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admin 发表于 2010-7-27 12:01:21
《Simulink与信号处理》作者:丁亦农

丁亦农博士:MathWorks(美国)工程师,曾在德州仪器(美国)、三星移动(美国)从事信号处理相关工作。对使用Simulink实现信号处理的方方面面有着丰富的经验。

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37 条回复


admin 发表于 2010-7-27 12:03:21

《Simulink与信号处理》前言 作者介绍

在我上大学的时候,数字信号处理还是很新的东西。大学四年级下学期,系里开了一门“数字滤波器” 选修课。当时班里年长一点的同学说,数字信号处理是电子工程的未来,所以我就“随大流” 选学了那门课。后来,我有机会去“数字滤波器” 课程所用教材的编著者邹理和教授所在的西安交通大学信号与系统教研室进修,接触了更多这方面的知识。1986年,我用当时国内极为难得的,美国德州仪器 (Texas Instruments)公司的第一台数字信号处理器产品——TMS32010,一个8位的数字信号处理器实现了一个用于雷达信号处理的自适应滤波器,于是开始对数字信号处理产生兴趣,并对如何开发和研究数字信号处理系统有了一些想法。1988年我在南京航空航天大学任教,那时学校教务处和主管青年教师的校领导很有远见,鼓励青年教师从事科学研究。因此我在多年实践的基础上提出了用图形框图进行数字信号处理系统设计和开发的设想,并从学校得到了4000元人民币的科研经费。当时的4000元差不多是我40个月的工资,作为启动基金还是一个不小的数字。由于我那时在计算机图形学,图形用户接口的编程方法以及高级程序设计等方面的知识几乎是空白,课题进展极为困难,后来因为赴美留学,对这一课题的探索只得告一段落。攻读博士学位期间,在几位著名教授,如我的导师Richard J. Vaccaro、Steven M. Kay和快速傅里叶变换(FFT)计算机实现的发明者之一的James W.Cooley等指导下,研究方向转向信号处理的理论方面,也没能有机会继续进行用图形框图进行信号处理系统的模拟与设计的研究。

     1994年,我在美国加利佛尼亚州硅谷的创新科技公司(The Joint Emu Creative Technology Center)进行音乐分析与合成的研究与开发。一位从加州大学伯克利分校毕业的同事向我介绍了他们学校开发的Ptolemy系统。我发现Ptolemy系统的性能和特点与我当年提出的用图形框图进行数字信号处理系统的设计和开发的思路极为相似。这一发现让我意识到,由于认识不足和知识缺乏,我失去了成为这一领域先驱者的机会。当时,除了Ptolemy系统外,MathWorks的Simulink也是一个采用图形框图对系统进行模拟与仿真的软件平台,并已经作为产品推出,只是其功能与知名度还处于发展的初级阶段。后来,我在德州仪器及三星移动 (Samsung Mobile) 的信号处理与通信系统的研究部门工作时,慢慢对Simulink系统软件有了不少接触与了解,但真正得到对Simulink及其相关产品的深度培训是在我2007年进入MathWorks的销售部门以后。因此这本书实际上是我对自己学习和使用Simulink及其其他模块集 (Blockset) 的体会和经历的一个总结。我希望这样的第一手资料能够为众多渴望了解、学习和使用Simulink的教授、学生、工程技术人员和管理干部起到一个抛砖引玉的作用。

    Simulink由Simulink引擎和一个包含了众多系统基本模块的Simulink基本模块库组成。多年来,在不断地版本更新过程中,MathWorks为Simulink增加了许多以各种应用为核心的扩展模块库,如以信号处理应用为目的的信号处理模块集 (signal processing blockset) ,以通信系统的模拟、仿真为核心的通信模块集(communications blockset), 等。我们在这本书中只讨论Simulink以及信号处理模块集。在讨论信号处理模块集时,我试图以一个一般的信号处理系统的流程为参考,先讨论信号的产生,进而讨论信号处理系统的主要操作,如信号的滤波,信号的参数估计等,然后介绍如何处理在建立信号处理系统时可能遇到的特殊问题,例如,如何在Simulink系统模型中实现复杂的数字信号处理算法等。

    这本书共有8章。第1章是对Simulink软件平台的简单介绍,包括对Simulink的工作原理的简单描述。通过这一章读者可以对Simulink的工作机理有所了解,并对Simulink在对动态系统进行模拟和仿真时采用的基本术语和重要概念,如系统状态、采样时间、模块参数,系统与子系统等,有一个比较明确的概念。

     第2章介绍Simulink的基本知识。对Simulink的基本操作,如何用Simulink建立系统模型以及进行系统仿真作了比较详细的讨论。这一章还集中讨论了Simulink基本模块库的14个子模块库。在讨论每一个模块子库时,本书从中挑选几个重要和常用的模块,通过实际的建模实例,说明它们的功能,用途,参数设置,与其他模块连接时的相互作用,和其他关键的注意事项。

     从第3章起,把注意力从基本的Simulink转移到信号处理模块集。第3章是对Simulink信号处理模块集的一个综览,涉及用Simulink建立信号处理系统模型时遇到的几个重要概念,如样本信号和帧信号;模块延迟与反应时间。掌握这些重要概念对选用合适的建模模块,理解模型中信号的通道与流向以及相应的操作,建立优化的信号处理系统模型起着极为关键的作用。

    第4章是关于信号的产生。对于任何一个信号处理系统,知道这个系统处理的信号是什么极为重要。在这一章中讨论如何用Simulink的信号处理模块集提供的模块产生信号处理系统的输入信号,包括如何将一个等候处理的信号,如不间断采样的的语音信号、由随机数产生器不断生成的随机序列、一幅图像等,输入Simulink系统模型。本章将既介绍如何产生离散信号,也讨论连续信号的产生。

    第5章讨论信号处理系统的最重要的操作之一——信号的滤波。这一章首先介绍信号处理模块集滤波器设计子模块库。利用这个子模块库中的模块可以设计和实现各种类型的数字和模拟滤波器;接着讨论自适应与多采样率滤波器的设计与实现。这一章还用一整节的篇幅详细介绍了一个用于全球无线通信系统(Global Systems of Mobile Communications) 的数字下转换器(Digital Down Converter)的多级、多采样率数字滤波器的设计实例。

   信号估计,包括信号的统计参数估计、模型参数与信号的谱密度估计是信号处理的另一个重要手段与操作之一。信号处理模块集的统计(statistics)与估计(estimation)两个模块库为进行这一方面的信号处理系统模拟提供了许多有效和实用的模块。在第6章中介绍这些模块的功能与应用,并提供利用这些模块进行系统建模的实际例子。

   由于不涉及信号处理的理论,本书对信号管理(signal management) 和信号操作(signal operations)等几个信号处理模块集的模块库没有着墨。但是这些模块库中的一些重要模块在许多建模实例中多次采用,像数据缓冲器(buffer)模块等。读者可以通过对书中提供的建模实例的学习和研究,自行理解和领会这些模块的功能和应用。

    Simulink为建立信号处理系统模型提供了大量的基本模块。一般说来, 利用这些基本模块,可以搭建各种类型的数字信号处理系统模型。但是, 对于某些含有特殊的或者极其复杂的数字信号处理算法的系统,仅仅利用这些已有的Simulink模块建立系统模型往往费时、费力,并且会使建立的系统模型变得不必要的复杂,降低了系统模型的可读性。为此,在第7章介绍如何在建立信号处理系统模型时,通过采用自定义模块更方便、更有效地实现复杂的数字信号处理算法。在这一章中特别讨论了S函数的特征与类型、工作原理以及S函数在Simulink中的实现与使用;MathWorks近年推出的传统代码工具(legacy code tool) ;和内嵌式MATLAB(Embedded MATLAB) 。

    第8章提供了综合应用前面章节中介绍的Simulink的知识、建模手段和技巧建立较为完整的信号处理系统模型、并进行模拟与仿真的的例子。由于篇幅限制,只讲述了在建立系统模型时的主要考量,许多细节问题,如模块的选用,建模手段的取舍等,需要读者在研究和运行这些系统模型时认真地体会和探索。

    这本书的一个重要特征是在讨论Simulink的工作原理、Simulink的基本模块库以及用Simulink建立信号处理系统模型时采用了大量实例,提供了近100个Simulink模型文件。这些建模实例建立在MATLAB/Simulink的R2009a 的版本之上,并逐个进行了测试。它们是学习Simulink软件,掌握模块特征和应用场合,进而建立复杂信号处理系统模型的重要参考资料。本书的另一个重要特征是涉及面广,取材新颖、实用。本书介绍了Simulink近几年引入的几个重要元素,如第7章中介绍的传统代码工具和内嵌式MATLAB。使用传统代码工具已经成为在用Simulink建立系统模型时采用C代码的主要手段;而内嵌式MATLAB的引入,为用Simulink进行系统建模,模拟,仿真及系统实现提供了不可或缺的,与Simulink图形编程、图形表达互补的文字编程功能。

    在这本书的出版之际,我想利用这个机会向我的工作单位MathWorks,Inc.表示谢忱之意,感谢MathWorks为我提供了很好的工作环境和资源上的支持,没有这些环境和资源的支持,现在出版这本书是不可能的。我衷心希望这本书能给希望学习,或者已经在使用Simulink的读者提供较大的帮助,从而为扩大Simulink的用户群起到积极的推进作用。

丁亦农Plano, Texas, USA

lskyp 发表于 2010-7-28 20:45:27
高人,支持一下,数字信号处理我觉得在现在看来还是一个前景广阔的行业,细分一下会更多了,关于生理信号的自动分析和处理这一方面会比较有开拓空间吧,呵呵~~

如果当年丁老师的框图思想得以实现,现今也许会改变图形语言领域的势力局面,知道的几个很常用的框图形式的编程环境比如mathworks的simulink以及NI的LabVIEW,如果有中国人驻足到这一领域,用户群体可想而知了~~

谢中华 发表于 2010-8-8 23:29:02
支持,向牛人学习!

qwesan123 发表于 2010-8-10 07:14:18
期待中

hyunbin 发表于 2010-11-14 15:40:27
跟大师级的学习  一定受益匪浅    谢谢你

sjh2100 发表于 2011-12-11 19:58:20
今天才知道matlab不等于simulink ,什么是计算,什么是仿真!进来学习,这样的专业书值得推荐!

虹梁水陌 发表于 2012-9-14 21:44:21
顶一下》》》》》》》》》》》》》》。。

xiaozhu132 发表于 2014-5-18 22:12:07
顶一下,不错的书籍

309491270 发表于 2014-5-29 11:25:29
十分感谢

warrior_zhang 发表于 2014-6-2 09:16:47
什么时候再出版新书呢,,想买一本纸质版!!

mwh_80 发表于 2014-8-10 22:02:52
下载不了,好像地址不对

潇潇公子 发表于 2014-10-17 21:21:42
谢谢分享

EveYJ 发表于 2015-4-28 21:53:50
谢谢啦,顶一下

zsc5387843 发表于 2015-5-2 19:42:19
用那一版本讲的?

309896804 发表于 2015-5-13 11:26:14
为什么连接错误 您能重新分享下吗 谢谢

527883588 发表于 2015-7-27 22:57:19
去哪里下载呢?

myhong 发表于 2017-1-30 15:09:34
不错《》《》《》《》《》《》《》

P1998 发表于 2017-5-14 23:37:20
ryryryryryry

怎么全部注册过 发表于 2017-10-2 20:05:10
65465465465465465456465

LHW122 发表于 2018-3-6 09:10:32
顶一下

doujiang321 发表于 2018-3-23 21:26:11
admin 发表于 2010-7-27 12:03
在我上大学的时候,数字信号处理还是很新的东西。大学四年级下学期,系里开了一门“数字滤波器” 选修课。 ...

henxiangxi

maxwell.. 发表于 2018-3-31 09:23:06
膜拜大佬

czmgp 发表于 2018-4-8 14:27:31
不错,顶!

shine000 发表于 2018-4-11 10:59:54
这么多东西 感谢分享~
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