部分 方法論與通用方法

第1 章 引論

第2章 算法設計方法

第3章 信號的數學建模

第4章 噪聲的數學建模

第5章 信號模型選擇

第6章 噪聲模型選擇

第7章 性能評估、測試與文檔

第8章 使用大定理的方法

第二部分 特定算法

第9章 估計算法

第10章 檢測算法

第11章 譜估計

第三部分 實例擴展

第12章 復數據擴展

第四部分 實際應用

第13章 案例研究——估計問題

第14章 案例研究——檢測問題

第15章 案例研究——譜估計問題

《統計信號處理基礎：實用算法》一書是同名繫列教材的第三卷。前兩卷描述了估計和檢測算法涉及的理論，本卷將介紹如何將這些理論轉換成數字計算機上實現的軟件算法。在介紹實踐方法和技術時，並沒有假定讀者已經學習過前兩卷，當然我們還是鼓勵大家這樣做，我們的介紹將集中在一般概念上，盡可能少用數學知識，而用MATLAB的實現來進行詳細的闡述。對於那些希望為實際繫統設計好的和可實現的統計信號處理算法的工程師與科學工作者來說，本書毫無疑問是有吸引力的，這些實際繫統在許多信號處理學科中常常會遇到，包括但不限於雷達、通信、聲吶、生物醫學、語音、光學、圖像處理等。此外，由於強調實際的工作算法，對於那些希望得到一些實用技術的統計信號處理領域的研究者，本書提供的內容應該是有用的，而對那些涉足該領域的新手來說，要從大量良莠不齊的算法中挑選好的算法，本書也是很好的參考。

本書的總體目標是幫助讀者提升統計信號處理的實踐能力，為了完成這一目標，我們要努力做到:

1. 描述一套用來建立算法的方法，包括數學建模、計算機模擬、性能評估；

2. 通過典型工具的實踐，允許讀者深刻理解一些重要的概念，包括有用的分析結果和設計、評估和測試的MATLAB實現；

3. 強化一些實際中已有的方法和特定算法，這些算法已經經受了時間的檢驗；

4. 通過描述和求解現實生活中的實際問題來介紹相關的應用領域；

5. 給讀者介紹實際中要求的擴展；

6. 將數學算法轉換成MATLAB程序並驗證解的完整性。

在教學方面，我們相信強調通過MATLAB實現有助於理解算法的實際工作情況及不同算法的細微差別，讀者將在“做中學”。同樣，教材中加入了許多供學生練習的分析練習題，完整的解答包含在每章的附錄中，書中也給出了MATLAB練習題，每章的附錄列出了簡化的解答，所有答案及可運行的MATLAB程序都放在隨書的光盤上。在每章的結尾都有一節“小結”，其中給出的結論都是非常重要的，旨在提供算法內在運行的深入理解以及常用的拇指法則，這些內容對建立成功的算法都是關鍵的。本書的大部分主題來自《統計信號處理基礎：估計理論》（1993）和《統計信號處理基礎：檢測理論》（1998），也從《現代譜估計：理論與應用》（1988）加入了許多材料，後一本書包含了許多數據模擬和分析所要求的技術。後，我們希望本書對自學也是有用的。盡管沒有MATLAB作為實踐工具也是可以學習本書的，但卻失去MATLAB實踐所獲得的許多理解。

本書假定讀者具有微積分和基本線性繫統的背景知識，包括某些數字信號處理、概率和隨機過程導論、線性和矩陣代數等相關知識。正如前面提到的，我們在算法描述時盡量少用數學知識和相關背景材料，然而算法在終總是以數學形式呈現的，因此這一目標也隻是部分地實現。

作者要感謝許多人所做的貢獻，在過去的許多年裡，他們提供了許多教學和研究問題中富有啟發的討論以及應用研究結果的機會。感謝羅得島大學的同事L. Jackson、R. Kumaresan、L. Pakula、P. Swaszek。感謝我目前和以前的所有研究生，他們在平時教學和研究中的許多討論以及某些評論與疑問，對本書終的定稿都做出了貢獻。特別是Quan Ding和Naresh Vankayalapati，他們做了許多評注，並幫助完成了練習解答。此外，William Knight對初稿也提供了許多有價值的反饋意見。作者還要感謝許多資助其研究的機構和項目主管，這些主管包括Jon Davis、Darren Emge、James Kelly、Muralidhar Rangaswamy、Jon Sjogren、Peter Zulch，相關機構包括美國海軍水下作戰中心、海軍空戰中心、空軍科學研究局、海軍研究辦公室、空軍研究實驗室、愛德華化學和生物中心。作者是不少工業公司的咨詢顧問，從他們那裡獲得了許多實踐經驗，在此一並表示感謝。作者也非常歡迎讀者提出疑問和修改意見，有任何疑問和建議請發郵件至kay@ele.uri.edu。