信号检测与估计课程的主要内容
信号检测与估计重点论述了信号的随机性及统计处理方法;概述了信号检测与估计的基本概念;扼要介绍了了信号检测与估计理论的基研知识,即随机变量、随机过程及其统计描述和主要统计特性,复随机过程及其统计描述,随机参量信号及其统计描述等;在论述信号统计检测基本概念的基础上,讨论了确知信号的最佳检测准则、判决式和性能分析,随机参量信号的统计检测,以及一般高斯信号和复信号的统计检测问题;在研究了匹配滤波器理论和随机过程的正交级数展开两个预备知识后,讨论了高斯白噪声中确知信号波形的检测、高斯有色噪声中确知信号波形的检测及高斯白噪声中随机参量信号波形的检测;还讨论了复信号波形的检测问题;重点讨论了信号参量的统计估计准则、估计量的构造和性质、非随机矢量函数的估计及信号波形中参量的估计;对线性最小均方误差估计和线性最小二乘估计导出了它们的递推算法公式,并简要讨论了非线性最小二乘估计问题;信号波形的估计问题,重点讨论了连续、离散维纳滤波器的设计,均方误差的计算,离散卡尔曼滤波的信号模型,利用正交投影及其引理导出的离散卡尔曼滤波递推算法公式、含义、递推计算方法、特点和性质及其扩展;还简要讨论了非线性离散状态估计问题;论述了噪声、杂波环境中信号的恒虚警率检测,可看作是信号检测与参量估计相结合的具体应用;本章还简要讨论了信号的非参量检测和稳健性检测的基本理论和方法
实际应用
随着现代通信理论、信息理论、计算机科学与技术及微电子技术等的飞速发展,随机信号统计处理的理论和技术也在向干扰环境更复杂、信号形式多样化、技术指标要求更高、应用范围越来越广的方向发展,并已广泛应用于电子信息系统、生物医学工程、航空航天系统工程、模式识别、自动控制等领域。
目前信息科技的迅猛发展已成为世界科技变革发生和发展的驱动力量。
在雷达、通信、声呐、遥控遥测、图像处理、自动控制等各种各样的应用信息系统中,信息传输的可靠性和真实性已经成为核心问题。
我们知道,在信息的传输与交换过程中,都是通过信号这一物理实体来实现的。
信号是信息的载荷者、传送者。
在信号产生和传输的过程中,必然受到各种干扰因素的影响,因而必须加以处理,才能提供给信息接收者使用。
由于被传输的信号本身和各种干扰往往具有随机性,信号处理设备必须进行统计分析,而这个统计分析的基本任务是检测信号(即判定某种信号是否存在)和估计携带信息的信号参量。
由此可知,信号检测与估计理论就是信号处理的统计理论,所要解决的问题是信息传输系统的基本问题,因而具有广泛的应用性。
MATLAB编程实践感想
MATLAB是由美国Math Works公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动
态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
在欧美等高校,MATLAB已经成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具;成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。
在设计研究单位和工业部门,MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。
在MATLAB编程的实践中,我觉得有以下几个思想:
一、语言简洁紧凑,使用方便灵活,库函数极其丰富。
MATLAB程序书写形式自由,利用其丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务,压缩了一切不必要的编程工作。
由于库函数都由本领域的专家编写,用户不必担心函数的可靠性。
可以说,用MATLAB进行科技开发是站在专家的肩膀上。
二、运算符丰富。
由于MATLAB是用C语言编写的,MATLAB提供了和C语言几乎一样多的运算符,灵活使用MATLAB的运算符将使程序变得极为简短。
三、MATLAB既具有结构化的控制语句(如for循环、while循环、break语句和if语句),又有面向对象编程的特性。
四、语法限制不严格,程序设计自由度大。
例如,在MATLAB里,用户无需对矩阵预定义就可使用。
五、程序的可移植性很好,基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。
六、MATLAB的图形功能强大。
另外,MATLA有一个功能强大的工具箱。
工具箱又可分为两类:功能性工具箱和学科性工具箱。
功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能。
功能性工具箱能用于多种学科。
而学科性工具箱是专业性比较强的,如control、toolbox、signal processing toolbox、communication toolbox等。
这些工具箱都是由该领域内的学术水平很高的专家编写的,所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序,而直接进行高、精、尖的研究。
MATLAB最强大的功能是数值运算功能和绘图功能。
其中,MATLAB的数值运算的功能包括:数值运算的功能、创建矩阵、矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计、线性插值、函数优化、微分方程的数值解。
进入MATLAB之后,会看到一个MATLAB Command Window,称为命令窗,它是最主要的窗口,既是键入命令也是显示计算结果的地方。
另外还有一个编程窗,专门用来编辑应用程序。
还有一个主窗口,用来记录已使用过的历史命令和已打开的目录,方便使用者查找。
如果绘图还会自动弹出一个绘图窗,专门用来显示绘制的图形。
MATLAB一般有3种进行计算的方法,第1种就如同使用计算器,直接输入数值和运算符,立即从屏幕上获得结果。
第2种先对变量赋值,然后再输入由变量
构成的表达式,也可立即获得结果。
第3种,就是采用编程的方法来解决较复杂的,诸如含有判断、循环、迭代、递归等算法的较复杂的问题。
上述方法中,第2和第3包括了数组和矩阵运算,只要定义了数组和矩阵变量,就可以如同普通代数运算一样直接用变量进行数学运算,十分方便。
MATLAB不仅有强大的运算功能,它还有强大的绘图功能,在MATLAB中,有二维曲线绘图命令plot和三维曲线绘图命令plot3。
plot命令的基本格式是:plot(x数组, y数组,‘颜色图标’),如需要在同一图中画多根曲线,只需依照此基本格式往后追加其他的x和y的数组即可。
其中颜色图标有相应的英文缩写,如:红(r)、绿(g)、蓝(b)、黄(y)等等。
想要画出的曲线什么颜色就选择相应的英文缩写字母即可。
画图过程中,也可以运用相应的命令xlabel、ylabel、title等分别在x轴上、y轴上以及题头上加上文字说明。
MATLAB的一些函数绘图命令有:极坐标图(polar)、直方图(bar)、区域图(area)、饼图(pie)等等。
plot3命令用来画一个三维的曲线,它的格式类似plot,只是增加了z方向的数据。
其基本用法是plot3(X,Y,Z,’颜色图标’),其作图方法基本与二维作图一样。
如果要画一个三维曲面,则要用到meshgrid、mesh和surf命令。
先用meshgrid产生x-y平面的二维的网格数据,再由这个二维的网格求出一组相应的Z轴的数据,然后可进行三维曲面的绘制。