數(shù)字信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)

前言

　　信號(hào)估計(jì)與信號(hào)檢測(cè)是信號(hào)與信息處理學(xué)科的基礎(chǔ)理論方法。有關(guān)的教材和參考書已不少，相關(guān)的教材與參考書可分為兩類：第一類是數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)者所編著的，強(qiáng)調(diào)參數(shù)估計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)理論方法的嚴(yán)謹(jǐn)性，在工程技術(shù)的實(shí)用性上還有所欠缺，同時(shí)對(duì)讀者的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高；第二類是工程技術(shù)專業(yè)的學(xué)者所編著的，強(qiáng)調(diào)工程技術(shù)的實(shí)用性，對(duì)理論方法的系統(tǒng)性、嚴(yán)謹(jǐn)性的表達(dá)往往有所欠缺。事實(shí)上適合于信號(hào)與信息處理專業(yè)碩士生使用的教材并不多?！　∽鳛榇T士研究生教材，理論方法的系統(tǒng)性、嚴(yán)謹(jǐn)性以及工程技術(shù)的實(shí)用性都應(yīng)兼顧?！督y(tǒng)計(jì)信號(hào)處理基礎(chǔ)：估計(jì)與檢測(cè)理論》（Steven M.Kay著，羅鵬飛譯）是一本很好的參考書，但此書內(nèi)容太多，不適合作教材?！　”窘滩氖窃谖錆h大學(xué)通信與信息專業(yè)碩士研究生課程講義的基礎(chǔ)上形成的。本書注重理論方法的系統(tǒng)性、嚴(yán)謹(jǐn)性，同時(shí)也重視方法的工程實(shí)用性，重視理論聯(lián)系實(shí)際，取材注意結(jié)構(gòu)的完整性和內(nèi)容的典型性。每個(gè)章節(jié)層次清晰，簡(jiǎn)單明了，深入淺出，易于讀者學(xué)習(xí)。　　第1章論述了信號(hào)的隨機(jī)性，概述了信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)的基本概念。由于檢測(cè)與估計(jì)兩個(gè)問(wèn)題是密切相關(guān)的，所以將兩者的基本概念和基本理論共同放在第1章中討論。第2章重點(diǎn)講述了信號(hào)參數(shù)的最小方差無(wú)偏估計(jì)理論與方法，講述了線性模型的最小方差無(wú)偏估計(jì)理論及方法。第3章講述了經(jīng)典的參數(shù)估計(jì)方法，其中也討論了信號(hào)波形的估計(jì)問(wèn)題。第4章重點(diǎn)講述了信號(hào)檢測(cè)的理論基礎(chǔ)——假設(shè)檢驗(yàn)基礎(chǔ)理論，然后著重講述了信號(hào)的檢測(cè)準(zhǔn)則，如NP準(zhǔn)則、最小錯(cuò)誤率準(zhǔn)則等這些在實(shí)用中很重要的準(zhǔn)則。第5章研究了確定信號(hào)的檢測(cè)，包括信號(hào)的存在性檢測(cè)（主要是對(duì)二元信號(hào)存在性檢測(cè)）、具有未知參數(shù)的確定信號(hào)檢測(cè)以及線性模型的檢測(cè)問(wèn)題。第6章論述了隨機(jī)信號(hào)的檢測(cè)問(wèn)題。第7章介紹了序列檢測(cè)和穩(wěn)健性檢測(cè)。序列檢測(cè)是針對(duì)固定樣本檢測(cè)的缺點(diǎn)提出的，它具有提高樣本效率的突出優(yōu)點(diǎn)；穩(wěn)健性檢測(cè)是找尋一種根據(jù)某種性能的最不利的分布函數(shù)，然后針對(duì)最不利函數(shù)用參量檢測(cè)的方法按照某一準(zhǔn)則設(shè)計(jì)一種局部最佳檢測(cè)器。　　本書是為研究生的“信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)理論”課程編寫的教材，基本內(nèi)容也適用于高年級(jí)本科生。學(xué)習(xí)本教材的讀者，需要有“概率論”、“隨機(jī)信號(hào)分析”、“信號(hào)與系統(tǒng)”等課程的基礎(chǔ)。為了使理論緊密地聯(lián)系實(shí)際，在各章末都配有習(xí)題，以加深讀者對(duì)本章內(nèi)容的理解。　　由于作者水平有限，書中難免存在一些缺點(diǎn)或錯(cuò)誤，殷切希望廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　數(shù)字信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)是信息理論的一個(gè)重要分支。本書系統(tǒng)地講述了數(shù)字信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)理論及其應(yīng)用。信號(hào)估計(jì)的內(nèi)容包括最小方差無(wú)偏估計(jì)的理論與方法、矩估計(jì)、極大似然估計(jì)、最小二乘估計(jì)、貝葉斯估計(jì)、穩(wěn)健性估計(jì)、信號(hào)波形估計(jì)。信號(hào)檢測(cè)的內(nèi)容包括信號(hào)檢測(cè)的基礎(chǔ)理論、信號(hào)檢測(cè)的各種準(zhǔn)則、確定性信號(hào)檢測(cè)、隨機(jī)性信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)的序列檢測(cè)、信號(hào)的穩(wěn)健性檢測(cè)。　　本書可供電子與通信學(xué)科各專業(yè)的研究生和高年級(jí)本科生使用，也可供從事電子與通信技術(shù)的廣大科技人員作參考書。

書籍目錄

第1章 信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)  1.1 確定性信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)  1.2 信號(hào)噪聲分析　　1.2.1 信號(hào)噪聲分類　　1.2.2 誤差分類　　1.2.3 隨機(jī)誤差的基本特性　　1.2.4 隨機(jī)誤差的正態(tài)分布規(guī)律　　1.2.5 隨機(jī)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)處理方法　1.3 信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)　　1.3.1 平穩(wěn)信號(hào)數(shù)學(xué)期望的估計(jì)問(wèn)題　　1.3.2 雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)估計(jì)和信號(hào)檢驗(yàn)問(wèn)題　　1.3.3 信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)問(wèn)題的一般性描述　1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)　　1.4.1 樣本與統(tǒng)計(jì)量　　1.4.2 幾個(gè)重要的概率分布　　1.4.3 矩陣的求導(dǎo)　習(xí)題1第2章 信號(hào)參數(shù)最小方差無(wú)偏估計(jì)　2.1 參數(shù)估計(jì)　2.2 最優(yōu)準(zhǔn)則　　2.2.1 引例　　2.2.2 均方誤差　　2.2.3 無(wú)偏估計(jì)　　2.2.4 最小方差無(wú)偏估計(jì)　2.3 估計(jì)量方差的下限　　2.3.1 Cramer—Rao不等式　　2.3.2 正態(tài)噪聲干擾下信號(hào)的參數(shù)無(wú)偏估計(jì)方差下限　　2.3.3 矢量參數(shù)無(wú)偏估計(jì)的方差下限　　2.3.4 參數(shù)函數(shù)無(wú)偏估計(jì)的方差下限　2.4 線性模型參數(shù)的最小方差無(wú)偏估計(jì)　2.5 一般最小方差無(wú)偏估計(jì)　　2.5.1 利用充分統(tǒng)計(jì)量求最小方差無(wú)偏估計(jì)　　2.5.2 利用完備統(tǒng)計(jì)量求最小方差無(wú)偏估計(jì)　　2.5.3 矢量參數(shù)的最小方差無(wú)偏估計(jì)求解　習(xí)題2第3章 常用參數(shù)估計(jì)方法　3.1 矩估計(jì)　　3.1.1 矩的物理意義　　3.1.2 矩估計(jì)的定義　　3.1.3 矩估計(jì)的性質(zhì)　3.2 極大似然估計(jì)　　3.2.1 似然函數(shù)　　3.2.2 極大似然估計(jì)的定義和性質(zhì)　　3.2.3 參數(shù)函數(shù)與矢量參數(shù)的極大似然估計(jì)　3.3 最小二乘估計(jì)　　3.3.1 數(shù)據(jù)回歸模型與最小二乘估計(jì)原理　　3.3.2 線性最小二乘估計(jì)　3.4 最佳線性元偏估計(jì)　　3.4.1 最佳線性無(wú)偏估計(jì)量的定義　　3.4.2 最佳線性無(wú)偏估計(jì)量求解　　3.4.3 多維參數(shù)情況下的最佳線性無(wú)偏估計(jì)量　3.5 貝葉斯原理與貝葉斯估計(jì)　　3.5.1 貝葉斯原理　　3.5.2 貝葉斯估計(jì)　3.6 信號(hào)波形估計(jì)　　3.6.1 波形估計(jì)的基本概念　　3.6.2 連續(xù)過(guò)程的維納濾波　　3.6.3 離散過(guò)程的維納濾波　　3.6.4 離散過(guò)程的維納預(yù)測(cè)器　　3.6.5 維納濾波的不足與發(fā)展　3.7 穩(wěn)健性估計(jì)　　3.7.1 穩(wěn)健性的定義　　3.7.2 M估計(jì)　　3.7.3 L估計(jì)　習(xí)題3第4章 假設(shè)檢驗(yàn)原理與信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)則　4.1 Neyman-Pearson決策理論　　4.1.1 原假設(shè)與對(duì)立假設(shè)　　4.1.2 檢驗(yàn)規(guī)則　……第5章 確定性信號(hào)檢測(cè)第6章 隨機(jī)性信號(hào)檢測(cè)第7章 序列檢測(cè)與穩(wěn)健性檢測(cè)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.2.1信號(hào)噪聲分類　　按時(shí)間順序，以下四個(gè)環(huán)節(jié)均可產(chǎn)生信號(hào)噪聲與干擾?！　⌒旁丛肼暎盒盘?hào)產(chǎn)生、發(fā)射過(guò)程中引起的噪聲。　　傳輸噪聲：信號(hào)受環(huán)境或傳輸設(shè)備的影響產(chǎn)生的噪聲?！　∮^測(cè)噪聲：信號(hào)接收、測(cè)量、采樣過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲。　　計(jì)算噪聲：受信號(hào)處理理論、計(jì)算方法的影響而產(chǎn)生的噪聲?！　“串a(chǎn)生的原因劃分，信號(hào)的噪聲與干擾可分為以下五類?！　?）方法噪聲　　方法噪聲是在信號(hào)產(chǎn)生、發(fā)射、傳輸、接收、測(cè)量、采樣、計(jì)算等處理過(guò)程中，因?yàn)槟承┉h(huán)節(jié)所采用的原理或方法不是最理想的方案而產(chǎn)生的誤差。　　主要原因是：對(duì)信號(hào)的有關(guān)知識(shí)研究得不夠充分，不能全面地考慮某些因素對(duì)信號(hào)所造成的影響；受客觀條件及技術(shù)水平的限制；應(yīng)用的原理本身是近似的，或忽略了一些信號(hào)處理過(guò)程中實(shí)際起作用的因素；用接觸式觀測(cè)方法破壞了信號(hào)對(duì)象的原有狀況；用靜態(tài)的方法解決動(dòng)態(tài)信號(hào)對(duì)象的觀測(cè)等。　　2）儀器噪聲　　儀器噪聲是因?yàn)樾盘?hào)處理設(shè)備或儀器本身固有的各種因素的影響而產(chǎn)生的誤差。儀器裝置的技術(shù)指標(biāo)，如準(zhǔn)確度、靈敏度、穩(wěn)定性的好壞取決于儀器裝置的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)，所用元器件的性能，零部件材料的性能，加工制造和裝配的技術(shù)水平等因素。在設(shè)計(jì)和制造各種儀器裝置時(shí)，只能根據(jù)現(xiàn)有的條件與可能提出實(shí)際要求，而與理想的要求總會(huì)有一定的差距。所以，在信號(hào)處理過(guò)程中，所用的設(shè)備、儀器、儀表等無(wú)論如何滿足規(guī)定的使用條件、無(wú)論如何細(xì)心操作，總會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生誤差?！　?）環(huán)境噪聲　　環(huán)境噪聲是因?yàn)橹車h(huán)境因素對(duì)信號(hào)產(chǎn)生、傳輸、接收的影響而產(chǎn)生的信號(hào)誤差。這些影響因素存在于信號(hào)處理系統(tǒng)之外，但會(huì)直接或間接對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)發(fā)生作用。例如，電磁波在經(jīng)過(guò)大氣層或電離層時(shí)，由于吸收系數(shù)或反射系數(shù)的隨機(jī)性，必然會(huì)對(duì)信號(hào)的幅度：頻率和相位等產(chǎn)生隨機(jī)的影響，使信號(hào)產(chǎn)生畸變（失真）。　　環(huán)境噪聲包括溫度、濕度、大氣壓、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)、加速度、地心引力、聲響、光照、灰塵、各種射線、電磁波等，它們不但能影響信號(hào)而產(chǎn)生信號(hào)誤差，而且有時(shí)能使信號(hào)產(chǎn)生較大變化，嚴(yán)重時(shí)使信號(hào)處理難以進(jìn)行，甚至造成信號(hào)系統(tǒng)的毀壞?！　?）主觀噪聲　　主觀噪聲也稱為人為誤差，是由進(jìn)行信號(hào)處理的操作人員的素質(zhì)條件所引起的誤差。其中有一類是難以避免的，例如，由于人員的感覺(jué)器官的分辨能力、反應(yīng)速度、習(xí)慣感覺(jué)和操作技術(shù)水平因素而引起的誤差。另一類是可以避免的由主觀錯(cuò)誤產(chǎn)生的誤差，例如，人員的粗心大意而造成的讀值、記錄和計(jì)算錯(cuò)誤，或操作失誤造成的錯(cuò)誤。

編輯推薦

　　《數(shù)字信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)》是為研究生的“信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)理論”課程編寫的教材，基本內(nèi)容也適用于高年級(jí)本科生。學(xué)習(xí)本教材的讀者，需要有“概率論”、“隨機(jī)信號(hào)分析”、“信號(hào)與系統(tǒng)”等課程的基礎(chǔ)。為了使理論緊密地聯(lián)系實(shí)際，在各章末都配有習(xí)題，以加深讀者對(duì)本章內(nèi)容的理解。

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