河南大學(xué)信號(hào)與系統(tǒng)緒論.ppt

Signals and Systems,Signals and Systems,總學(xué)時(shí)：83；其中課內(nèi)學(xué)時(shí)68；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)15；,學(xué)分： 4,適用專業(yè): 信息工程、自動(dòng)化,使用教材：Signals and Systems （美）A.V.Oppenheim 等著（第二版），劉樹棠譯，西安交通大學(xué)出版社，1998年3月,教師：金勇,緒 論,緒論要解決的問(wèn)題： 本課程要研究的問(wèn)題是什么？ 本課程的任務(wù)和地位。 為什么要學(xué)習(xí)該課程？ 怎樣才能學(xué)好該課程？,信息的獲取、交換、傳輸、處理、存儲(chǔ)、再現(xiàn)、控制與利用等。,一切信息活動(dòng)都離不開信號(hào)與系統(tǒng)的作用。,信息時(shí)代的特征,用信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的理論和手段來(lái)解決科學(xué)、工程和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。,信息活動(dòng)是指,信號(hào)與系統(tǒng)的概念出現(xiàn)在范圍相當(dāng)廣泛的各種領(lǐng)域，信號(hào)與系統(tǒng)的思想在很多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域起著很重要的作用。如：通信、航空航天、電路設(shè)計(jì)、生物工程、聲學(xué)、地震學(xué)、語(yǔ)音和圖象處理、能源產(chǎn)生與分配、化工過(guò)程控制、工業(yè)自動(dòng)化等等。,一. 信號(hào)與系統(tǒng)的概念,雖然在不同領(lǐng)域所表現(xiàn)出的信號(hào)與系統(tǒng)的物理性質(zhì)不同，但有兩個(gè)基本點(diǎn)是共同的，即：,1. 信號(hào)總是作為一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立變量（自變量）的函數(shù)而出現(xiàn)，并攜帶著某些物理現(xiàn)象或物理性質(zhì)的相關(guān)信息。,正弦波信號(hào),心電圖信號(hào),2. 系統(tǒng)總會(huì)對(duì)給定的信號(hào)作出響應(yīng)，產(chǎn)生另一個(gè)信號(hào)或另外的幾個(gè)信號(hào)。,幾個(gè)基本概念：,1. 信息：是指存在于客觀世界的一種事物形象，一般泛指消息、情報(bào)、數(shù)據(jù)、指令等有關(guān)周圍環(huán)境的知識(shí)。凡是物質(zhì)的形態(tài)、特性在時(shí)間或空間上的變化，及人類的各種社會(huì)活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生信息。人類通過(guò)自己的感覺(jué)器官?gòu)目陀^世界獲取各種信息。,2. 消息：是用來(lái)表達(dá)信息的某種客觀對(duì)象。如電報(bào)報(bào)文、電視圖象、火光、聲音、文字、圖表、數(shù)字等等。,3. 信號(hào)：是消息的表現(xiàn)形式，消息是信號(hào)的具體內(nèi)容。信號(hào)通常表現(xiàn)為隨自變量變化的物理量。如聲、光、電、溫度、力、速度等。,4. 系統(tǒng)：是由若干相互作用和相互依賴的事物組合而成的具有特定功能的整體。它是一個(gè)非常廣泛的概念。系統(tǒng)可以是物理的，也可以是非物理的。系統(tǒng)可以很簡(jiǎn)單，也可以很復(fù)雜。,例如：一個(gè)RC電路是一個(gè)系統(tǒng)，一架照相機(jī)、電視機(jī)、汽車、輸變電網(wǎng)、交通網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)、導(dǎo)彈防御控制系統(tǒng)等都是物理的系統(tǒng)；一個(gè)政府的經(jīng)濟(jì)決策支持過(guò)程、企業(yè)的管理調(diào)控體系、國(guó)家的司法體系、金融財(cái)政體系也是一個(gè)系統(tǒng)，只不過(guò)是非物理的系統(tǒng)。,因此，系統(tǒng)的概念是非常廣泛的。系統(tǒng)分析的理論與方法當(dāng)然也是極其重要的。,二. 本課程所涉及的內(nèi)容,兩大模塊：信號(hào)分析、系統(tǒng)分析,研究對(duì)象：確知信號(hào)與線性時(shí)不變系統(tǒng) （Linear Time- Invariant System ),信號(hào)分析法時(shí)域分析；頻域分析；變換域分析（包括S域和Z域）；,系統(tǒng)分析法時(shí)域分析；頻域分析；變換域分析（包括S域和Z域） ；,以信號(hào)分析為基礎(chǔ)，建立分析LTI系統(tǒng)的相應(yīng)方法：,以信號(hào)分解為核心思想，研究確知信號(hào)的分析方法：,信號(hào)與系統(tǒng)的分類,連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào),連續(xù)時(shí)間信號(hào)自變量連續(xù)變化的信號(hào)，信號(hào)本身可以有間斷點(diǎn)。,離散時(shí)間信號(hào)只在某些離散的時(shí)間點(diǎn)上才有定義的信號(hào)，本質(zhì)上是一串有序的數(shù)值，也稱為序列。,這兩類信號(hào)都是自然界客觀存在的。,2. 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與離散時(shí)間系統(tǒng),如果一個(gè)系統(tǒng)的輸入是連續(xù)時(shí)間信號(hào)，輸出響應(yīng)也是連續(xù)時(shí)間信號(hào)，則稱該系統(tǒng)是連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)。如果系統(tǒng)的輸入與輸出都是離散時(shí)間信號(hào)，則稱該系統(tǒng)是離散時(shí)間系統(tǒng)。,長(zhǎng)期以來(lái)，連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)在物理學(xué)、近代電路理論、通信系統(tǒng)等方面有很深的淵源。,而離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)方法卻在數(shù)值分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)以及與經(jīng)濟(jì)學(xué)、人口統(tǒng)計(jì)學(xué)有關(guān)的數(shù)據(jù)分析、時(shí)間序列分析中有很深的根基。,隨著計(jì)算機(jī)、集成電路、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用時(shí)間樣本來(lái)表示和處理連續(xù)時(shí)間信號(hào)，顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn)，促使這兩大類信號(hào)與系統(tǒng)分析的理論與方法越來(lái)越緊密地交織在一起。,三.信號(hào)與系統(tǒng)課程的任務(wù)與地位,建立確知信號(hào)分析的理論與方法； 建立LTI系統(tǒng)分析的理論與方法； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)；,本課程將并行地討論這兩大類信號(hào)與系統(tǒng)的分析。,信號(hào)與系統(tǒng)是電氣信息類各專業(yè)的核心課程。,信號(hào)與系統(tǒng)方面的課程不僅是工程教育中一門最基本的課程，而且能夠成為工程類學(xué)生在大學(xué)教育階段所修課程中最有得益而又引人入勝和最有用處的一門課程。,作為該課程核心的基本概念和方法，對(duì)所有工程類專業(yè)都是很重要的。信號(hào)與系統(tǒng)分析方法的應(yīng)用范圍一直在不斷擴(kuò)大。,四. 信號(hào)與系統(tǒng)分析的主要應(yīng)用領(lǐng)域,信號(hào)與系統(tǒng)分析的一個(gè)目的是研究系統(tǒng)對(duì)給定輸入信號(hào)所產(chǎn)生的輸出響應(yīng)。,信號(hào)處理、圖象恢復(fù)與增強(qiáng)、噪聲抑制等；,通信、電路設(shè)計(jì)、生物工程、遠(yuǎn)程醫(yī)療等；,另一個(gè)目的是研究為了使給定輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后，其輸出響應(yīng)符合人們的希望或要求，系統(tǒng)應(yīng)該具有什么樣的特性，進(jìn)而設(shè)計(jì)出該系統(tǒng)。,工業(yè)控制、化工過(guò)程控制、資源遙感、地震預(yù)報(bào)、測(cè)控導(dǎo)航與制導(dǎo)、人工智能、高效農(nóng)業(yè)、交通監(jiān)控等；,經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)、財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)、股市分析等；,直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng),五.學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)課程的目標(biāo)與方法,1.強(qiáng)烈建議擁有自己的計(jì)算機(jī)。 2.規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)目的（考研？工程？）。 3.由填鴨式學(xué)習(xí)到自主學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。 4.一定要會(huì)使用matlab。 5.好老師，Google,維基（zh.wikipedia.org ）， 哈哈，自己是最好的老師 6.這個(gè)世界上，愛(ài)和恨都是有源頭的，萬(wàn)事開頭難,參考學(xué)時(shí)分配,緒論： 1學(xué)時(shí) 第一章：5學(xué)時(shí) 第二章：8學(xué)時(shí) 第三章：6學(xué)時(shí) 第四章：4學(xué)時(shí) 第五章：2學(xué)時(shí),第六章：4學(xué)時(shí) 第七章：4學(xué)時(shí) 第八章：2學(xué)時(shí) 第九章：6學(xué)時(shí) 第十章：6學(xué)時(shí),總計(jì)：授課48學(xué)時(shí)，習(xí)題課4學(xué)時(shí)，復(fù)習(xí)2學(xué)時(shí),參考書目錄,A.V.Oppenheim, A.S.Willsky with I.T.Young. Signals and Systems. Prentice-Hall. Inc. 1997. 鄭君里、楊為理. 信號(hào)與系統(tǒng)清華大學(xué)出版社, 1999.,