第1章緒論1
1.1信號檢測與估計理論的研究對像1
1.2信號檢測與估計理論的發展歷程1
1.2.1初創和奠基階段1
1.2.2迅猛發展階段2
1.2.3成熟階段2
1.3本課程的性質和內容安排2
思考題4
知識擴展4
第2章隨機信號及其統計描述5
2.1隨機過程5
2.1.1隨機過程的概念5
2.1.2隨機過程的統計描述6
2.1.3隨機過程的平穩性與各態歷經性8
2.1.4隨機過程的獨立性、相關性和正交性11
2.1.5平穩隨機過程的功率譜密度函數12
2.1.6復隨機過程及其統計特性14
2.2隨機過程的正交級數表示15
2.2.1完備的正交函數集15
2.2.2隨機信號的卡亨南洛維展開15
2.2.3*格拉姆施密特正交化法21
2.3*實信號的復數表示法與希爾伯特變換23
2.3.1實信號的復數表示法與希爾伯特變換23
2.3.2希爾伯特變換的性質24
2.4高斯噪聲與白噪聲26
2.4.1高斯噪聲26
2.4.2白噪聲28
本章小結28
思考題30
習題30
計算機仿真31
知識擴展39
第3章經典檢測理論40
3.1檢測理論的基本概念40
3.2後驗概率準則42
3.2.1接收機結構形式42
3.2.2接收機性能評價43
3.3小風險Bayes準則45
3.3.1接收機結構形式45
3.3.2Bayes準則與後驗概率準則的關繫47
3.4小錯誤概率準則47
3.5極大極小準則49
3.5.1不同P(H0)下的Bayes風險50
3.5.2假定P(H0)=q1,實際P(H0)不一定
是q1時的平均風險50
3.6NeymanPearson準則52
3檢測55
3.7檢測的Bayes準則55
3.7檢測的後驗概率準則56
3.7檢測的似然檢驗準則56
本章小結58
思考題59
習題59
計算機仿真60
知識擴展63
第4章確知信號的檢測65
4.1高斯白噪確知信號的檢測65
4.1.1接收機的結構形式65
4.1.2接收機的檢測性能68
4.23種常用繫統性能評價71
4.2.1相干相移鍵控繫統71
4.2.2相干頻移鍵控繫統72
4.2.3相干啟閉鍵控繫統73
4.3高斯白噪確知信號的檢測74
4.3.1接收機的結構形式74
4.3.2*接收機的檢測性能74
4.4*高斯色噪聲中確知信號的檢測76
4.4.1KarhunenLoève展開法77
4.4.2接收機的結構形式77
4.4.3接收機的檢測性能80
4.4.4信號波形83
4.5匹配濾波器85
4.5.1信噪比準則85
4.5.2白噪聲背景下的匹配濾波器86
4.6廣義匹配濾波器90
4.6.1積分方程的近似解法90
4.6.2預白化方法91
4.6.3白化濾波器的構成91
本章小結92
思考題94
習題94
計算機仿真95
知識擴展107
第5章隨機參量信號的檢測108
5.1復合假設檢驗108
5.1.1復合假設檢驗的Bayes準則108
5.1.2復合假設檢驗的NeymanPearson準則111
5.1.3復合假設檢驗的似然檢驗準則112
5.2隨機相位信號的檢測112
5.2.1檢測繫統的結構112
5.2.2檢測性能115
5.3隨機相位和振幅信號的檢測118
5.3.1檢測繫統結構118
5.3.2檢測性能119
5.4隨機頻率信號的檢測120
5.4.1隨機相位和頻率信號的檢測121
5.4.2隨機相位和頻率、振幅瑞利衰減信號的檢測122
5.4.3信號的檢測方法124
5.5隨機時延信號的檢測124
5.5.1隨機相位和時延信號的檢測124
5.5.2隨機相位、頻率和時延信號的檢測126
本章小結127
思考題128
習題128
計算機仿真129
知識擴展133
第6章多重信號的檢測135
6.1確知脈衝串信號的檢測135
6.1.1似然比檢驗和處理器135
6.1.2檢測性能137
6.2隨機參量脈衝串信號的檢測138
6.2.1隨機相位非相干脈衝串信號的檢測138
6.2.2隨機振幅和相位脈衝串信號的檢測141
本章小結144
思考題145
習題145
計算機仿真145
知識擴展155
第7章序貫檢測156
7.1序貫檢測的一般原理156
7.2序貫似然比檢測157
7.2.1判決規則157
7.2.2檢測門限158
7.2.3平均取樣數160
7.2.4判決終止的必然性161
7.3序貫檢測的實例分析163
本章小結166
思考題167
習題167
知識擴展167
第8章經典估計理論168
8.1引言168
8.2Bayes估計168
8.2.1代價函數的形式168
8.2.2Bayes估計準則169
8.3後驗估計171
8.4似然估計172
8.5小二乘法估計174
8.5.1小二乘法174
8.5.2線性信號模型的小二乘法估計175
8.6估計量的性質177
8.6.1無偏性177
8.6.2一致性178
8.6.3充分性178
8.6.4有效性179
8.7克拉默拉奧不等式180
8.7.1克拉默拉奧不等式的形式180
8.7.2幾點討論181
8.8估計的小均方誤差界182
本章小結185
思考題185
習題186
計算機仿真187
知識擴展190
第9章信號參量的估計192
9.1概述192
9.1.1估計量的計算192
9.1.2估計量的性能分析192
9.2振幅估計193
9.2.1振幅估計量的計算193
9.2.2振幅估計量的性能分析194
9.3相位估計195
9.4時延估計197
9.4.1時延估計量的計算197
9.4.2雷達自動距離跟蹤環路199
9.4.3時延估計量的性能分析200
9.5頻率估計200
本章小結202
思考題202
習題202
計算機仿真203
知識擴展205
第10章維納濾波和卡爾曼濾波207
10.1概述207
10.2維納濾波208
10.2.1連續過程的維納濾波208
10.2.2離散過程的維納濾波210
10.3卡爾曼濾波218
10.3.1卡爾曼濾波的信號模型218
10.3.2卡爾曼濾波器的設計218
本章小結222
思考題223
習題223
計算機仿真223
知識擴展226
第11章自適應濾波227
11.1自適應濾波概述227
11.1.1自適應濾波的基本概念227
11.1.2自適應濾波的組成227
11.1.3自適應濾波的分類227
11.1.4自適應濾波的性能指標228
11.2小均方自適應濾波算法228
11.2.1基本原理228
11.2.2均方誤差性能曲面230
11.2.3算法形式232
11.2.4收斂特性233
11.3遞歸小二乘自適應濾波算法236
11.3.1算法原理236
11.3.2RLS算法和LMS算法的比較239
本章小結239
思考題240
習題240
計算機仿真241
知識擴展244
第12章功率譜估計246
12.1概述246
12.2經典譜估計法247
12.2.1間接法247
12.2.2直接法250
12.3現代譜估計法254
12.3.1信號模型及其選擇255
12.3.2AR模型譜估計法256
12.4白噪聲中正弦信號的譜估計261
12.4.1似然法261
12.4.2Capon譜估計法263
本章小結264
思考題265
習題266
計算機仿真266
知識擴展268
參考文獻270

信號檢測與估計是現代信息理論的重要組成部分，是以概率論與數理統計為工具，以受噪信號處理為對像，以提取信息為目標，綜合繫統理論與通信工程的一門學科。在通信、雷達、聲吶、自動控制、地震勘探、生物醫學信號處理等領域得到廣泛應用。
本書是在我們編寫的由清華大學出版社2014年出版的《信號檢測與估計》(第2版)教材的基礎上修訂完善的。全書共12章，第1章簡要介紹信號檢測與估計理論的研究對像和發展歷程；第2章介紹隨機信號的基本概念和統計描述；第3～7章分別介紹信號檢測的基本理論和方法，包括經典檢測理論、確知信號的檢測、隨機參量信號的檢測、多重信號的檢測以及序貫檢測；第8～12章介紹信號估計的基本理論和方法，包括估計的方法與性質、信號參量和信號波形的估計以及譜估計等。
在本書的編寫和修訂過程中，作者著重從基礎與框架入手，既注重理論分析的嚴密性，又強調實際應用，同時還融入信息技術的應用，形成了以下幾方面的特色。
(1) 重點突出。在有限篇幅內，重點介紹信號檢測與估計的經典理論，注重基本概念和基本方法的闡述。對於初學者來說，掌握了這些基本理論，就為進行本學科更深層次的學習與研究奠定了基礎。
(2) 體繫完整。首先注重了結構的完整性和內容的連續性。按照慣例，先介紹信號檢測，後介紹信號估計，從確知信號檢測到隨機參量信號和多重信號檢測，從參數估計到波形和譜估計，由淺入深，循序漸進。其次強調了理論推導的循序性和語言描述的精煉性，為了便於教師講授和學生自學，理論推導環環緊扣，從簡到繁，由易到難，力求通俗易懂，便於理解。
(3) 實例豐富。本書運用了大量實際信號處理問題來說明相關理論，使理論敘述更加生動和易於理解，同時還提供了大量的例題，各章均安排了一定數量的思考題和習題，便於讀者理解和鞏固所學的概念和方法，提高分析問題和解決問題的能力。
(4) 追根溯源。對部分定理、準則、公式的來源進行了追溯，對部分發明者進行了簡要介紹，便於讀者進一步了解信號檢測與估計的發展歷程。
(5) 融入信息技術。部分章節給出了計算機仿真實例，包括仿真假設、程序代碼和仿真結果，實現了對基本定理和基本方法的驗證，加深讀者對理論知識的理解掌握。
本書可以作為電子信息類專業高年級本科生和信息與通信工程等學科碩士研究生的教材，建議講授40學時左右。學習本門課程需要先修“概率論”“信號與繫統”“數字信號處理”等課程。在教材使用中，對於加“”的章節可以不講，供學生們參考。
本書由張立毅擔任主編，張雄和李化擔任副主編。張立毅修訂編寫了第1～3章，孫雲山修訂編寫了第5、6、11章，李艷琴修訂編寫了第8、9、12章，費騰修訂編寫了第4、10章，張經宇修訂編寫了第7章。在修訂編寫過程中，作者還參閱了不少的文獻資料，在此致以誠摯的謝意。
由於作者水平有限，書中難免會出現一些疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。

作者2023年4月第2版前言
信號檢測與估計是現代信息理論的重要組成部分，是以概率論與數理統計為工具，以受噪信號處理為對像，以提取信息為目標，綜合繫統理論與通信工程的一門學科。在通信、雷達、聲吶、自動控制、地震勘探、生物醫學信號處理等領域得到廣泛應用。
本書是在我們編寫的由清華大學出版社2010年出版的《信號檢測與估計》教材的基礎上修訂完善的。全書共12章，第1章簡要介紹信號檢測與估計理論的研究對像和發展歷程；第2章介紹隨機信號的基本概念和統計描述；第3～7章分別介紹信號檢測的基本理論和方法，包括經典檢測理論、確知信號的檢測、隨機參量信號的檢測、多重信號的檢測以及序貫檢測；第8～12章介紹信號估計的基本理論和方法，包括估計的方法與性質、信號參量和信號波形的估計以及譜估計等。
近20年來信號檢測與估計理論得到蓬勃發展，新的理論和方法大量湧現，應用領域不斷擴展。為了幫助有志於從事信息科學技術的初學者迅速入門，本書著重從基礎與框架入手，既注重理論的嚴密性，又強調實際應用，試圖在以下幾方面形成特色。
（1） 重點突出。在有限篇幅內，重點介紹信號檢測與估計的經典理論，注重基本概念和基本方法的闡述。對於初學者來說，掌握了這些基本理論，就為進行本學科更深層次的學習與研究奠定了基礎。
（2） 體繫完整。首先注重結構的完整性和內容的連續性，按照慣例，先介紹信號檢測，後介紹信號估計，從確知信號檢測到隨機參量信號和多重信號檢測，從參數估計到波形和譜估計，由淺入深，循序漸進。其次，強調理論推導的循序性和語言描述的精煉性，為了便於教師講授和學生自學，理論推導環環緊扣，從簡到繁，由易到難，力求通俗易懂，便於理解。
（3） 實例豐富。本書運用大量實際信號處理問題來說明相關理論，使理論敘述更加生動和易於理解，同時本書還提供大量的例題，各章均安排一定數量的思考題和習題，便於讀者理解和鞏固所學的概念和方法，提高分析問題和解決問題的能力。
本書可以作為電子信息類專業（如通信工程、電子信息工程、測控技術與儀器等專業）高年級本科生和通信與信息繫統、信號與信息處理、電路與繫統等學科碩士研究生的教材，建議講授40學時左右。學習本門課程需要先修“概率論”“信號與繫統”“數字信號處理”等課程。在教材使用中，對於加的章節可以不講，供學生參考。
本書由張立毅擔任主編，負責修訂統稿和定稿，並修訂了第1章。張雄和李化擔任副主編，分別修訂了第3章和第4章。趙菊敏、梁風梅、張文愛、武曉嘉、趙永強、李燈熬、李艷琴分別修訂了第2章和第5章到第10章，劉婷修訂編寫了第11章和第12章，在編寫過程中，作者還參閱了不少的文獻資料，在此對這些文獻的作者致以誠摯的謝意。
由於作者水平有限，書中難免會出現一些疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。

作者2014年7月第1版前言
信號檢測與估計是現代信息理論的重要組成部分，是以概率論與數理統計為工具，以受噪信號處理為對像，以提取信息為目標，綜合繫統理論與通信工程的一門學科。在通信、雷達、聲吶、自動控制、地震勘探、生物醫學信號處理等領域得到廣泛應用。
本書是在作者講授“信號檢測與估計”課程自編講義的基礎上，總結多年的教學經驗，根據電子信息類專業教學大綱，參考國內外文獻資料編寫而成的。
全書共12章，第1章簡要介紹了信號檢測與估計理論的研究對像和發展歷程；第2章介紹了隨機信號的基本概念和統計描述；第3～7章分別介紹了信號檢測的基本理論和方法，包括經典檢測理論、確知信號的檢測、隨機參量信號的檢測、多重信號的檢測以及序貫檢測；第8～12章介紹了信號估計的基本理論和方法，包括估計的方法與性質、信號參量和信號波形的估計以及譜估計等。
近20年來信號檢測與估計理論得到蓬勃發展，新的理論和方法大量湧現，應用領域不斷擴展。為了幫助有志於從事信息科學技術的初學者迅速入門，本書著重從基礎與框架入手，既注重理論的嚴密性，又強調實際應用，試圖在以下幾個方面形成特色。
(1) 重點突出。在有限篇幅內，重點介紹信號檢測與估計的經典理論，注重基本概念和基本方法的闡述。對於初學者來說，掌握了這些基本理論，就為進行本學科更深層次的學習與研究奠定了基礎。
(2) 體繫完整。首先注重了結構的完整性和內容的連續性，按照慣例，先介紹信號檢測，後介紹信號估計，從確知信號檢測到隨機參量信號和多重信號檢測，從參數估計到波形和譜估計，由淺入深，循序漸進。其次，強調了理論推導的循序性和語言描述的精煉性，為了便於教師講授和學生自學，理論推導環環緊扣，從簡到繁，由易到難，力求通俗易懂，便於理解。
(3) 實例豐富。本書運用了大量實際信號處理問題來說明相關理論，使理論敘述更加生動和易於理解，同時本書還提供了大量的例題，各章均安排了一定數量的思考題和習題，便於讀者理解和鞏固所學的概念和方法，提高分析問題和解決問題的能力。
本書可以作為電子信息類專業(如通信工程、電子信息工程、測控技術與儀器等專業)高年級本科生和通信與信息繫統、信號與信息處理、電路與繫統等學科碩士研究生的教材，建議講授40學時左右。學習本門課程需要先修“概率論”“信號與繫統”“數字信號處理”等課程。在教材使用中，對於加“”的章節可以不講，供學生參考。
本書由張立毅擬訂編寫提綱，負責統稿和定稿，並編寫了第1章。趙菊敏、李化、張雄、梁風梅、張文愛、武曉嘉、趙永強、陳雷、李艷琴、劉婷、孫雲山分別編寫了第2～12章。太原理工大學博士研究生導師王華奎教授在百忙中審閱了全稿，提出了很多精闢的見解和建設性的修改意見，謹此表示衷心的感謝。同時，在編寫過程中，作者還參閱了不少的文獻資料，在此對這些文獻的作者致以誠摯的謝意。
由於作者水平有限和編寫時間倉促，書中難免會出現一些疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。

作者2010年5月