的版本，使得MATLAB的涵蓋領(lǐng)域越來越廣，到目前為止，已經(jīng)有仿真工具Simulink及其他如自動(dòng)控制、信號(hào)處理、圖像處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識(shí)別、小波分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、生物信息等30多個(gè)工具箱。由于其靈活的編程方法和極高的編程效率，加上其在用戶界面和功能上的不斷擴(kuò)展，自推出以來，日益受到廣大高校師生和科研人員的青睞。本書是作者結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理理論和MATLAB操作技術(shù)，提供給讀者的一本實(shí)踐性很強(qiáng)的工具書。本書介紹數(shù)字信號(hào)處理基本原理的同時(shí)，非常重視信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)問題，對(duì)所有例子都給出了具體實(shí)現(xiàn)的MATLAB程序。把理論與仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，既突出了理論的物理概念，又使讀者能在實(shí)踐中掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本概念、基本方法和基本應(yīng)用，達(dá)到學(xué)以致用的目的，起到事半功倍的效果。本書共分為11章。第1章是MATLAB概述，介紹MATLAB的發(fā)展史及影響，MATLAB的基本運(yùn)算等，使讀者對(duì)MATLAB有一個(gè)概略的了解；第2章介紹信號(hào)的分析基礎(chǔ)，如時(shí)間信號(hào)及采樣定理、連續(xù)時(shí)間信號(hào)在MATLAB中的運(yùn)算、離散時(shí)間信號(hào)在MATLAB中的運(yùn)算等：第3章介紹系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)采集分析，包括系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)采集過程等內(nèi)容；第4章介紹信號(hào)的變換，涉及z變換、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換等內(nèi)容；第5章介紹模擬濾波器，包括模擬濾波器的基本概念、模擬濾波器的原型設(shè)計(jì)等內(nèi)容；第6章介紹IIR濾波器設(shè)計(jì)，包括IIR濾波結(jié)構(gòu)、常用模擬低通濾波器特性等；第7章介紹FIR濾波器，包括FIR濾波器的結(jié)構(gòu)、線性相位FIR數(shù)字濾波器的特性等內(nèi)容；第8章介紹MATLAB的其他濾波器，如自適應(yīng)濾波器、格型濾波器、線性預(yù)測(cè)濾波器：第9章介紹隨機(jī)信號(hào)及參數(shù)建模，包括隨機(jī)信號(hào)基本處理、隨機(jī)信號(hào)的相關(guān)函數(shù)和協(xié)方差等內(nèi)容；第10章是小波分析在信號(hào)處理中的應(yīng)用，包括信號(hào)的小波變換、信號(hào)重構(gòu)、信號(hào)分析等內(nèi)容；第11章總結(jié)介紹MATLAB在數(shù)字信號(hào)中的應(yīng)用。本書結(jié)構(gòu)緊湊，仿真示例豐富，同時(shí)力求圖文并茂，文字流暢，使之成為學(xué)習(xí)和使用MATLAB進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理仿真研究的有價(jià)值的參考書之一。當(dāng)然，在編寫的過程中，錯(cuò)誤或疏漏之處在所難免，敬請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。本書可作為高等工科院校通信、電子信息、計(jì)算機(jī)、信息工程、自動(dòng)控制等相關(guān)專業(yè)的本科及研究生教材，也可供從事信號(hào)處理相關(guān)工作的科技工作者參考。

內(nèi)容概要

本書首先介紹MATLAB的發(fā)展史及影響、MATLAB的基本運(yùn)算等，使讀者對(duì)MATLAB有一個(gè)概略的了解。然后系統(tǒng)論述數(shù)字信號(hào)處理的基本概念、工作原理及在工程中的算法。精選科學(xué)和工程計(jì)算中常用的多個(gè)算法，全部采用了MATLAB語言編程實(shí)現(xiàn)，并結(jié)合實(shí)例對(duì)算法程序進(jìn)行驗(yàn)證和分析。其中詳細(xì)講解了信號(hào)的分析基礎(chǔ)、系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)采集分析、信號(hào)的變換、模擬濾波器、IIR濾波器設(shè)計(jì)、FIR濾波器、MATLAB的其他濾波器、隨機(jī)信號(hào)及參數(shù)建模、信號(hào)在小波分析與處理中的應(yīng)用等，最后舉例介紹MATLAB在數(shù)字信號(hào)中的具體應(yīng)用?！　”緯勺鳛橥ㄐ?、電子等相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的學(xué)習(xí)用書，也可供從事數(shù)字信號(hào)處理的工程設(shè)計(jì)人員參考。

書籍目錄

第1章 MATLAB概述  　1.1 MATLAB簡單介紹  　　1.1.1 MATLAB的發(fā)展史及影響  　　1.1.2 MATLAB的功能特點(diǎn)  　　1.1.3 MATLAB R2009a的新特點(diǎn)  　1.2 MATLAB的用戶界面  　　1.2.1 MATLAB命令窗口  　　1.2.2 MATLAB命令歷史窗口  　　1.2.3 MATLAB工作內(nèi)存瀏覽器窗口  　　1.2.4 MATLAB的當(dāng)前目錄窗口  　　1.2.5 MATLAB的M編輯窗口  　1.3 變量及賦值  　　1.3.1 標(biāo)識(shí)符與數(shù)據(jù)格式  　　1.3.2 矩陣及其元素的賦值  　1.4 MATLAB的矩陣運(yùn)算  　　1.4.1 矩陣的加減法  　　1.4.2 矩陣的乘除  　　1.4.3 MATLAB索引或引用  　　1.4.4 數(shù)組操作和矩陣操作  　　1.4.5 布爾數(shù)組操作  　1.5 M文件的類型  　　1.5.1 數(shù)據(jù)文件  　　1.5.2 M文件  　1.6 MATLAB程序結(jié)構(gòu)流  　　1.6.1 順序結(jié)構(gòu)流  　　1.6.2 選擇結(jié)構(gòu)流  　　1.6.3 循環(huán)結(jié)構(gòu)流  　1.7 MATLAB的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)  　1.8 MATLAB的幫助系統(tǒng)  　　1.8.1 聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)介紹  　　1.8.2 命令幫助系統(tǒng)介紹  第2章 信號(hào)的分析基礎(chǔ)  　2.1 時(shí)間信號(hào)及采樣定理  　　2.1.1 時(shí)間信號(hào)  　　2.1.2 采樣定理  　2.2 信號(hào)的產(chǎn)生  　2.3 連續(xù)時(shí)間信號(hào)在MATLAB中的運(yùn)算  　　2.3.1 信號(hào)的時(shí)移、反折和尺度變換  　　2.3.2 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的微分與積分運(yùn)算  　　2.3.3 信號(hào)的相加與相乘運(yùn)算  　　2.3.4 信號(hào)的奇偶分解  　2.4 連續(xù)時(shí)間LTI系統(tǒng)的時(shí)域分析  　　2.4.1 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的符號(hào)求解分析  　　2.4.2 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的數(shù)值求解分析  　　2.4.3 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)分析  　　2.4.4 利用卷積積分法求系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)  　2.5 離散時(shí)間信號(hào)在MATLAB中的運(yùn)算  　　2.5.1 離散時(shí)間信號(hào)的基本運(yùn)算  　　2.5.2 離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng)  　　2.5.3 離散時(shí)間系統(tǒng)的單位取樣響應(yīng) 　　2.5.4 離散時(shí)間信號(hào)的卷積和運(yùn)算  　2.6 信號(hào)抽樣及抽樣定理  　　2.6.1 信號(hào)抽樣分析  　　2.6.2 抽樣定理分析  　　2.6.3 信號(hào)重建分析  第3章 系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)采集分析  　3.1 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型  　3.2 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析 　　3.2.1 狀態(tài)方程與系統(tǒng)函數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 　　3.2.2 狀態(tài)方程的變換域符號(hào)求解分析  　　3.2.3 狀態(tài)方程的時(shí)域符號(hào)求解分析  　　3.2.4 系統(tǒng)方程的數(shù)值求解分析  　3.3 數(shù)據(jù)采集過程 　　3.3.1 創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備對(duì)象 　　3.3.2 獲取或輸出數(shù)據(jù) 　3.4 函數(shù)參考  　　3.4.1 創(chuàng)建設(shè)備對(duì)象  　　3.4.2 獲取并設(shè)置屬性  　　　　3.4.3 處理數(shù)據(jù)  　　3.4.4 獲取信息和幫助 　　3.4.5 綜合應(yīng)用 第4章 信號(hào)的變換  第5章 模擬濾波器  第6章 IIR濾波器設(shè)計(jì)  第7章 FIR濾波器 第8章 其他濾波器  第9章 隨機(jī)信號(hào)及參數(shù)建模  第10章 信號(hào)在小波分析與處理中的應(yīng)用  第11章 MATLAB在數(shù)字信號(hào)中的應(yīng)用  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：語音識(shí)別與合成技術(shù)是一種人機(jī)語言通信技術(shù)，屬于計(jì)算機(jī)智能接口技術(shù)。計(jì)算機(jī)智能接口技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)聽覺和視覺。多媒體技術(shù)也主要是利用計(jì)算機(jī)語音處理和圖像處理的能力為人們提供一種更為方便的人機(jī)界面。使人與計(jì)算機(jī)之間、人與人之間的通信更加方便。語音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，本質(zhì)上是基于它能將人的語音轉(zhuǎn)化為語言代碼。語音是語言信息的載體，語音識(shí)別的基本任務(wù)是將輸入的語音轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的語言代碼（如文字或詞語的代號(hào)）。這樣，不僅在存儲(chǔ)或傳輸這樣的語言代碼時(shí)的數(shù)碼率比起存儲(chǔ)原來的語音信號(hào)來大幅度降低，還在于它把一種連續(xù)的語音信號(hào)變成了一種有限符號(hào)集中的符號(hào)（或代碼），這樣的符號(hào)容易被計(jì)算機(jī)（或?qū)Ｓ眯畔⑻幚韱卧├斫馄浜x，而且便于與人進(jìn)行交流，因而可以進(jìn)行十分廣泛的應(yīng)用。語音合成的應(yīng)用已經(jīng)在許多方面推向了實(shí)際應(yīng)用，如公共交通中的自動(dòng)報(bào)站、各種場(chǎng)合的自動(dòng)報(bào)時(shí)、自動(dòng)告警、電話自動(dòng)查詢服務(wù)、文本校對(duì)中的語音提示等。語音識(shí)別主要是在近20年中發(fā)展起來的，現(xiàn)在已在安全加密、銀行信息電話查詢服務(wù)等方面得到了應(yīng)用，此外在公安機(jī)關(guān)破案和法庭取證方面可以得到應(yīng)用。語種辨識(shí)在軍事情報(bào)工作、國家安全事務(wù)中有重要應(yīng)用。語音編碼技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值是不須多說的，它的根本作用是使語音通信數(shù)字化，而語音通信的數(shù)字化將使通信技術(shù)的水平提高一大步。目前正在蓬勃興起的移動(dòng)通信和個(gè)人通信，語音編碼技術(shù)就是其中非常的支撐技術(shù)。目前小波在語音信號(hào)處理中的應(yīng)用非常廣泛，例如在語音識(shí)別的信號(hào)預(yù)處理、語音端點(diǎn)檢測(cè)、語音分析與合成、語音增強(qiáng)以及語音編碼等中都有非常廣泛的應(yīng)用。

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《詳解MATLAB 數(shù)字信號(hào)處理》是MATLAB仿真與應(yīng)用系列叢書之一。

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