信号检测与处理第一章
计算机网络故障诊断与处理第一章习题及答案
计算机网络故障诊断与处理习题及答案作者：冯昊第一章习题及答案1．以下关于交换式局域网的规划设计的描述，不正确的是（D）。
A．通常采用三层式结构来规划设计交换式局域网。
B．接入层交换机由于数量多，通常采用端口密度大的二层交换机。
C．汇聚层交换机采用三层交换机，网段的划分通常在汇聚层交换机上实现。
D．汇聚层交换机与核心层交换机之间的链路，只能采用路由工作模式。
2．在相隔有一定距离的两幢楼中，有部分用户属于同一个网段，则这两幢楼的汇聚层交换机与核心层交换机间的上联链路的工作模式应采用（D）。
A．路由模式B．Trunk模式C．配置成既支持路由，又支持Trunk的工作模式。
D．配置成B或者C选项的工作模式均可以。
3．以下关于VLAN配置的描述，不正确的是（C）。
A．一个VLAN就相当于一个网段。
B．VLAN接口的IP地址就是属于该VLAN的网段用户的网关地址。
C．VLAN接口的IP地址必须是该网段的第一个有效的IP地址。
D．如果没有配置VLAN接口的IP地址，则属于该VLAN的用户无法进行网间通信。
4．对于三层交换机，若要配置物理端口的IP地址，以下配置方法中，不正确的是（B）。
A．对于Cisco或锐捷的三层交换机，在接口配置模式下，执行no switchport命令将端口设置为三层端口，然后使用ip address命令设置端口的IP地址即可。
B．对于华为或华三的三层交换机，在接口配置模式下，执行undo switchport命令将端口设置为三层端口，然后使用ip address命令设置端口的IP地址即可。
C．对于Cisco或锐捷的三层交换机，首先创建一个VLAN，并在该VLAN接口上配置IP地址，然后将要配置IP地址的端口划归属于该VLAN即可。
D．对于华为或华三的三层交换机，首先创建一个VLAN，并在该VLAN接口上配置IP地址，然后将要配置IP地址的端口划归属于该VLAN即可。
5．以下关于局域网IP地址规划设计的描述，正确的是（A）。
第一章信号检测与估计理论ppt课件
对信号的随机特性进行统计描述（概率密度函数 pdf,各阶矩,相关函数,协方差函数,功率谱密度 psd）; 基于以上统计特性进行统计判决、信号参数的估 计及线性滤波等; 处理结果的评价，即用相应的统计平均量来度量 判决或估计的性能，如判决概率、平均代价、平 均错误概率、均值、方差等.
1.4 信号检测与估计的基本概念
第一章信号检测与估计理论
学 考
时：32学时 核：研究报告/课后作业/出勤情况 与系统，通信原理
先修课程 ：概率论，随机过程，数理统计，信号
参考书：
1.张明友、吕明 《信号检测与估计》, 电子工业出版社 2.田琬逸、张效民 《信号检测与估计》, 西北工业大学出版社 3.李道本 《信号的统计检测与估计理论》, 北京邮电大学出版 社 4.陆根源、陈孝桢 《信号检测与参数估计》, 科学出版社 5.张贤达 《现代信号处理》, 清华大学出版社 6.赵树杰、赵建勋 《信号检测与估计理论》,清华大学出版社
例1：雷达系统工作
N
检测出目标信号；
R
估计目标的有关参数；
H
建立目标的运动轨迹，
预测未来的目标运动状 态（滤波）。
获 得 目 标 (, 通信系统
1 s( ) = s i n ( t ) 1t 1
信源 频率调制
0 s( ) = s i n ( t ) 0t 0 0 t T
信号滤波理论：为改善信号质量，研究在噪声 干扰中所感兴趣的信号波形的 最佳恢复问题，或离散状态下 表征信号在各离散时刻状态的 最佳动态估计问题。 两种滤波： 维纳滤波 卡尔曼滤波
实现技术
采用现代模拟器件为主的模拟处理技术，采用DSP为核心 器件的数字处理技术
1.3 信号的随机特性及其统计处理方法
数字信号处理第1章
…
x(n )
01 11
y(n )
11 21
z－ 1 z－ 1
并联型结构
0F 1F
1F 2F
z－ 1 z－ 1
…
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
FIR的特点：
单位脉冲响应序列为有限个； 可快速实现； 可得到线性相位 滤波器阶数较高 IIR的特点： 滤波器阶数较低 可利用模拟滤波器现有形式
a N－ 1 aN
x(n －N)
z－ 1 b N
z－ 1 y(n －N)
直接Ⅰ型结构
…
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
y (n) bi x(n 1) ai y (n i )
i 0 i 1
b0 a1 a2 z－ 1 z－ 1 b1 b2 x(n ) y(n )
M
N
… … …
若ai不等于0，输出依赖于以前的输出信号， 称为递归系统（有反馈）
y(n) ai y (n i) bl x(n l )
i 1 i 0
N
M
通常此时n趋于无穷大时，h(n)也不为0，对 脉冲响应无限长的系统称为IIR（无限长单 位脉冲响应滤波器）
数字信号处理基础－系统实现结构
数字信号处理基础－实现结构（IIR）
y(n) bi x(n i) ai y (n i)
i 0 i 1
x(n) x(n－ 1) x(n－ 2) b0 z－ 1 b 1 z
－ 1
M
N
y(n ) a1 a2 z－ 1 z
－ 1
y(n－ 1) y(n－ 2)
b2
…
…
…
…
测试技术与信号处理题库
测试技术与信号处理题库第⼀章习题测试信号的描述与分析⼀、选择题1.描述周期信号的数学⼯具是（）。
A.相关函数B.傅⽒级数C. 傅⽒变换D.拉⽒变换2. 傅⽒级数中的各项系数是表⽰各谐波分量的（）。
A.相位B.周期C.振幅D.频率3.复杂的信号的周期频谱是（）。
A ．离散的 B.连续的 C.δ函数 D.sinc 函数4.如果⼀个信号的频谱是离散的。
则该信号的频率成分是（）。
A.有限的B.⽆限的C.可能是有限的，也可能是⽆限的5.下列函数表达式中，（）是周期信号。
A. 5cos10()0x t ππ ≥?= ? ≤?当t 0当t 0B.()5sin 2010cos10)x t t t t ππ=+ (-∞<<+∞C .()20cos20()at x t e t t π-= -∞<<+∞6.多种信号之和的频谱是（）。
A. 离散的B.连续的C.随机性的D.周期性的７.描述⾮周期信号的数学⼯具是（）。
A.三⾓函数B.拉⽒变换C.傅⽒变换D.傅⽒级数８.下列信号中，（）信号的频谱是连续的。
A.12()sin()sin(3)x t A t B t ω?ω?=+++B.()5sin 303sin50x t t t =+ C.0()sin at x t e t ω-=?９.连续⾮周期信号的频谱是（）。
A.离散、周期的B.离散、⾮周期的C.连续⾮周期的D.连续周期的10.时域信号，当持续时间延长时，则频域中的⾼频成分（）。
A.不变B.增加C.减少D.变化不定11.将时域信号进⾏时移，则频域信号将会（）。
A.扩展B.压缩C.不变D.仅有移相12.已知 ()12sin ,()x t t t ωδ=为单位脉冲函数，则积分()()2x t t dt πδω∞-∞?-的函数值为（）。
A ．6 B.0 C.12 D.任意值13.如果信号分析设备的通频带⽐磁带记录下的信号频带窄，将磁带记录仪的重放速度（），则也可以满⾜分析要求。
课后习题 (2)
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第二章 测试系统的基本特性
1.为什么希望测试系统是线性系统： 一、目前对线性系统的数学处理和分析方法比较完善；二、 动态测量中的非线性校正较困难，对许多实际的测试系统而 言不可能在很大的工作范围内全部保持线性，只能在一定的 工作范围和允许误差范围内当作线性系统来处理。
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2.频率响应的物理意义是什么？它是如何获得的，为什么说 它反映了测试系统的性能？ 物理意义：在不同参数下系统（或元件）传递信号的能力。 确定频率响应的方法通常有两种：①分析法 基于物理机理 的理论计算方法，只适用于系统结构组成易于确定的情况。 ②实验法 采用仪表直接量测的方法，可用于系统结构难以 确定的情况。当系统的结构参数给定，频率特性随ω变换的 规律也随之确定，所以说它反映了测试系统的性能。
解：δ=3×10-4m, A=πr2=3.14×(5×10-3)2=7.85×10-5m2
工作间隙缩小∆δ=1μm时，电容变化量为
0 A 0 A 8.851012 A 8.851012 A -15 C 7 . 74 10 F 4 4 0 0 2.9910 3 10
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（2）T1=2s时f1 =0.5， 幅值误差 δ1=1-A(ω)=1-=0.3763 （3）T2=5s时f2 =0.2， 幅值误差 δ2=1-A(ω)=1-=0.283
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4.用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的 测量误差小于5%，求仪器的时间常数τ的取值范围。若用该 仪器测50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是多少？ 解： 1) f=100Hz，|δ|=|1-A(ω)|< 5%=0.05 所以 11
基于信号处理技术的故障检测与诊断研究
基于信号处理技术的故障检测与诊断研究第一章：引言信号处理技术在工业领域中的应用越来越广泛，其中之一就是故障检测与诊断。
故障检测与诊断技术是为了保证工业系统的正常运转和生产效率，减少生产成本和时间，提高工业生产的智能化水平而存在的。
本文将讨论基于信号处理技术的故障检测与诊断研究，为工业领域提供更加高效的解决方案。
第二章：基础知识2.1 信号处理技术信号处理技术是数字信号处理和模拟信号处理的总称。
数字信号处理通常被用于对数字信号进行处理和分析，而模拟信号处理则是对模拟信号进行处理和分析。
信号处理技术可以应用于诸如通讯系统、媒体处理、图像处理、声音处理、生物医学应用、自然科学、工程学领域等等。
2.2 故障检测与诊断故障检测与诊断是指对工业系统中出现的故障进行检测和分析，并对其进行诊断和维修的过程。
故障检测与诊断技术可以帮助工业企业实现生产的高效运作，提高产品的质量和安全系数，缩短产品的生产周期，同时也可以降低企业维修成本和能源消耗。
第三章：基于信号处理技术的故障检测与诊断方法3.1 基于能量特征值的故障检测方法能量特征值是指根据信号的特定能量值来判断故障发生的可能性。
在工业生产过程中，能量值通常与信号在某个进程中的特定状态有关。
基于能量特征值的故障检测方法是通过对信号进行分析，从而识别信号中的能量峰值，比较这些峰值与预先确定的标准值，以确定故障类型和严重程度。
3.2 基于频谱分析的故障检测方法频谱分析是将信号分解为不同频率的步骤。
在频谱分析中，一般会将信号通过傅里叶变换将其分解为不同的频率成分，并用于故障检测和诊断。
基于频谱分析的故障检测方法是通过对信号进行频谱分析，从而找到信号中的异常频率成分，以确定故障类型和严重程度。
3.3 基于小波分析的故障检测方法小波分析是一种信号处理技术，它可以将信号分解为不同频率的成分。
在小波分析中，一般会使用小波变换将信号分解为不同的成分，并用于故障检测和诊断。
基于小波分析的故障检测方法是通过对信号进行小波分析，从而找到信号中的异常成分，以确定故障类型和严重程度。
传感器中的信号检测和处理方法
传感器中的信号检测和处理方法信号检测和处理是传感器技术中至关重要的一环。
传感器通过感知和测量物理量或环境信息，将其转化为电信号进行传输和处理。
本文将介绍一些常见的传感器中的信号检测和处理方法。
一、信号检测方法1. 阈值检测法阈值检测法是一种最简单的信号检测方法。
传感器输出的信号与预设的阈值进行比较，如果超过阈值，则认为信号存在，否则认为信号不存在。
该方法适用于检测信号的存在与否，但无法提供信号的具体数值信息。
2. 滤波检测法滤波检测法通过滤波器对信号进行处理，滤除噪声和干扰，提取出感兴趣的信号成分。
常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
滤波检测法可以提高信号的质量和可靠性。
3. 相关检测法相关检测法通过与模板信号进行相关运算，判断信号与模板之间的相似度。
利用相关性的测量指标，可以实现对信号的匹配和识别。
这种方法在模式识别和信号匹配方面被广泛应用。
二、信号处理方法1. 数字信号处理数字信号处理采用数字技术对信号进行处理和运算。
它可以对信号进行采样、量化和编码，然后通过数字滤波、谱分析等算法实现信号的处理和分析。
数字信号处理具有高精度、高灵活性和抗干扰能力强的优点。
2. 模数转换模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
传感器通常输出的是模拟信号，通过模数转换，可以将其转换为数字信号进行处理。
模数转换可以采用脉冲编码调制、脉冲宽度调制等方法。
3. 压缩与编码在一些特殊应用中，为了减小数据的存储和传输量，可以对信号进行压缩与编码处理。
压缩与编码技术可以将冗余信息删除或者利用编码算法将信号进行压缩表示，从而减小信号的存储空间和传输带宽。
三、信号检测和处理系统的设计为了实现对传感器输出信号的检测和处理，需要设计相应的信号检测和处理系统。
一个完整的信号检测和处理系统通常包括信号传感、信号调理、信号处理和显示输出等模块。
1. 信号传感信号传感模块负责将被测量的物理量或环境信息转换为模拟信号。
传感器的选择和布置对信号检测的准确性和可靠性有很大影响，需要根据具体应用的需求进行选择。
测试信号的分析与处理
温度测试
温度信号分析
01
通过对温度信号的采集和分析，可以了解物体的温度特性和变
化情况。
温度监测
02
在工业生产过程中，对设备、环境等进行温度监测，确保设备
正常运行和产品质量。
温度控制
03
通过对温度的调节和控制，可以优化设备的运行性能和稳定性，
提高生产效率和产品质量。
06 测试信号处理的发展趋势 与挑战
信号源选择
根据测试需求选择合适的信号源，如传感器、激 励器等。
采样频率确定
根据信号的特性和测试要求，确定合适的采样频 率，确保信号采样的准确性和完整性。
采样方式选择
根据实际情况选择单通道采样或多通道采样，以 满足测试需求。
信号调理
信号放大
对微弱的信号进行放大， 提高信号的幅度，便于后 续处理。
信号滤波
频域特征
通过傅里叶变换将信号转换为频域，提取频 率成分作为特征。
小波变换特征
利用小波变换提取信号在不同尺度上的特征。
05 测试信号处理的应用
振动测试
振动信号分析
振动控制
通过采集和分析物体的振动信号，可 以了解物体的动态特性和运行状态。
通过控制物体的振动，可以优化设备 的运行性能和稳定性，提高生产效率 和产品质量。
时频域分析
小波变换
小波变换是一种时频分析方法，能够同时分析信号在时域和频域的特性，对于非 平稳信号的分析非常有效。
经验模式分解
经验模式分解是一种自适应的信号分解方法，可以将信号分解成若干个固有模态 函数，有助于了解信号的内在结构和变化规律。
04 测试信号处理技术
滤波技术
01
02
03
04
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■统计信号估计的理论基础
贝叶斯估计。极大极小估计。最大似然估计。
■信号检测技术
高斯白噪声下确知信号的检测。匹配滤波器。随机参量信号的检 测。信号的多脉冲检测。高斯色噪声下的信号检测。非参量检 测。序列检测。
■信号参量估计方法
单个信号参量估计。多个信号参量的同时估计。最佳线性估计。
最小二乘估计。
■统计信号滤波方法
信号处理
信息接收
在加性干扰条件下，接收的输入矢量或观测矢量为
x sn
表示为取样信号：
x xi x1 , x2 ,, xn
xt
i
T
则有：
xi i t
i(t)为正交（基）函数集：
sin t it t it t i t sin c t t t it
雷达信息处理系统（雷达数据终端） 显示器 计算机 跟踪 检测与录取
雷达信号
人机交 互界面
雷达接收机
接口单元 计 罗 G A 程 经 P I S S 仪
数字化终端：计算机+数据采集卡
数据采集卡
模拟通道1 A/D 高 速 采 集 缓 存
FPGA
模拟通道2
A/D
DIO接 口控制
BUS驱动
SDRAM 高速DSP SDRAM
k f e
ik
t
d
n
n sin t n f t n
定义S、N、X、Y分别为信号空间、干扰空间、输入空间和输出空 间，有
x X , y Y , s S , n N
信号处理完成输入空间到输出空间的变换（映射）：
sjddmu@
1.2 雷达信息处理的基本任务和技术发展趋势
数字化（软件化），智能化 雷达自动化智能化终端 ——船用雷达自动标绘仪 ——VTS雷达信息处理系统（数据终端） ARPA——Automatic Radar plotting Aid
在量程3nm/脉宽0.15s重复频 率3000Hz下雷达图像
■信号自动检测：在噪声和杂波干扰背景中判别（提取）目标。
建立自适应检测门限。门限检测——统计检测。
如利用恒虚警率处理（CFAR）等方法建立随回波 强度变化的自适应门限。
幅度u
目标 门限1 门限2
时间t
■目标跟踪 （tracking ）——目标运动参数估计 完成目标的相关判别和目标数据的动态滤波，降低测量误差和动态 扰动的影响，给出更加准确可靠的目标状态参数。 1、根据录取的目标数据，对运动目标建立轨迹，计算目标运动参 数； 2、对目标进行跟踪，判断每次扫描的回波信号是否是同一个目标；
Y f X
以便最佳地从干扰背景中发现信号，并提取信号中所携带的信息。 S 信号空间 N 干扰空间 X f (x) Y D
输入空间
输出空间 判决空间
1.4 本课程的主要内容 核心——信号的统计处理理论和方法 ■统计信号检测的理论基础
双择检测及其最佳准则。多元信号检测及其最佳准则。随机参量 信号的检测。
PCI
雷 达 收 发 机
信 号 变 换
A/D 变换
FPGA 时序控 制与预 处理 SRAM
DSP 自动 检测
PCI Bus
跟 踪 处 理
数字雷达：智能化，信息集成和融合处理的公共平台 软件雷达
软件无线电
雷达、导航、通信的技术基础 雷达、导航、通信技术的相互促进和融合
1.3 信号检测与处理的基本概念
1.1.3 课程的参考书
沈风麟，信号统计分析与处理，中国科技大学出版社 陆光华等，随机信号处理，西安电子科技大学出版社 赵树杰，信号检测与估计理论，西安电子科技大学出版社
1.1.4 本课程的前续课程
概率论与数理统计
信号与系统
答疑地点时间：电航楼515，周四周五13：00-18:00 电话84726636
1.1.2 课程的基本要求
以课堂理论教学方式为主，辅助以课外自学，查阅文献，独立完 成作业。 可以通过计算机模拟仿真技术（MATLAB）了解信号检测与处理 的基本原理和技术。 成绩考核： 查阅文献2篇（中、英IEEE各一），撰写分析报告，15分； 作业，10分； MATLAB 仿真，15分； 实验10分； 考试50分。
信号——信息传输和交换的载体 信号总是伴有各种随机性的干扰
■信号检测与处理的基本任务
判断某种信号是否存在 估计携带信息的信号参数
加性干扰 乘性干扰（如衰落效应） 卷积性干扰（如多径效应）
■信号检测与处理的基本模型
香农（Shanon）信息传输模型： 消息 变换 信号 信息源 编码 信道 调制 干扰 信号源
在量程0.75nm/脉宽0.07s/重复频率 3000Hz下的雷达图像
浮标
多径反射假回波
雷达观测图像
雷达信息：给定空域内有无目标，目标状态参数（坐标位置和运动 参数），目标特性。 任务：自动检测目标，自动跟踪目标，对船舶与周围目标的安全态 势自动判断和报警。 功能：目标监测，目标录取，目标跟踪，危险判断，信息显示，人 机交互。 应用：船舶自动避碰，船舶无人驾驶，船舶交通管理。
■危险判断
预测并判断运动目标的未来状况，计算最接近点距离（DCPA或简 称CPA）、到达最接近点时间（TCPA），判断有无碰撞、搁浅、脱 离航道等危险。计算安全航行方案等。
相对运动情况下的安全态势的判别： 最接近点距离DCPA
目标
到最接近点的时间TCPA
本船
由最接近点距离和 到最接近点的时间 确定的安全区
信号检测与处理 第1章 绪论
1.1 课程简介 1.1.1 课程的性质和目的
专业基础课程、专业课程。 原课程：雷达信息处理与ARPA
掌握信号统计检测与处理的基本理论和基本方法。
应用领域：通信，雷达，导航，语音处理，图像处理，模式识别， 生物工程，气象信号处理，天文信号处理，… 数字技术和传感器技术的发展推动了信号处理技术的研究与应用。
1 ck 2
k
ck e
ik
ck
1 2
ˆ e f
ik
ik
d
ˆ e f
ik
2 1 ˆ e d f 2 2
k
2 k d f 2
信号处理的输出矢量y：
y f x
f 假设 ˆ 是分段光滑的连续函数，并且对于某个正数当||> 时
ˆ 0 成立，则f =-1[ ˆ]可以通过采样点t = n/, n =0, ±1, f f n
±2,…的函数f (tn)值完全而唯一地确定。
ˆ f
维纳滤波。标量卡尔曼滤波。矢量卡尔曼滤波。
■雷达信号与数据的处理方法
雷达信号的恒虚警率处理。雷达信号的相关处理。雷达目标的跟 踪滤波。 应用领域：通信，雷达，导航，语音处理，图像处理，模式识别， 生物工程，气象信号处理，天文信号处理，…
k
ˆ f
k
ck e
ik
2 2
k f e
ik
2 2
k f e
ik
1 ˆ eit d 1 f t f 2 2
k
波门相关（距离测度） 跟踪滤波（动态滤波） 卡尔曼滤波 — 滤波
动态滤波（跟踪滤波）示意 真值 测量值 滤波估值 预测值
递归滤波：测量值与预测值的加权组合
预测值包含了过去的测量数据。
预测：按假设的目标运动数学模型推算目标未来的状态。 由滤波估值计算目标运动矢量，比由测量值计算的运动矢量更准 确更稳定。