信号与信息处理基础
信息与信号处理
信息与信号处理
信息与信号处理是一门涉及信号的获取、处理和转换的学科。
它是现
代通信和计算机科学中不可或缺的一部分。
在信息与信号处理领域，
人们通过对信号进行采样、滤波、编码和解码等操作，将其转换成数
字形式，以便于存储、传输和处理。
在信息与信号处理领域，最基本的概念是信号。
信号可以是任何形式
的物理量，如声音、图像、电压等。
这些物理量可以被表示为连续时
间或离散时间的函数。
在信息与信号处理中，我们通常使用数字信号
来表示这些物理量。
为了获取数字信号，我们需要对原始模拟信号进行采样和量化。
采样
是指将连续时间的模拟信号转换成离散时间的数字信号。
量化是指将
模拟信号的幅度值转换成离散值。
通过采样和量化操作，我们可以得
到一组数字序列，这组序列可以被用来表示原始模拟信号。
接下来，在信息与信号处理中，我们需要对数字序列进行滤波操作。
滤波是指通过改变数字序列中各个点之间的关系来改变数字序列本身。
滤波器可以用于去除噪声或者增强信号的特定频率成分。
在信息与信号处理中，我们还需要进行编码和解码操作。
编码是指将
数字序列转换成一种可被传输或存储的形式。
解码是指将编码后的数字序列转换回原始数字序列。
编码和解码操作可以用于数据压缩、加密和传输等方面。
总之，信息与信号处理是一门非常重要的学科，它在现代通信和计算机科学中扮演着重要角色。
通过采样、滤波、编码和解码等操作，我们可以将模拟信号转换成数字信号，并对其进行处理和转换，以便于存储、传输和处理。
信号与信息处理的发展历程应用领域和发展趋势
信号与信息处理的发展历程应用领域和发展趋势信号与信息处理是以研究信号与信息的分析与处理为主体，包含信息获取、变换、存储、传输、交换、应用等环节中的信号与信息的分析与处理，是信息科学的重要组成部分，其主要理论和方法已广泛应用于信息科学的各个领域，且不再只是信息科学领域的专利，而成为相当广泛的科学与工程领域中十分有用的概念和方法，是当今世界科技发展的重点，也是国家科技发展战略的重点。
1.信号与信息处理的发展历程信号主要分为模拟信号和数字信号。
模拟信号处理是主要建立在连续时间信号（模拟信号）及连续事时间系统（模拟系统）的基础上。
数字信号处理是针对数字信号和数字烯烃，用数值计算的方法，完成对数字信号的处理近40年来，数字信号处理已逐渐发展成为一门非常活跃、理论与实践紧密结合的应用基础学科。
（1）20世纪60年代中期以后高速数字计算机的发展已颇具规模，它可以处理较多的数据，从而推动着数字信号处理技术的前进；(2)快速傅里叶变换（FFT）的提出，在大多数问题中能使离散傅里叶变换（DFT）的计算时间大大缩短，此外，若干高效的数字滤波算法的提出也促进了数字信号处理技术的发展；（3）大规模集成电路的发展，是数字信号处理不仅可以在通用计算机上实现还可以用数字部件组成的专用硬件来实现。
很多通用硬件已经单片机化。
这些都极大的降低了成本，减少了硬件体积并缩短了研制时间。
使信号与信息处理技术得到快速发展。
数字信号处理技术作为新兴学科，由于技术的先进性和和应用的广泛性，越来越显示出强大的生命力，凡是需要对各种各样的信号进行谱分析、滤波、压缩等领域有着越来越多的应用。
2.信号与信息处理的应用领域数字信号处理在语音处理、通信系统、声纳雷达、控制系统等有着广泛应用，主要体现在以下九个方面：（1）信号处理，如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等。
（2）通信，如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等。
信息与信号处理
信息与信号处理信息与信号处理是一门涉及到从输入信号中提取有用信息的学科。
在现代社会中，信息与信号处理技术被广泛应用于通信、图像处理、音频处理、语音识别等领域。
本文将从信息与信号的定义、信息与信号处理的基本原理以及应用领域等方面进行阐述。
一、信息与信号的定义信息是指通过某种媒介传递的一种事实或者观点。
它可以通过文字、图像、声音等形式进行表达。
信号是指携带有用信息的波形或者序列，可以通过传感器、通信设备等手段进行获取和传递。
信息与信号之间存在着密切的联系，信息可以通过信号进行传输，而信号则是信息的一种表现形式。
信息与信号处理的基本原理是将输入信号进行采样、量化、编码等处理，以便更好地传输、存储和处理信息。
具体来说，信息与信号处理包括以下几个步骤：1. 信号采样：将连续时间的信号转换为离散时间的信号。
采样定理规定了采样频率应大于信号最高频率的两倍，以避免采样失真。
2. 信号量化：将连续幅度的信号转换为离散幅度的信号。
量化可以分为线性量化和非线性量化两种方式，其中线性量化是常用的一种方法。
3. 信号编码：将离散信号转换为数字信号。
编码可以采用不同的方法，如脉冲编码调制、正交振幅调制等。
4. 信号解码：将数字信号转换为离散信号。
解码的目的是还原原始信号，以便进行后续的处理和分析。
5. 信号滤波：对信号进行滤波处理，以去除噪声或者改变信号的频率特性。
滤波可以采用低通滤波、高通滤波、带通滤波等不同的方式。
6. 信号重构：将离散信号转换为连续信号。
重构的目的是为了在信号处理的过程中更好地还原信号的特性。
三、信息与信号处理的应用领域信息与信号处理技术在现代社会中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 通信系统：信息与信号处理技术在无线通信、有线通信等领域中起到至关重要的作用。
它可以提高通信质量、提高信道利用率等。
2. 图像处理：信息与信号处理技术可以用于图像的压缩、增强、分割等方面。
例如，在数字相机中，信号处理技术可以用于图像的去噪、锐化等处理。
信号、系统与信息处理
系 统
激 励 响 应
图4-14 系统的示意图
信号与系统
（一）系统的定义与描述
二、系统
任何一个大系统(如通信系统等)都可以分解为若干个相 互联系、相互作用的子系统，各个子系统之间通过信 号联系，信号在系统内部及各子系统之间传递。
信号与系统
（二）系统的分类
二、系统
1. 连续时间系统与离散时间系统
信号与系统
（三）基本的连续信号
(2) δ(t)具有抽样性，即
一、信号
xt t0 t dt xt t t 0 dt xt0
xt t dt x0(4-15)
(4-16)
(3)冲激函数δ(t)是偶函数，即 δ(t)= δ(-t) (4)冲激函数的积分等于阶跃函数。
一、信号
4. 周期信号与非周期信号 一个信号x(t)，若对-∞<t<∞，存在一个常数T，使得 x(t-nT)=x(t)，n=0,±1,±2, … 则称x(t)是以T为周期的周期信号。不满足上述条件的信 号称为非周期信号。
信号与系统
（二）信号的分类
一、信号
根据定义信号的时间区间，信号可以按以下三种方式 分类。
信号与系统
（二）信号的分类
一、信号
3. 能量信号与功率信号 若信号函数平方可积，则W为有限值，该信号成为能量有 限信号，简称能量信号。 若信号x(t)的W趋于无穷 P (相当于1欧姆电阻消耗的能量)， 而 (相当于平均功率)为不等于零的有限值，则该信号为 功率信号。
信号与系统
（二）信号的分类
一、信号
3. 单位阶跃信号
0, t 1,
信号与信息处理概述
信号与信息处理概述信号与信息处理（Signal and Information Processing）学科概况信号与信息处理专业是集信息采集、处理、加工、传播等多学科为一体的现代科学技术，是当今世界科技发展的重点，也是国家科技发展战略的重点。
该专业培养的研究生应在信号与信息处理方面具有坚实、深厚的理论基础，深入了解国内外信号与信息处理方面的新技术和发展动向，系统、熟练地掌握现代信号处理的专业知识，具有创造性地进行理论与新技术的研究能力，具有独立地研究、分析与解决本专业技术问题的能力。
科学研究领域该专业的研究主要领域有：信息管理与集成、实时信号处理与应用、DSP应用、图像传输与处理、光纤传感与微弱信号检测、电力系统中特殊信号处理等。
还开展了FPGA的应用、公共信息管理与安全、电力设备红外热像测温等领域的研究，形成了本学科的研究特色，力争在某些学科方向达到国内领先水平。
除上述主要领域外，还开展了基于场景的语音信号处理，指纹识别技术以及图像识别等多方面的研究工作，目前也取得了一定的成果。
信号与信息处理研究方向（1）实时信号与信息处理主要研究内容：嵌入式操作系统的分析、DSP的开发和设计、信号控制技术。
信号的采集、压缩编码、传输、交互和控制技术，流媒体技术以及多人协同工作方式研究，从而实现在DSP和互联网上的视音频、文字等多种信息的实时交互和协同工作。
（2）语音与图像处理该研究方向主要负责研究和探索数字语音和图像处理领域的前沿技术及其应用。
研究内容包括：语音的时频分析和算法、声场分析和目标跟踪、动态范围（HDR）图像处理技术和算法、图像加速硬件（GPU）的应用等。
（3）现代传感与测量技术该研究方向理论研究与应用研究并重：在理论上主要开展基础研究，以发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；在应用上主要结合电力系统的应用需求，开发各种传感与检测系统。
（4）信息系统与信息安全现代信息系统中的信息安全其核心问题是密码理论及其应用，其基础是可信信息系统的构作与评估。
信号与信息处理系统
信号与信息处理系统《信号与信息处理系统》第一章信号处理系统及其应用1.1 什么是信号处理系统信号处理系统是指将原信号或数据经过不同的处理和转换，以产生有利于分析的结果所构成的一种系统。
它包括信号采集，信号转换，信号处理，信号分析和信号输出等过程。
本书包括以下几个方面:（1）信号采集:利用不同的传感器，如摄像头，麦克风，激光，温度计等，收集信号中的有用信息，尽量减少噪声。
（2）信号转换：利用数字信号处理技术将模拟信号转换成数字信号，以便进行数据处理。
（3）信号处理：利用电脑，运算机，单片机，以及利用算法或者数学分析来处理原始信号，以便获得有用信息。
（4）信号分析：利用统计，信号数学，以及信号处理技术，从处理的信号中提取有用的信息。
（5）信号输出：利用经过信号处理和分析的数据，作出有用的结论，采取有效措施。
本章的内容将主要介绍信号处理系统及其在实际应用中的作用。
1.2 信号处理系统在实际应用中的作用信号处理系统在现代工业界，军事科学界，医疗保健行业等众多领域中都发挥着重要的作用。
例如，在医疗领域，医生可以通过信号处理系统对患者的脑电波，心电图，胃肠道活动，肝脏活动等信号，获取诊断所需的数据，以便快速准确地确诊疾病并采取有效的治疗措施。
在工业界，信号处理系统可以提高生产效率，改善产品质量，减少停机时间，降低成本，提升竞争力，等等。
例如，在飞机设计中，信号处理系统可以监测实时的起落架，机翼，发动机，能量消耗，燃油消耗等参数，从而提高飞机的安全性和经济性。
另外，运用信号处理技术，也可以识别机器的损坏和故障，及时采取预防措施，保障机器的安全性和可靠性。
此外，信号处理系统还被广泛应用于通信，多媒体，视频监控，精准定位系统，语音识别，机器人等技术领域。
总之，信号处理系统给我们的生活带来了许多便捷和安全，是当代社会不可或缺的重要组成部分。
本书将深入浅出地介绍信号处理系统的基本知识和先进技术，希望能够给大家带来新的知识和思考。
信号与信息处理
信号与信息处理信号与信息处理是一门研究信号的特征和信息的提取方法的学科。
信号是指在时间、空间和频率等方面随着“信号量”变化而发生变化的某种物理现象，或者说是一种能传递信息的物理量。
信息是指表达某个事物、事件或思想的一种形式，而信号是将这种信息转化为物理量后传递的一种方式。
本文将介绍信号与信息处理领域内的一些基本概念、理论、方法以及应用。
一、基本概念1. 信号的分类在信号处理中，信号的分类是件非常重要的事情。
一般而言，信号可以按照时间域、频率域、空间域等来进行分类；也可以按照信号的性质来进行分类，如模拟信号和数字信号、有限长信号和无限长信号、周期信号和非周期信号等。
2. 信号的特征在信号处理中，对信号的特征进行描述，可以为信号处理提供必要的信息。
信号的特征包括：振幅、波形、频率、相位、能量、功率等。
信号的特征对于信号处理非常关键，可以用于信号的分析和测量。
3. 信息的表达方式在信号处理中，将信息表现成某种形式是非常重要的。
信息的表达方式可以有语言、数字、图像等等。
不同的表达方式有着不同的特点，用于不同的信息传递的场景。
4. 数字信号处理数字信号处理是将模拟信号转化为数字信号进行处理的技术。
数字信号处理其实就是一系列的数字算法，具有高效性、精确性、稳定性、可编程性等优点，并可以提供更加丰富的信号处理功能。
二、基本理论1. 傅里叶变换傅里叶变换是将一个信号从时域转化为频域的一种数学方法，可以将一个时域信号分解成若干个正弦和余弦值，便于频域分析。
傅里叶变换在信号处理中具有广泛的应用，如滤波、信号压缩、频谱分析等。
2. 离散傅里叶变换离散傅里叶变换是傅里叶变换的一种离散形式，将连续时间下的信号离散化后进行傅里叶变换。
离散傅里叶变换应用也非常广泛，如语音、图像、音频等领域。
3. 小波变换小波变换是将信号分解为不同的频带，从而使信号具有时频局部性质的一种信号分析工具。
小波变换在信号处理、图像处理、压缩等方面应用广泛。
专业解析-信号与信息处理
信号与信息处理一、专业介绍1、学科简介信号与信息处理是一级学科信息与通信工程下设的二级学科。
此专业是当今发展最快的热点学科之一，随着信号与信息处理理论与技术的发展已使世界科技形势发生了很大的变革。
信息处理科学与技术已渗透到计算机、通信、交通运输、医学、物理、化学、生物学、军事、经济等各个领域。
它作为当前信息技术的核心学科，为通信、计算机应用、以及各类信息处理技术提供基础理论、基本方法、实用算法和实现方案。
它探索信号的基本表示、分析和合成方法，研究从信号中提取信息的基本途径及实用算法，发展各类信号和信息的编解码的新理论及技术，提高信号传输存储的有效性和可靠性。
在当前网络时代条件下，研究信号传输、加密、隐蔽及恢复等最新技术，均属于信号与信息处理学科的范畴。
积极开辟新的研究领域，不断地吸收新理论，在科学研究中运用交叉、融合、借鉴移植的方法不断地完善和充实本学科的理论，使之逐步形成自身的理论体系也是本学科的特点。
2、主要研究方向信号处理与检测信号检测与信息处理、星载计算机及应用、数据融合信号处理与检测信号获取与处理、高速信息处理系统设计自适应信号处理、智能检测、电子系统设计与仿真现代信号处理、微弱信号检测与特性分析智能信息处理、影像处理与分析信号处理与检测、电子系统仿真与设计、智能天线信号处理与检测、高速信息处理系统高速实时信号处理现代雷达信号处理、高速DSP系统设计与应用电子系统设计与仿真、弱信号检测与处理子波理论及应用、图像处理信号检测与处理、雷达自动目标识别雷达成像、目标识别雷达信号处理、阵列信号处理、高速信息处理系统设计信号处理与检测、多速率信号处理实时信号处理与检测、视频信号处理高速实时信号处理与检测、DSP应用系统设计信号变换、多速率信号处理雷达成像、机载雷达信号处理、实时信号处理信号处理与检测、高速信息处理系统设计信号处理与检测、高速实时数字信号处理系统信号与信息处理、实时信号处理智能信息处理、模式识别、信息隐藏、图像处理阵列信号处理及其在雷达、通信系统中的应用雷达信号处理、目标识别、机器学习信号检测和估计、宽带雷达和阵列信号处理雷达探测成像、激光成像技术及实时处理的研究3、考试科目①101政治理论②201英语③301数学（一）④821信号、电路与系统（注：各招生单位研究方向和考试科目不同，在此以西安电子科技大学为例）二、就业前景1、就业方向此专业的毕业生可从事电子与通信、金融、商贸等企业的信息技术管理及电脑软硬件研发工作；进入通信与信息技术科研机构和教学部门从事科研与教学工作，政府公务员等。
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《信号与信息处理基础》
——论信号与信息之初认识当今社会是信息时代，在科学研究、生产建设和工程实践中，信号处理技术，特别是数字信号处理技术的应用日益广泛，信息技术在当今社会的重要性日渐体现。
同样，在我们的生活中信号与信息也有着潜移默化的作用，信号与信息已经成了我们生活、学习、研究等方方面面起着巨大的作用。
可以说现代人的生活已经离不开信号与信息了。
对于信息学科的学子来说信号与信息处理基础也就成为了我们从通信工程和电子信息工程类专业的专业基础课程扩展成信息科学电气信息类学生的新增学科基础课其应用背景也从单一的通信系统扩展到了其它的信息处理系统。
其重中之重便是信息和信号。
信息
“信息”一词有着很悠久的历史，早在两千多年前的西汉，即有“信”字的出现。
“信”常可作消息来理解。
作为日常用语，“信息”经常是指“音讯、消息”的意思，但至今信息还没有一个公认的定义。
信息是物质、能量、信息及其属性的标示。
信息是确定
性的增加。
信息是事物现象及其属性标识的集合。
信息以物质介质为载体，传递和反映世界各种事物存在方式和运动状态的表征。
信息（Information）是物质运动规律总和，信息不是物质，也不是能量!信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，客观世界中大量地存在、产生和传递着以这些方式表示出来的各种各样的信息。
信息论的创始人香农认为：“信息是能够用来消除不确定性的东西”。
图片信息（又称作讯息），又称资讯，是一种消息，通常以文字或声音、图象的形式来表现，是数据按有意义的关联排列的结果。
信息由意义和符号组成。
文献是信息的一种，即通常讲到的文献信息。
信息就是指以声音、语言、文字、图像、动画、气味等方式所表示的实际内容。
信息是有价值的，就像不能没有空气和水一样，人类也离不开信息。
因此人们常说，物质、能量和信息是构成世界的三大要素。
所以说，信息的传播是极具重要与有效的。
信息是事物的运动状态和过程以及关于这种状态和过程的知识。
它的作用在于消除观察者在相应认识上的不确定性，她的数值则以消除不确定性的大小，或等效地以新增知识的多少来度量。
虽然有着各式各样的传播活动，但所有的社会传播活动的内容从本质上说都是信息。
目前对信息这个概念的描述很多很繁杂，但是却不能涵盖信息的本质特征。
其实，
用一个词就可以说明信息的本质：记录。
具体表述为：信息是事物在相互作用中所“刻画”出的记录。
这一表述可以说明信息产生、存在、运动、产生进一步影响等多种问题。
我们提到信息往往在潜意识里就是指一个概念群。
因为，信息不是一个孤立的概念。
有时你会把它理解为一个名词，有时则理解为动词、形容词，原因就是信息概念本身就包含诸多语义。
另外，这里所说的“事物”，包括自然界的所有事物，不仅只包含与人类相关的事物，如语言、思维、文字、计算机等等。
信号
信号（也称为讯号）是运载消息的工具，是消息的载体。
从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。
例如，古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟，向远方军队传递敌人入侵的消息，这属于光信号；当我们说话时，声波传递到他人的耳朵，使他人了解我们的意图，这属于声信号；遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等，都可以用来向远方表达各种消息，这属电信号。
人们通过对光、声、电信号进行接收，才知道对方要表达的消息。
信号的分类
对信号的分类方法很多，信号按数学关系、取值特征、能量功率、处理分析、所具有的时间函数特性、取值是否为
实数等，可以分为确定性信号和非确定性信号（又称随机信号）、连续信号和离散信号（即模拟信号和数字信号）、能量信号和功率信号、时域信号和频域信号、时限信号和频限信号、实信号和复信号等。
迄今为止，人类社会已经发生过四次信息技术革命。
第一次革命是人类创造了语言和文字，接着出现了文献。
文字、文献是当时信息存在的形式，也是信息交流的工具。
第二次革命是造纸和印刷技术的出现。
这次革命结束了人们单纯依靠手抄文献的时代，使得知识可以大量生产、储存和流通，进一步扩大了信息交流的范围。
第三次革命是电报、电话、电视及其他通信技术的发明和应用。
这次革命是信息传递手段的历史性变革，它的结束了人们单纯依靠烽火和驿站传递信息的历史，大大加快了信息传递的速度。
第四次革命是电子计算机和现代通信技术在信息工作的应用。
电子计算机和现代通信技术的有效结合，使得信息的处理速度、传递速度得到了惊人的提高；人类处理信息利用细信息的能留达到了空前的高度。
今天，人类已经进入了所谓的信息社会。
信息是人类的一种宝贵资源，大量、有效的利用信息，是社会发展水平的的重要标志之一。
社会的进步将不断产生更多的洗洗，不断的发展更有效的手段来传递信息和处理信
息，从而促使人类文明社会更快的向前发展。
信息技术为人们提供了全新的、更加有效的信息获取、传递、处理和控制的手段与工具，极大的发展了人类信息活动范围和空间，增强了人类信息活动的能力。
信息技术的发展，尤其的覅网络的发展，大大加快了社会信息化的建设的步伐，使全球信息共享成为现实。
信息技术的发展对传统产业结构产生了重大的影响，孕育、产生了一个有着无限发展前景的信息产业。
信息产业是以信息产生、加工和应用为核心的产业，它既给传统农业、工业和服务业注入了新的活力，加快了农业现代化、工业自动化和服务业高效化，有改变了整个社会的产业结构，引发了“第四次产业革命”。
信息已成为继物质和能量之后的人类第三大资源。
信
号
与
信
息
处
理
电气信息1008
林琳
0909100813。