信號(hào)分析與處理及_matlab_基礎(chǔ)知識(shí)

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1、信號(hào)分析與處理及MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)信號(hào)（Signal）一般都是隨某一個(gè)或某幾個(gè)獨(dú)立變量的變化而變化的，例如，溫度、壓力、聲音，還有股票市場(chǎng)的日收盤(pán)指數(shù)等，這些信號(hào)都是隨時(shí)間的變化而變化的，還有一些信號(hào)，例如在研究地球結(jié)構(gòu)時(shí)，地下某處的密度就是隨著海拔高度的變化而變化的。一幅圖片中的每一個(gè)像素點(diǎn)的位置取決于兩個(gè)坐標(biāo)軸，即橫軸和縱軸，因此，圖像信號(hào)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立變量。在《信號(hào)分析與處理》課程中，我們只關(guān)注這種只有一個(gè)獨(dú)立變量（Independentvariable）的信號(hào)，并且把這個(gè)獨(dú)立變量統(tǒng)稱(chēng)為時(shí)間變

2、量（Timevariable），不管這個(gè)獨(dú)立變量是否是時(shí)間變量。在自然界中，大多數(shù)信號(hào)的時(shí)間變量都是連續(xù)變化的，因此這種信號(hào)被稱(chēng)為連續(xù)時(shí)間信號(hào)（Continuous-TimeSignals）或模擬信號(hào)（AnalogSignals），例如前面提到的溫度、壓力和聲音信號(hào)就是連續(xù)時(shí)間信號(hào)的例子。但是，還有一些信號(hào)的獨(dú)立時(shí)間變量是離散變化的，這種信號(hào)稱(chēng)為離散時(shí)間信號(hào)。前面提到的股票市場(chǎng)的日收盤(pán)指數(shù)，由于相鄰兩個(gè)交易日的日收盤(pán)指數(shù)相隔24小時(shí)，這意味著日收盤(pán)指數(shù)的時(shí)間變量是不連續(xù)的，因此日收盤(pán)指數(shù)是離散時(shí)間信號(hào)。而系統(tǒng)則

3、用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算或處理，或者從信號(hào)中提取有用的信息，或者濾出信號(hào)中某些無(wú)用的成分，如濾波，從而產(chǎn)生人們所希望的新的信號(hào)。系統(tǒng)通常是由若干部件或單元組成的一個(gè)整體。系統(tǒng)可分為很多不同的類(lèi)型，例如，根據(jù)系統(tǒng)所處理的信號(hào)的不同，系統(tǒng)可分為連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)所具有的不同性質(zhì)，系統(tǒng)又可分為因果系統(tǒng)和非因果系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)和不穩(wěn)定系統(tǒng)、線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)、時(shí)變系統(tǒng)）和時(shí)不變系統(tǒng)等等。通常，我們所分析的系統(tǒng)只是所謂的線性時(shí)不變系統(tǒng)，這種系統(tǒng)同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)重要的基本性質(zhì)，那就是線性性和時(shí)不變性，通常稱(chēng)為線性時(shí)

4、不變（LTI）系統(tǒng)。1.信號(hào)的時(shí)域表示方法1.1將信號(hào)表示成獨(dú)立時(shí)間變量的函數(shù)例如x(t)=sin(ωt)和x[n]=n(0.5)nu[n]分別表示一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)和一個(gè)離散時(shí)間信號(hào)。在MATLAB中有許多內(nèi)部函數(shù)，可以直接完成信號(hào)的這種表達(dá)，例如：sin()：正弦信號(hào)cos()：余弦信號(hào)exp()：指數(shù)信號(hào)1.2用信號(hào)的波形圖來(lái)描述信號(hào)用函數(shù)曲線表示一個(gè)信號(hào)，下圖就是一個(gè)連續(xù)時(shí)間信號(hào)和一個(gè)離散時(shí)間信號(hào)1的波形圖。1.3將信號(hào)用一個(gè)數(shù)據(jù)序列來(lái)表示對(duì)于離散時(shí)間信號(hào)，還可以表示成一個(gè)數(shù)的序列，例如：x[n]={..

5、..，0.1，1.1，-1.2，0，1.3，….}↑n=0上述三種信號(hào)的描述方法是經(jīng)常要使用的。2.MATLAB及其操作簡(jiǎn)述2.1MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB是由美國(guó)MathWorks公司推出的軟件產(chǎn)品。MATLAB是“MatricLaboratory”的縮寫(xiě)，意及“矩陣實(shí)驗(yàn)室”。MATLAB是一完整的并可擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)環(huán)境，是一種進(jìn)行科學(xué)和工程計(jì)算的交互式程序語(yǔ)言。它的基本數(shù)據(jù)單元是不需要指定維數(shù)的矩陣，它可直接用于表達(dá)數(shù)學(xué)的算式和技術(shù)概念，而普通的高級(jí)語(yǔ)言只能對(duì)一個(gè)個(gè)具體的數(shù)據(jù)單元進(jìn)行操作。因此，解決同樣的

6、數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，使用MATLAB要比使用Basic、Fortran和C語(yǔ)言等提高效率許多倍。許多人贊譽(yù)它為萬(wàn)能的數(shù)學(xué)“演算紙”。MATLAB采用開(kāi)放式的環(huán)境，你可以讀到它的算法，并能改變當(dāng)前的函數(shù)或增添你自己編寫(xiě)的函數(shù)。在歐美的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)中，MATLAB是一種非常流行的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，許多重要的學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表的論文均是用MATLAB來(lái)分析計(jì)算以及繪制出各種圖形。它還是一種有利的教學(xué)工具，它在大學(xué)的線性代數(shù)課程以及其它領(lǐng)域的高一級(jí)課程的教學(xué)中，已成為標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)工具。最初的MATLAB是用FORTRAN編寫(xiě)的，在DO

7、S環(huán)境下運(yùn)行。新版的MATLAB是C語(yǔ)言編寫(xiě)的高度集成系統(tǒng)。它在幾乎所有流行的計(jì)算機(jī)機(jī)種，諸如PC、MACINTOSH、SUN、VAX上都有相應(yīng)的MATLAB版本。新版的MATLAB增強(qiáng)了圖形處2理功能，并在WINDOWS環(huán)境下運(yùn)行。現(xiàn)今，MATLAB的發(fā)展已大大超出了“矩陣實(shí)驗(yàn)室”的范圍，在許多國(guó)際一流專(zhuān)家學(xué)者的支持下，MathsWorks公司還為MATLAB配備了涉及到自動(dòng)控制、信息處理、計(jì)算機(jī)仿真等種類(lèi)繁多的工具箱（ToolBox），這些工具箱有數(shù)理統(tǒng)計(jì)、信號(hào)處理、系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)化、穩(wěn)健等等。近年來(lái)一些新

8、興的學(xué)科方向，MathsWorks公司也很快地開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的工具箱，例如：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯等。2.2MATLAB操作說(shuō)明一．啟動(dòng)MATLAB啟動(dòng)MATLAB有兩種方法：1．在WINDOWS下，點(diǎn)D:matlabbinmatlab.exe進(jìn)入MATLAB環(huán)境；2．在DOS下，鍵入matlab，這一命令會(huì)自動(dòng)執(zhí)行WINDOWS，并啟動(dòng)MATLAB。以上兩種操作的結(jié)果都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)MAT