ВВЕДЕНИЕ
В любом случае есть только один способ правильно вести спор: надо сначала хорошо понять, о чем идет речь. (Платон)
Трудно и, более того, невозможно дать сжатое и приемлемое для всех определение обработки сигналов. Относительно недавно появилось выражение «методы и техника обработки сигналов», причем используемые методы и техника, конечные цели которых многочисленны и часто различны, находят все большее применение во многих областях.
Можно сказать, что необходимость в обработке сигналов возникает каждый раз, когда нужно отделить передаваемое сообщение от искажающего его шума. На рис. 1 приведена схема, поясняющая принцип обработки сигналов.
Действующая физическая система передает сообщение; для этого последнее должно быть закодировано с помощью кодирующего устройства и превращено в сигнал. Затем сигнал передается по каналу и поступает на вход приемника, который расшифровывает его и выдает на выходе данные. Последние затем используются.
При кодировании, передаче и приеме происходит искажение сигнала за счет прибавления к нему шума. Процесс обработки сигнала происходит в приемнике. Цель процесса — наилучшее восстановление первоначального сигнала на фоне шумов (или в некоторых случаях определение наличия сигнала).
Теория обработки сигналов основана на нескольких разделах математики и физики. Для реализации ее многих функций (число которых непрерывно возрастает) используются различные области техники. Области приложения теории обработки сигналов становятся все более и более многочисленными (рис. 2). Даже живая природа не обходится без обработки сигналов. Например, летучая мышь при ловле бабочек, служащих ей основной пищей, для определения местонахождения своих жертв использует (гл. 23) лучшие из известных в настоящее
Рис. 1. (см. скан)
время методов обработки сигналов! Можно сказать, что наши органы чувств постоянно посылают в мозг огромное количество информации и мы бы утонули в ее потоке, если бы не воспринимали только нужную информацию. Как сказал основоположник теории обработки сигналов Норберт Винер: «Жить по-настоящему — это жить, получая адекватную информацию».
В книге рассмотрены все те понятия, которые мы считали фундаментальными, исходя из нашего опыта, и которые потребуются для специалистов (а их число становится все больше), вынужденных применять на практике методы и технику обработки сигналов, тем более что практика не исключает, а, наоборот, требует теоретических знаний, которые необходимы для правильной эксплуатации измерительной аппаратуры и верной интерпретации результатов. Поэтому большая часть теоретических выводов в книге не доказывается, а приводятся ссылки на фундаментальные работы, в которых проведены эти доказательства. Несомненно, что список этих работ, приведенный ниже, не является полным; в него включены лишь те работы, которые
Рис. 2. (см. скан)
наиболее близки по общему содержанию книги. Кроме того, в конце каждой главы в случае необходимости приводятся ссылки на другие работы, отражающие те или иные частные вопросы.
В книге описывается также аппаратура, которую выпускает промышленность и которая используется для многочисленных целей как в исследовательских лабораториях, так и в заводских условиях.
Я приношу благодарность всем моим товарищам, сотрудникам и друзьям, которые оказали мне неоценимую помощь при практической реализации теоретических методов.
