本書是關於譜估計理論與套用的專著，本書以全新的視角，基於信號子空間與噪聲子空間理論，系統、全面地介紹了經典譜估計與現代譜估計。本書闡述本著容易理解與自學，注重理論與套用結合。是一本與國際前沿科學接軌的學術著作，可供電子、通信、自動化、計算機等各類學科有關教師、研究生、本科生和科技人員教學、自學或進修之用。
基本介紹
- 書名：頻譜估計理論與套用
- 作者：李冬海 趙擁軍 劉向明 關秀芬
- ISBN：9787560633039
- 定價：24.
- 出版社：西安電子科技大學出版社
- 出版時間：2014-05-01
內容提要,前言,
內容提要
譜估計是現代信號處理的重要內容，廣泛套用於通信、雷達、聲納、醫學等領域中的信號處理。本書以全新的視角，基於信號子空間與噪聲子空間理論，系統、全面地介紹了經典譜估計與現代譜估計。全書共分5篇21章，內容包括經典譜估計、基於濾波的譜估計、信號模型與向量子空間基礎、基於信號子空間譜估計、基於噪聲子空間譜估計。本書既有從“數”上嚴格的數學推導，也有直接從上“形”的理解，做到“數”與“形”的統一。本書把各種估計方法歸結於信號子空間方法與噪聲子空間方法，做到了估計方法的大一統。
本書是關於譜估計理論與套用的專著，本書闡述本著容易理解與自學，注重理論與套用結合。是一本與國際前沿科學接軌的學術著作，可供電子、通信、自動化、計算機等各類學科有關教師、研究生、本科生和科技人員教學、自學或進修之用。
前言
信號頻譜是信號處理中是一個非常重要的概念，信號頻譜估計是信號處理的重要組成部分。現代頻譜估計技術可以大大改善頻率估計精度、頻率分辨力及其它相關參數估計精度，頻譜分析在通信、雷達、聲吶、地震勘探、震動工程、氣象、射電天文以及醫學成像等諸多軍事和國民經濟領域得到了廣泛的套用。
譜估計是信號處理研究的傳統領域，在這方面有很多專著。本書旨在從向量空間角度詮釋譜估計；希望把簡單問題複雜化，揭示簡單問題的深刻涵義；也希望把複雜理論簡單化，為揭示理論的本質。這是作者的出發點，由於作者水平有限，只能力求做到，不當之處敬請讀者評判指正。
本書以全新的視角，基於信號子空間與噪聲子空間理論，系統、全面地介紹了經典譜估計與現代譜估計。全書共分5篇21章。
第一篇討論了經典譜估計（第一至第五章）。本篇引入“觀測數據向量”與“頻率向量”，從向量關係角度詮釋頻譜，按照向量幾何關係，頻譜表示為“觀測數據向量”在各個“頻率向量”的投影。
第二篇討論了基於濾波的譜估計（第六章至第九章）。濾波與譜估計是信號處理的兩大內容，兩者有著密切的聯繫。測量信號通過不同頻點濾波器輸出的大小，就可以得到輸出大小與頻率的關係，即頻譜。
第三篇討論了信號模型與向量子空間基礎（第十至十四章）。本書討論的頻譜估計方法都可以歸結為基於信號子空間譜估計與基於噪聲子空間譜估計，因此在此篇討論了向量空間基礎及信號子空間與噪聲子空間概念。
第四篇討論了基於信號子空間譜估計（第十五至十七章）。第一篇分析過頻譜表示為“觀測數據向量”在各個“頻率向量”的投影。按照空間理論，傅立葉變換是在一個“頻率向量”張成的一維信號子空間投影得出的譜估計，而在多個“頻率向量”張成的多維信號子空間投影會得出新的譜估計表達式。
第五篇討論了基於噪聲子空間譜估計（第十八至二十一章）。除了按照在信號子空間投影最大得出譜估計方法外，也可按照在噪聲子空間投影最小得出基於噪聲子空間的譜估計。
本書不求章節內容在數量上的匹配，只求章節內容的完整性與對稱性，並儘量把知識點章節化、條目化，以方便讀者對比、理解與記憶。本書闡述本著容易理解與自學，力求通俗易懂，也注重概念的物理意義，注重理論與套用結合。本書力求說明不同估計方法的內在聯繫，本書做到如下四個統一。
1.估計方法的統一
本書把各種估計方法歸結到信號子空間方法與噪聲子空間方法，做到了估計方法的大一統。
2.譜估計與濾波的統一
本書把譜估計與濾波結合一起，他們是一個數學模型下的兩個問題，是相互關聯，做到了頻譜估計與濾波的統一。
3.數與形的統一
本書既有從“數”上嚴格的數學推導，也有直接從“形”上的理解，做到“數”與“形”的統一。
4.數學模型的統一
本書建立完整統一的譜估計數學模型，不同的數學模型對應不同的估計方法，做到了數學模型的統一。
本書的編寫，主要參考了張賢達“矩陣分析與套用”，(美)James Tsui“寬頻數字接收機”，王永良等“空間譜估計理論與算法”三本專著，“寬頻數字接收機”的通俗易懂，“空間譜估計理論與算法”的深度與廣度，“矩陣分析與套用”的基礎理論，都給了我們很大啟發和幫助，使我們受益匪淺，感謝他們對學術的貢獻。編寫過程也是學習的過程，編寫此書，歷時3年多，經歷過順利時候的興奮，也經歷過困難時候的沮喪。
本書由原解放軍信息工程大學副教授、現任河南黃河科技學院副教授李冬海統籌編寫，參編人員主要有解放軍信息工程大學的趙擁軍、劉向明、胡德秀、趙闖、陳世文、周莉莉及河南黃河科技學院關秀芬教授、河南質量工程職業學院郭國選副教授，其中李冬海編寫了第一章、第六章、第七章、第十四章、第十五章、第十六章，趙擁軍編寫了第十一章、第十二章、第十三章，劉向明編寫了第八章、第九章、第十章，關秀芬編寫了第十七章、第十八章、第十九章，趙闖編寫了第二章、第三章，陳世文編寫了第四章、第五章，郭國選編寫了第二十章、第二十一章，胡德秀、周莉莉審閱並修改了全部內容。
本書的編寫得到了同事孟凡坤副教授、黃潔副教授、王峰副教授等同事的幫助和鼓勵，也得到了博士生劉成城的幫助，得到鄭州市嵌入式系統套用技術重點實驗室（編號：121PYFZX177）資助，另外與研究生應文、張光輝、陳暉、霍光、陳輝、高強、李晶、劉亞奇、曾陽帆經常討論遇到的學術問題，並在此一併感謝他們。
編者
2013年6月
