第1章 信號處理仿真與應用概述 1
1.1 引言 2
1.2 MATLAB信號處理工具箱 2
1.2.1 Signal Processing Toolbox 3
1.2.2 DSP System Toolbox 4
1.3 Python信號處理工具箱 5
1.3.1 Python簡介 5
1.3.2 Python庫簡介 5
1.3.3 PySPT簡介 5
1.4 Syslab信號處理工具箱 6
1.4.1 Syslab簡介 6
1.4.2 Julia簡介 6
1.4.3 Syslab信號處理工具箱的功能概況 6
第2章 MWORKS概述 10
2.1 MWORKS科學計算和系統(tǒng)建模仿真 11
2.1.1 科學計算環(huán)境Syslab 11
2.1.2 系統(tǒng)建模仿真環(huán)境Sysplorer 14
2.1.3 系統(tǒng)協(xié)同建模與模型數(shù)據(jù)管理環(huán)境Syslink 15
2.1.4 工具箱Toolbox 16
2.1.5 多領域工業(yè)模型庫Library 18
2.2 Julia編程基礎 19
2.2.1 變量 19
2.2.2 數(shù)組 20
2.2.3 函數(shù) 21
2.2.4 控制流 25
2.2.5 類型 26
2.2.6 數(shù)據(jù)可視化 28
2.2.7 外部函數(shù)調(diào)用 31
2.3 Syslab基本功能 34
2.3.1 Syslab簡介 34
2.3.2 軟件界面 34
2.3.3 工具箱加載 37
2.3.4 腳本創(chuàng)建 39
2.3.5 腳本調(diào)試 40
2.3.6 結果后處理 41
第3章 信號生成和預處理 45
3.1 平滑和去噪 46
3.1.1 函數(shù) 46
3.1.2 信號平滑處理 49
3.1.3 對數(shù)據(jù)去趨勢 62
3.1.4 從信號中去除60Hz干擾 63
3.1.5 去除信號中的峰值 65
3.2 波形生成 66
3.2.1 函數(shù) 66
3.2.2 創(chuàng)建均勻和非均勻時間向量 68
3.2.3 時間向量和正弦波 70
3.2.4 脈沖函數(shù)、階躍函數(shù)和斜坡函數(shù) 70
3.2.5 常見的周期性波形 73
3.2.6 常見的非周期性波形 75
3.2.7 pulstran函數(shù) 77
3.2.8 sinc函數(shù) 78
第4章 測量和特征提取 79
4.1 描述性統(tǒng)計量 80
4.1.1 測量信號相似性 80
4.1.2 確定峰寬 83
4.1.3 周期性波形的均方根值 86
4.1.4 在數(shù)據(jù)中查找峰值 87
4.2 脈沖和躍遷指標 90
4.2.1 脈沖和躍遷特征的測量 90
4.2.2 矩形脈沖波形的占空比 94
第5章 變換、相關性和建模 96
5.1 變換 97
5.1.1 函數(shù) 97
5.1.2 離散傅里葉變換 100
5.1.3 Chirp Z變換 103
5.1.4 離散余弦變換 105
5.1.5 用于語音信號壓縮的DCT 106
5.1.6 Hilbert變換 108
5.1.7 余弦解析信號 109
5.1.8 Hilbert變換與瞬時頻率 110
5.1.9 倒頻譜分析 112
5.2 相關性和卷積 114
5.2.1 函數(shù) 114
5.2.2 具有自相關的殘差分析 118
5.2.3 對齊兩個簡單信號 121
5.2.4 將信號與不同開始時間對齊 125
5.2.5 使用互相關對齊信號 127
5.2.6 使用自相關求周期性 130
5.2.7 回聲抵消 132
5.2.8 多通道輸入的互相關 135
5.2.9 樣本自相關的置信區(qū)間 137
5.2.10 指數(shù)序列的自相關函數(shù) 139
5.2.11 移動平均過程的自相關 141
5.2.12 兩個移動平均過程的互相關 143
5.2.13 噪聲中延遲信號的互相關 144
5.2.14 相位滯后正弦波的互相關 145
5.2.15 線性卷積和循環(huán)卷積 146
第6章 數(shù)字和模擬濾波器 149
6.1 數(shù)字濾波器設計 150
6.1.1 函數(shù) 150
6.1.2 IIR濾波器設計 152
6.1.3 FIR濾波器設計 156
6.2 數(shù)字濾波器分析 161
6.2.1 函數(shù) 161
6.2.2 相位響應 163
6.2.3 零極點分析 165
6.2.4 脈沖響應 166
6.3 數(shù)字濾波 168
6.3.1 函數(shù) 168
6.3.2 數(shù)字濾波實踐 170
6.4 多采樣頻率信號處理 170
6.4.1 函數(shù) 170
6.4.2 重建缺失的數(shù)據(jù) 173
6.4.3 下采樣——信號相位 176
6.4.4 下采樣——混疊 179
6.4.5 在下采樣前進行濾波 182
6.5 模擬濾波器 183
6.5.1 函數(shù) 183
6.5.2 模擬IIR低通濾波器的比較 186
第7章 頻譜分析 188
7.1 頻譜估計 189
7.1.1 函數(shù) 189
7.1.2 使用FFT獲得功率譜密度估計 192
7.1.3 頻域線性回歸 197
7.1.4 檢測噪聲中的失真信號 202
7.1.5 幅度估計和填零 205
7.1.6 比較兩個信號的頻率成分 208
7.1.7 交叉頻譜和幅值平方相干性 209
7.2 子空間方法 211
7.3 加窗法 213
7.3.1 函數(shù) 213
7.3.2 切比雪夫窗 216
第8章 綜合實驗案例 218
8.1 手機MEMS傳感器 219
8.2 SensorLog軟件 219
8.3 數(shù)據(jù)采集 219
8.4 數(shù)據(jù)處理 220
8.4.1 加速度數(shù)據(jù)處理 220
8.4.2 陀螺儀數(shù)據(jù)處理 229
8.4.3 磁力計數(shù)據(jù)處理 235
8.4.4 位置數(shù)據(jù)處理 237
8.4.5 朝向數(shù)據(jù)處理 240
8.4.6 無偏性設備運動數(shù)據(jù)處理 243
8.4.7 聲音分貝數(shù)據(jù)處理 250
8.4.8 相對高度數(shù)據(jù)處理 252
8.4.9 壓強數(shù)據(jù)處理 255
8.4.10 位置數(shù)據(jù)可視化 257
8.4.11 運動姿態(tài)估計 260