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1、Signals and Systems,Signals and Systems,總學時：83；其中課內學時68；實驗學時15；,學分： 4,適用專業(yè): 信息工程、自動化,使用教材：Signals and Systems （美）A.V.Oppenheim 等著（第二版），劉樹棠譯，西安交通大學出版社，1998年3月,教師：金勇,,緒 論,緒論要解決的問題： 本課程要研究的問題是什么？ 本課程的任務和地位。 為什么要學習該課程？ 怎樣才能學好該課程？,,信息的獲取、交換、傳輸、處理、存儲、再現(xiàn)、控制與利用等。,一切信息活動都離不開信號與系統(tǒng)的作用。,信息時代的特征,用信息科學和計算機技術的理論和手

2、段來解決科學、工程和經濟問題。,信息活動是指,,信號與系統(tǒng)的概念出現(xiàn)在范圍相當廣泛的各種領域，信號與系統(tǒng)的思想在很多科學技術領域起著很重要的作用。如：通信、航空航天、電路設計、生物工程、聲學、地震學、語音和圖象處理、能源產生與分配、化工過程控制、工業(yè)自動化等等。,一. 信號與系統(tǒng)的概念,,雖然在不同領域所表現(xiàn)出的信號與系統(tǒng)的物理性質不同，但有兩個基本點是共同的，即：,1. 信號總是作為一個或幾個獨立變量（自變量）的函數(shù)而出現(xiàn)，并攜帶著某些物理現(xiàn)象或物理性質的相關信息。,正弦波信號,心電圖信號,,,2. 系統(tǒng)總會對給定的信號作出響應，產生另一個信號或另外的幾個信號。,,幾個基本概念：,1. 信息

3、：是指存在于客觀世界的一種事物形象，一般泛指消息、情報、數(shù)據(jù)、指令等有關周圍環(huán)境的知識。凡是物質的形態(tài)、特性在時間或空間上的變化，及人類的各種社會活動都會產生信息。人類通過自己的感覺器官從客觀世界獲取各種信息。,,2. 消息：是用來表達信息的某種客觀對象。如電報報文、電視圖象、火光、聲音、文字、圖表、數(shù)字等等。,3. 信號：是消息的表現(xiàn)形式，消息是信號的具體內容。信號通常表現(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)可以很簡單，也可以很復雜

4、。,,例如：一個RC電路是一個系統(tǒng)，一架照相機、電視機、汽車、輸變電網、交通網、計算機網絡、通信網、導彈防御控制系統(tǒng)等都是物理的系統(tǒng)；一個政府的經濟決策支持過程、企業(yè)的管理調控體系、國家的司法體系、金融財政體系也是一個系統(tǒng)，只不過是非物理的系統(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然也是極其重要的。,二. 本課程所涉及的內容,兩大模塊：信號分析、系統(tǒng)分析,研究對象：確知信號與線性時不變系統(tǒng) （Linear Time- Invariant System ),,信號分析法時域分析；頻域分析；變換域分析（包括S域和Z域）；,系統(tǒng)分析法時域分析；頻域分析；變換域分析（包括S域和Z

5、域） ；,以信號分析為基礎，建立分析LTI系統(tǒng)的相應方法：,以信號分解為核心思想，研究確知信號的分析方法：,,信號與系統(tǒng)的分類,連續(xù)時間信號與離散時間信號,連續(xù)時間信號自變量連續(xù)變化的信號，信號本身可以有間斷點。,離散時間信號只在某些離散的時間點上才有定義的信號，本質上是一串有序的數(shù)值，也稱為序列。,這兩類信號都是自然界客觀存在的。,,2. 連續(xù)時間系統(tǒng)與離散時間系統(tǒng),如果一個系統(tǒng)的輸入是連續(xù)時間信號，輸出響應也是連續(xù)時間信號，則稱該系統(tǒng)是連續(xù)時間系統(tǒng)。如果系統(tǒng)的輸入與輸出都是離散時間信號，則稱該系統(tǒng)是離散時間系統(tǒng)。,長期以來，連續(xù)時間信號與系統(tǒng)在物理學、近代電路理論、通信系統(tǒng)等方面有很深的淵

6、源。,,而離散時間信號與系統(tǒng)方法卻在數(shù)值分析、統(tǒng)計學以及與經濟學、人口統(tǒng)計學有關的數(shù)據(jù)分析、時間序列分析中有很深的根基。,隨著計算機、集成電路、數(shù)字技術的發(fā)展，用時間樣本來表示和處理連續(xù)時間信號，顯示出越來越多的優(yōu)點，促使這兩大類信號與系統(tǒng)分析的理論與方法越來越緊密地交織在一起。,,三.信號與系統(tǒng)課程的任務與地位,建立確知信號分析的理論與方法； 建立LTI系統(tǒng)分析的理論與方法； 系統(tǒng)設計；,本課程將并行地討論這兩大類信號與系統(tǒng)的分析。,信號與系統(tǒng)是電氣信息類各專業(yè)的核心課程。,,信號與系統(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生在大學教育階段所修課程中最有得益而又引人

7、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，對所有工程類專業(yè)都是很重要的。信號與系統(tǒng)分析方法的應用范圍一直在不斷擴大。,,四. 信號與系統(tǒng)分析的主要應用領域,信號與系統(tǒng)分析的一個目的是研究系統(tǒng)對給定輸入信號所產生的輸出響應。,,信號處理、圖象恢復與增強、噪聲抑制等；,通信、電路設計、生物工程、遠程醫(yī)療等；,另一個目的是研究為了使給定輸入信號經過系統(tǒng)后，其輸出響應符合人們的希望或要求，系統(tǒng)應該具有什么樣的特性，進而設計出該系統(tǒng)。,,工業(yè)控制、化工過程控制、資源遙感、地震預報、測控導航與制導、人工智能、高效農業(yè)、交通監(jiān)控等；,經濟預測、財務統(tǒng)計、股市分析等；,直流電動機調速系統(tǒng),,

8、五.學習信號與系統(tǒng)課程的目標與方法,1.強烈建議擁有自己的計算機。 2.規(guī)劃自己的學習目的（考研？工程？）。 3.由填鴨式學習到自主學習的轉變。 4.一定要會使用matlab。 5.好老師，Google,維基（zh.wikipedia.org ）， 哈哈，自己是最好的老師 6.這個世界上，愛和恨都是有源頭的，萬事開頭難,,參考學時分配,緒論： 1學時 第一章：5學時 第二章：8學時 第三章：6學時 第四章：4學時 第五章：2學時,第六章：4學時 第七章：4學時 第八章：2學時 第九章：6學時 第十章：6學時,總計：授課48學時，習題課4學時，復習2學時,,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. 信號與系統(tǒng)清華大學出版社, 1999.,