Computer Explorations in Signals and Systems Using Matlab pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Pearson

作者:John R. Buck

出品人:

页数:207

译者:

出版时间:2001-10-4

价格:USD 53.40

装帧:Paperback

isbn号码:9780130421555

丛书系列:

图书标签:

信号与系统
Matlab
计算机探索
信号处理
系统分析
工程数学
数值计算
控制系统
通信系统
本科教材

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具体描述

For undergraduate courses on Signals and Linear Systems. This book contains a comprehensive set of computer exercises of varying levels of difficulty covering the fundamentals of signals and systems. The exercises require the reader to compare answers they compute in MATLAB(R) with results and predictions made based on their understanding of the material. The book is compatible with any introductory course or text on signals and systems.

信号与系统领域的深度探索与实践指南书名：信号处理与系统分析前沿方法作者： [此处可假设一位资深教授或行业专家的名字] 出版社： [此处可假设一家知名的技术或学术出版社的名称] --- 导言：超越基础，聚焦现代应用本书旨在为信号处理、系统理论及其相关工程领域的研究人员、高级工程师和研究生提供一个深入、全面的知识框架，重点关注当前学术界和工业界最前沿的理论进展、计算方法和实际应用挑战。本书并未重复基础信号与系统课程中的标准内容，而是直接切入复杂系统的建模、非线性分析、先进滤波技术以及大规模数据的处理策略。我们的目标是构建一座连接经典理论与尖端实践的桥梁，使读者能够熟练掌握解决当代工程难题所需的复杂工具箱。第一部分：高级系统建模与分析第一章：状态空间方法的精深拓展本章从经典状态空间表示出发，迅速过渡到更具挑战性的领域：随机系统建模与卡尔曼滤波族的深化研究。我们将详细探讨扩展卡尔曼滤波器（EKF）、无迹卡尔曼滤波器（UKF）以及粒子滤波（PF）在非线性估计中的性能比较与应用限制。重点分析了高维系统中状态观测器的设计鲁棒性，并引入了滑动模式控制（SMC）与状态估计的结合，以应对模型不确定性。第二章：非线性动力学与混沌分析抛弃线性假设，本章深入探讨了非线性系统的行为特征。我们首先回顾了李雅普诺夫稳定性理论，并将其扩展至更一般的函数空间。核心内容包括：分岔理论（如Hopf分岔、鞍结分岔）在系统稳定性转变中的作用，庞加莱截面技术用于分析周期性和准周期运动，以及吸引子（Strange Attractors）的识别与定量分析。针对工程中的实际非线性系统，如相控阵雷达中的饱和效应或生物医学信号中的非线性振荡，提供了基于小波和相空间重构的实用分析工具。第三章：多速率系统与欠采样技术针对现代通信和传感器网络中日益增长的数据速率需求，本章专注于多速率信号处理。内容涵盖了抽取与插值理论的精确数学推导，特别是基于拟阵理论（Matroid Theory）的优化采样策略。我们详细介绍了欠采样接收机的设计原理，包括亚奈奎斯特采样中信号重建的条件，以及如何在欠采样带宽内有效地抑制混叠效应（Aliasing Cancellation）。对于周期性或准周期信号，本章还探讨了基于同构映射的周期信号恢复算法。第二部分：现代滤波与估计理论第四章：自适应滤波与最小二乘迭代本章聚焦于系统参数随时间变化的场景。标准的最小均方误差（LMS）算法被提升至递归最小二乘（RLS）及其正则化版本。我们深入分析了RLS算法的收敛速度、稳态误差，并讨论了其在计算资源受限环境下的优化方法，例如基于快速算法（Fast Algorithms）的实现。此外，本章详细介绍了维度自适应滤波，即滤波器阶数（或内存长度）根据数据特性动态调整的机制。第五章：最优线性变换与稀疏表示超越傅里叶变换，本章聚焦于字典学习与稀疏表示。读者将学习如何利用过完备字典（Overcomplete Dictionaries）对复杂信号（如图像、语音或地震数据）进行最优稀疏近似。核心内容包括：正交匹配追踪（OMP）、迭代阈值算法（ISTA）及其加速版本（FISTA）。此外，本章还探讨了压缩感知（Compressed Sensing）的理论基础，特别是高斯随机矩阵在保证信号恢复保真度方面的关键作用。第六章：矩阵分解与高阶统计量分析针对多输入多输出（MIMO）系统和多通道信号，本章侧重于高维数据分解技术。主要内容包括：独立成分分析（ICA）的多种算法（如FastICA）及其在盲源分离中的应用。我们详细分析了张量分解（如Tucker分解和CP分解）如何用于处理三维或更高维度的信号数据，并讨论了它们在特征提取和噪声抑制中的优势，尤其是在多传感器融合场景下的应用。第三部分：计算方法与前沿应用第七章：时频分析的高级工具本书对传统短时傅里叶变换（STFT）的局限性进行了批判性分析，并引入了Wigner-Ville 分布（WVD）及其平滑技术，以解决交叉项问题。核心内容转向小波变换族群的深入理解：连续小波变换（CWT）用于细节分析，以及离散小波变换（DWT）在多分辨率分析中的应用。本章还介绍了分数阶傅里叶变换（FRFT），探讨其在处理线性调频信号和非平稳信号中的独特能力。第八章：基于计算的优化与凸优化在信号处理中的地位本章是连接理论与大规模计算的关键。我们将信号处理问题（如逆问题、反卷积、稀疏恢复）转化为凸优化问题。内容覆盖：拉格朗日对偶理论、内点法的基础，以及高效求解器（如次梯度法和ADMM——交替方向乘子法）的应用。读者将学会如何利用这些优化框架来设计稳健的去噪器和逆滤波算法，以应对病态矩阵问题。第九章：深度学习在信号分析中的融合视角本章探讨了信号处理与现代深度学习模型的交叉点。我们不只是将深度网络视为黑箱，而是分析其内在的可解释性。内容包括：卷积神经网络（CNN）作为一种新型的自适应滤波器组的构建原理，循环神经网络（RNN）/长短期记忆网络（LSTM）在时间序列预测中的结构优势。此外，还讨论了生成对抗网络（GANs）在合成逼真信号样本和增强数据稀疏性方面的潜力。总结与展望本书的结构旨在确保读者不仅理解每个概念的数学原理，还能掌握其在实际系统中的工程实现。通过对状态空间法的深化、非线性系统的剖析、以及对先进优化和学习方法的整合，本书为信号与系统领域的研究人员提供了超越传统教材的知识深度和广度，是迈向高级研究和复杂系统工程的必备参考书。 ---