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出版者:

作者:李元春

出品人:

页数:307

译者:

出版时间:2009-1

价格:35.70元

装帧:

isbn号码:9787040252378

丛书系列:

图书标签:

• 计算机控制
• 自动控制
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• Simulink
• 控制理论
• 工业控制
• 传感器

《数字信号处理原理与应用》 内容简介 本书深入浅出地阐述了数字信号处理（DSP）的核心概念、基本理论和广泛的应用。DSP作为现代信息技术不可或缺的基石，在通信、音频、图像、雷达、生物医学等众多领域发挥着至关重要的作用。本书旨在为读者构建一个全面而系统的DSP知识体系，使其能够理解DSP算法的设计原理，掌握关键的处理技术，并能够将这些知识应用于实际工程问题中。 第一部分：信号与系统的基础 本部分首先回顾了连续时间信号和离散时间信号的基本概念，包括周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等。接着，详细介绍了信号的分解方法，如傅里叶级数和傅里叶变换，以及拉普拉斯变换和Z变换在信号分析中的应用。 重点在于离散时间系统的分析。本书将系统划分为线性时不变（LTI）系统和非线性系统，并着重讨论LTI系统的特性，如因果性、稳定性、记忆性等。卷积是LTI系统分析的核心，本书将通过多种方式（如图解法、解析法）深入讲解卷积的计算和意义。此外，还将介绍如何利用系统函数和零极点分析来理解和设计LTI系统。 第二部分：离散时间傅里叶变换与傅里叶级数 本部分将重点介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）。DTFT是分析无限长离散时间信号频谱的有力工具，本书将详细讲解其性质，如周期性、线性、时移、频移、卷积定理等，并给出求解DTFT的常用方法。 DFT是DTFT在有限长信号上的离散化形式，是实际数字信号处理算法的基础。本书将深入探讨DFT的计算、性质以及其在频域分析中的重要作用。在DFT的计算方面，将重点介绍快速傅里叶变换（FFT）算法，包括蝶形运算、按时间抽样和按频率抽样的FFT算法，并分析其计算复杂度，以说明FFT在提高计算效率方面的显著优势。 第三部分：数字滤波器设计 数字滤波器是DSP中最核心的应用之一，其作用是选择性地保留或去除信号中的特定频率分量。本书将详细介绍两种主要的数字滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 对于IIR滤波器，将介绍其从模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）到数字滤波器的转换方法，如脉冲不变法、双线性变换法。重点在于理解IIR滤波器传递函数的设计和实现。 对于FIR滤波器，将阐述其主要优点，如线性相位特性和稳定性。本书将介绍多种FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）和频率采样法。重点将放在如何根据给定的频率响应要求，选择合适的窗函数和截断点来设计FIR滤波器。 第四部分：采样与量化 采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的关键步骤，而量化则是将离散信号的幅度转换为数字值 else。本书将深入探讨采样定理（奈奎斯特-香农采样定理），解释采样频率与信号带宽之间的关系，以及欠采样和过采样对信号的影响。还将讨论采样过程中产生的混叠现象及其解决方法，如抗混叠滤波器的设计。 量化是模拟数字转换（ADC）过程的核心。本书将介绍均匀量化和非均匀量化（如μ律、A律）的原理，分析量化误差的产生及其对信号质量的影响。还将探讨提高量化精度的技术，如过采样和噪声整形。 第五部分：数字信号处理的应用 本部分将展示DSP在各个领域的实际应用，以加深读者对理论知识的理解。 音频信号处理： 包括音频采样、编码（如MP3）、滤波（如均衡器、降噪）、回声消除、语音识别等。 图像信号处理： 包括图像采样、量化、滤波（如边缘检测、去模糊）、图像压缩（如JPEG）、图像增强等。 通信系统： 包括数字调制解调、信道编码与解码、多速率信号处理、自适应滤波器在均衡和噪声消除中的应用。 生物医学信号处理： 如心电图（ECG）和脑电图（EEG）信号的滤波、特征提取和分析。 其他应用： 如雷达信号处理、地震数据处理、经济数据分析等。 通过这些案例，读者将能清晰地看到DSP理论如何转化为解决实际问题的强大工具。 学习目标 完成本书的学习后，读者将能够： 理解数字信号处理的基本原理和概念。 掌握信号与系统的时域和频域分析方法。 熟悉离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）及其性质。 理解并应用快速傅里叶变换（FFT）算法。 掌握IIR和FIR数字滤波器的设计原理和方法。 理解采样和量化的过程及其对信号的影响。 认识数字信号处理在各个领域的广泛应用。 本书适合作为高等院校电子工程、通信工程、计算机科学、自动化等专业本科生和研究生教材，也可作为从事相关领域研究和开发的工程师的参考书。通过对本书的学习，读者将为深入理解现代信息技术打下坚实的基础。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面的排版简洁有力，色彩搭配上选择了沉稳的深蓝和跳跃的亮黄作为主色调，这种视觉上的反差感很容易抓住那些对技术类书籍有潜在兴趣的读者。内页的纸张质感也相当不错，摸上去有一种细腻的颗粒感，即便是长时间阅读也不会觉得眼睛干涩疲劳，这对于需要深入研读专业内容的读者来说，无疑是一个巨大的加分项。更值得称赞的是，书中的插图和图表部分，它们的清晰度和精细度达到了专业级的标准。很多复杂的系统框图和算法流程图，在其他同类书籍中常常因为模糊不清而令人头疼，但这本书里的每一个图形元素都锐利分明，即便是最小的注释文字也能轻松辨认，这极大地降低了理解抽象概念时的认知负担。我尤其欣赏作者在图表旁边的留白处理，没有过度拥挤的感觉，让读者在浏览时能有一个缓冲和喘息的空间，体现了设计者对阅读体验的深切关怀。总的来说，从实体感官体验上来说，这是一本设计精良、用料考究的佳作，光是放在书架上，也足以提升整个空间的专业气息。

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阅读过程中，我留意到作者在引用和参考文献的处理上表现出极高的专业素养和历史观。这本书的引文标注系统非常规范，涵盖了从早期的经典控制理论奠基性论文到近两年最新的工业界开源项目实践。它不是简单地罗列文献，而是在讨论特定技术点时，会简要地勾勒出该技术的发展脉络：“这项技术最早由XX在1980年代提出，其局限性在于A和B，直到2010年通过引入C技术，才得到了根本性突破，具体细节请参阅文献[45]。” 这种叙事方式，让读者在学习具体知识点的同时，也能建立起对整个学科领域演进的宏观认知，避免了对某些技术产生“凭空出现”的错觉。此外，书中对一些关键术语的定义进行了详尽的溯源，比如对“鲁棒性”一词，它不仅给出了现代控制论的定义，还追溯了其在早期航空工程中的原始含义，这种对词源的尊重和清晰界定，避免了不同领域间概念混淆的风险。这种严谨的学术态度，使得这本书的可靠性和权威性大大增强。

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这本书的价值，很大程度上体现在其强大的“实战指导性”上，它似乎不是一本单纯的理论介绍，更像是一位资深工程师为你量身定制的“行动指南”。例如，在涉及到“实时反馈回路设计”的部分，它详尽地列出了从硬件选型到软件调试的完整流程清单（Checklist）。这个清单非常细致，细致到连滤波器的截止频率选择范围、ADC的采样位数对系统稳定性的影响都做了量化的讨论。我根据书中建议的一个参数调整方案，应用到了我手头一个拖延已久的项目上，结果原本系统响应时间慢了200毫秒的问题，一下子就优化了下来。更让我感到惊喜的是，作者在讲解完核心原理后，会立刻附带一个“常见陷阱与规避策略”的模块。这部分内容简直是“避坑宝典”，它总结了大量项目实施过程中容易犯的、教科书上往往不会提及的实际操作错误，比如接地设计不良导致的电磁干扰，或者是因为时钟晶振漂移引起的定时误差。这种前瞻性的指导，极大地缩短了理论到实践的转化周期。

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这本书的语言风格介于学术论文和技术博客之间，保持了一种恰到好处的平衡，使得阅读体验非常顺畅和愉悦。它没有使用过于冗长和拗口的从句结构，句子多以陈述句为主，逻辑链条清晰可见，非常适合需要快速提取信息的专业人士。尤其欣赏作者在段落间的衔接处理，过渡自然流畅，仿佛是在进行一场连贯的深度对话，而不是冷冰冰的知识倾泻。比如，在从理论推导过渡到实际应用时，作者会使用类似“理解了这些数学基础后，现在让我们跳出现实的框架，看看如何在资源受限的环境中应用这些思想”这样的引导性语句，瞬间将读者的思维从抽象拉回具体。这种人性化的写作手法，极大地减少了阅读疲劳感，让人有动力一口气读完一个章节。总而言之，这本著作在信息密度和可读性之间找到了一个黄金分割点，它既能满足硬核技术爱好者的求知欲，也能让刚踏入该领域的学生感到亲切和友好。

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我花了整整一个周末的时间来研读这本书中关于“分布式数据同步机制”的那几个章节，坦白讲，一开始我有些担心，毕竟这个领域理论深奥，很多教材总是倾向于堆砌公式和晦涩的术语。然而，这本书的处理方式简直是教科书级别的“去复杂化”艺术。作者没有直接抛出复杂的数学模型，而是巧妙地引入了一系列非常贴近现实生活中的场景模拟，比如一个跨国企业不同时区数据库的数据一致性问题，或者是一个小型物联网系统中传感器数据延迟的处理。通过这些类比，原本抽象的“两阶段提交”和“Paxos算法”变得触手可及。让我印象深刻的是，作者在解释“活锁”和“死锁”区别时，使用了一种比喻——“两位客人同时想通过一个狭窄的门，但都坚持礼让对方，结果谁也过不去”。这种形象化的表达方式，远胜过枯燥的定义。而且，关键在于，这些解释的深度并没有因此牺牲，它依旧保持了学术的严谨性，只是构建了一个更容易理解的认知脚手架，让初学者可以稳步攀升，资深人士也能从中发现新的视角。

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