应用范围现代的Radar,Sonar,CommunicationSystems比起二次大战时要先进得多,“信号检测与估计理论”起了十分重要的指导作用。“信号检测与估计理论最早由Radar,Communication产生,但目前已成为许多学科的理论基础,不仅在自动控制、模式识别、系统识辨、图像处理、语音识别中广泛应用,而且在地震、天文、生物医学工程、化学、物理等学科得到应用。地震一一地震波在大地中传播是一个信息传输系统,在传输过程中,会受到各种干扰,如何寻求有效方法,尽量减小干扰的影响,以便从记录下来的地震信号中预测地震的位置和震级。石油和天然气勘探一一常用爆破法,产生地震波,是以地层为信道的信息传输系统。应用信号检测理论,可以研究出一套信息提取和分析方法。天文学一一天体辐射电磁波,利用接收到的电磁波,分析射电现象,研究太阳、月亮、各行星等天体内部物理、化学性质,由于天体离地面很遥远,因此接收到的信号极其微弱。生物物理一一人的感官是一个信息处理系统,需要处理极其微弱信号,通常把刺激变量看作信号,把刺激中的随机物理变化或感官信息处理中随机变化看作噪声。感官对刺激的分辨问题可等效为一个在噪声中检测信号的问题。“信号检测理论”加深了人们对感官系统的认识和理解。只要知道了噪声的统计特性,便可应用“信号检测理论”中有关结果
应用范围 现代的Radar, Sonar, Communication Systems比起二次大战时要先进 得多, “信号检测与估计理论 ”起了十分重要的指导作用。 “信号检测与估 计理论 ”最早由Radar, Communication产生,但目前已成为许多学科的 理论基础,不仅在自动控制、模式识别、系统识辨、图像处理、语音识 别中广泛应用,而且在地震、天文、生物医学工程、化学、物理等学科 得到应用。 地 震——地震波在大地中传播是一个信息传输系统,在传输过程 中,会受到各种干扰,如何寻求有效方法,尽量减小干扰的影响,以便 从记录下来的地震信号中预测地震的位置和震级。 石油和天然气勘探——常用爆破法,产生地震波,是以地层为信道 的信息传输系统。应用信号检测理论,可以研究出一套信息提取和分析 方法。 天文学——天体辐射电磁波,利用接收到的电磁波,分析射电现 象,研究太阳、月亮、各行星等天体内部物理、化学性质,由于天体离 地面很遥远,因此接收到的信号极其微弱。 生物物理——人的感官是一个信息处理系统,需要处理极其微弱信 号,通常把刺激变量看作信号,把刺激中的随机物理变化或感官信息处 理中随机变化看作噪声。感官对刺激的分辨问题可等效为一个在噪声中 检测信号的问题。 “信号检测理论 ”加深了人们对感官系统的认识和理解。只要知道了噪声 的统计特性,便可应用 “信号检测理论 ”中有关结果
微弱信号检测目前,“微弱信号检测”在化学、物理等学科也越来越受到重视。随着科学技术的发展,人的认识已进入微观世界,人们越来越关心各种极端的物理现象、极其微弱的效应、这种效应接近本征限制和环境限制。本征限制一一物体不是处于绝对零度,有热涨落、电、光等能量的量子化环境限制一一市电干扰、温度涨落、电磁辐射等不可避免的干扰和影响弱效应包括:三个基本物理量微弱变化:声、光、热、电磁等各种参数测量:微电导、微电容、微电流、微弱生物电流的检测。这些都要求把信号从噪声中提取出来,且加以精确测量,采用微弱信号检测技术如LockinAmplifier,BoxcarIntegrator等后,发现了许多新的物理现象,开拓新材料,创造新器件。例如:在表面分析中:用LockinAmplifier把深埋在噪声中的俄歇峰(二次电子)检测出来在测量温度上:用热敏电阻可达10-3℃温度变化,用微弱信号检测技术达10-5℃,提高二个口数量级在光谱测量中:由于自吸收效应,使精度受到影响,而采用锁相放大器可排除自吸收影响在电化学中:常规测试灵敏度为10-5克分子,锁相放大器10-7一10-8克分子,提高2一3个数量级口在引力波探测中:用检测信号检测技术研究物体之间引力是如何传播的此外在化学发光、萤光测量,激光光谱测量中弱信号检测技术得到广泛应用随着现代科学技术的发展,微弱信号检测将得到更广泛的应用,它已成为现代料学技术重要理论塞础。国内成立“微弱信号检测学会"已有二十多年历史,研究“信号检测理论”在其他各学科领域中的应用
微弱信号检测 目前, “微弱信号检测 ”在化学、物理等学科也越来越受到重视。随着科学技术 的发展,人的认识已进入微观世界,人们越来越关心各种极端的物理现象、极 其微弱的效应、这种效应接近本征限制和环境限制。 本征限制——物体不是处于绝对零度,有热涨落、电、光等能量的量子化 环境限制——市电干扰、温度涨落、电磁辐射等不可避免的干扰和影响 弱效应包括:三个基本物理量微弱变化;声、光、热、电磁等各种参数测量; 微电导、微电容、微电流、微弱生物电流的检测。 这些都要求把信号从噪声中提取出来,且加以精确测量,采用微弱信号检测技 术如Lock in Amplifier, Boxcar Integrator等后,发现了许多新的物理现象, 开拓新材料,创造新器件。 例如: 在表面分析中:用Lock in Amplifier把深埋在噪声中的俄歇峰(二次电子)检测出来 在测量温度上:用热敏电阻可达10-3℃温度变化,用微弱信号检测技术达10-5℃,提高 二个 数量级 在光谱测量中:由于自吸收效应,使精度受到影响,而采用锁相放大器可排除自吸收影响 在电化学中:常规测试灵敏度为10-5克分子,锁相放大器 10-7—10-8克分子,提高2—3个数量级 在引力波探测中:用检测信号检测技术研究物体之间引力是如何传播的 此外在化学发光、萤光测量,激光光谱测量中弱信号检测技术得到广泛应用 随着现代科学技术的发展,微弱信号检测将得到更广泛的应用,它已成为现代 科学技术重要理论基础。国内成立 “微弱信号检测学会 ”已有二十多年历史,研 究 “信号检测理论 ”在其他各学科领域中的应用
“信号检测与估计理论”发展历史“信号检测与估计理论”形成有一个历史过程。关于信息传输理论的探讨,从二十世纪20年代末开始,二十世纪40年代第二次世界大战期间,逐步形成和发展起来,整个四十年代是这个理论的初创和奠基时期,其间美国科学家维纳(N.Wiener)苏联科学家柯尔莫哥洛夫(Kolmogorov)作出了杰出贡献,他们将随机过程和数理统计的观点引入通信(广义通信,包括Radar,Sonar)和控制系统中来,揭示了信息传输和处理的统计本质,建立了“最佳线性滤波理论一一维纳滤波理论”。这对当时认为“信号是一个确定性的过程”的传统观念,是一次突破。同一时期,在Radar技术发展推动下,诺思(D.O.North)于1943年,提出了以“输出信噪比最大为准则”的“匹配滤波理论”。随后在Radar,communicationSystems中获得广泛的应用。之后,在雷达、通信、声纳、自动控制等无线电技术系统中,为了解决在噪声干扰下可靠地传输信息,采用了种种方法,“相关接收法”是其中重要的方法之人们发现,利用周期信号和噪声自相关函数特性不同,用“相关接收方法”检测雷达信号特别有效。人们进一步研究发现,“相关接收”与“匹配滤波”存在等效的一面。人们在同噪声干扰斗争中,总结出来的种种方法,其实质上,都是利用信号与噪声不同的统计特性,尽可能地抑制噪声,从而提取信号
“信号检测与估计理论 ”发展历史 “信号检测与估计理论 ”形成有一个历史过程。关于信息传输理论的探讨,从二十 世纪20年代末开始,二十世纪40年代第二次世界大战期间,逐步形成和发展起 来,整个四十年代是这个理论的初创和奠基时期,其间 美国科学家 维纳(N. Wiener) 苏联科学家 柯尔莫哥洛夫(Kolmogorov) 作出了杰出贡献,他们将随机过程和数理统计的观点引入通信(广义通信,包括 Radar,Sonar)和控制系统中来, 揭示了信息传输和处理的统计本质,建立了 “最佳线性滤波理论——维纳滤波理论 ”。这对当时认为 “信号是一个确定性的过 程 ”的传统观念,是一次突破。 同一时期,在Radar技术发展推动下,诺思 (D.O. North) 于1943年,提出了以 “输出信噪比最大为准则 ” 的 “匹配滤波理论 ”。随后在Radar,communication Systems中获得广泛的应用。 之后,在雷达、通信、声纳、自动控制等无线电技术系统中,为了解决在噪声 干扰下可靠地传输信息,采用了种种方法, “相关接收法 ”是其中重要的方法之 一,人们发现,利用周期信号和噪声自相关函数特性不同,用 “相关接收方法 ” 检 测雷达信号特别有效。人们进一步研究发现, “相关接收 ” 与 “匹配滤波 ”存在等效 的一面。 人们在同噪声干扰斗争中,总结出来的种种方法,其实质上,都是利用信号与噪声 不同的统计特性,尽可能地抑制噪声,从而提取信号