Matlab简介

MATLAB（矩阵实验室），全称为Matrix Laboratory，是MathWorks公司推出的用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境的商业数学软件。

MATLAB具有数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理、数字信号处理、财务与金融工程等功能，为众多科学领域提供了全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。

MATLAB 产品系列重要功能：

·MATLAB®: MATLAB 语言的单元测试框架

matlab介绍

MATLAB（矩阵实验室），全称为Matrix Laboratory，是MathWorks公司推出的用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境的商业数学软件。

MATLAB具有数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理、数字信号处理、财务与金融工程等功能，为众多科学领域提供了全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接

其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。

MATLAB简介

MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用MATLAB产品的开放式结构，可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善MATLAB产品以提高产品自身的竞争能力。

目前MATLAB产品族可以用来进行：

• 数值分析

• 数值和符号计算

• 工程与科学绘图

• 控制系统的设计与仿真

• 数字图像处理

• 数字信号处理

• 通讯系统设计与仿真

• 财务与金融工程

MATLAB产品家族的构成见上图，下面对各个组成部分进行介绍：

MATLAB是MATLAB产品家族的基础，它提供了基本的数学算法，例如矩阵运算、数值分析算法，MATLAB集成了2D和3D图形功能，以完成相应数值可视化的工作，并且提供了一种交互式的高级编程语言——M语言，利用M语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。

MATLAB Compiler是一种编译工具，它能够将那些利用MATLAB提供的编程语言——M语言编写的函数文件编译生成为函数库、可执行文件、COM组件等等，这样就可以扩展MATLAB功能，使MATLAB能够同其他高级编程语言例如C/C++语言进行混合应用，取长补短，以提高程序的运行效率，丰富程序开发的手段。

利用M语言还开发了相应的MATLAB专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的，用户不仅可以查看其中的算法，还可以针对一些算法进行修改，甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前MATLAB产品的工具箱有四十多个，分别涵盖了数据采集、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。

西藏科技》年期总第期信息技术数字信号处理中常用的工具箱函数简介宁长春陈天禄索郎桑姆胡海冰厉海金西藏大学理学院物理系,西藏拉萨摘要本文就数字信号处理中所涉及到的一些典型工具箱函数进行了简要的介绍,希望能为专门从事数字信号处理的人士,在使用这门应用性工具方面,提供一些适当的帮助。关键词应用性工具数字信号处理工具箱函数中图分类号由和两词的前三个字母组合而成。世纪年代后期,时任美国墨西哥大学计算机系主任的教授出于减轻学生编程负担的动机,为学生设计了一组调用和库程序的“通俗易用”的接口,此即用编写的萌芽状态的。经几年的校际流传,在的推动下,由、、合作,于年成立了公司,并把推向市场。从这时起,的内核采用语言编写,而且除了原有的数值计算能力之外,还增加了数据图视功能。以商品的形式出现后的短短几年,就以其良好的开放性和运行的可靠性,使原先控制领域里的封闭式软件纷纷淘汰,而改在平台上重建。世纪年代,已经成为国际控制界公认的标准计算软件,而且在国际上多个数学科技应用软件中,在数值计算方面独占鳌头。可是自身很强的综合性,也导致了学习或者应用本身必须具有较大的知识跨度。比如较深的数学知识,较多或者其他软件的知识对计算机色彩系统教好的认识等等。另外,由于还是一个藏量极为丰富的资源库因此对于大多数的用户个体来说,一定有部分的内容看起来是“透明”的,即用户能明白其中的全部细节而有些内容则表现为“灰色”,即用户明白其机理但不懂具体的执行细节还有些内容则“全黑”,即用户对它们完全无知。所以在此意义上讲,对于任一专业领域来说,在使用的时候,也仅仅是涉及到的冰山一角,但是也就是这部分内容,就足以对他们构成严重挑战。那么本文正是考虑到了的这些特点,专门针对数字信号处理这个领域,对于数字信号处理所最常用的一些工具箱函数进行了简要介绍。就数字信号处理和两方面无法避开的问题做了原理性的说明。尽量不牵扯到和这个领域无关的知识,甚至有意避开和数字信号处理无关的内容。旨在为从事数字信号处理工作和学习的人员在最短的时间内,了解到在使用这个应用性工具去解决数字信号处理的问题时,最必要也最核心的知识。最后本文还列举了两个相关程序,对于文中所提及到的函数的使用,做了一个示范。并收罗了和数字信号处理紧密相关的函数,以列表的形式提出,想必一定会为相关人员提供恰当的帮助。数字信号处理中常用的函数工具箱介绍功能设计巴特沃思低通模拟滤波器。格式,,,,,,二,。说明调用参数,是数字低通滤波器的归一化通带和阻带截频。,为滤波器的通带和阻带衰减。功能求卷积。格式二说明,用于求矢量,和的卷积,即一二艺二一,,…。功能利用滤波器或滤波器对数据进行滤波。,,信息技术西藏科技》年期总第期格式【,汀」,,二,,,说明利用数字滤波器对数进行滤波,其实现采用直接型结构,因而适用于和两种滤波器。滤波器的系统函数为…一一…即滤波器系数…、」,二〔。,…〕,输人序列矢量为。这里的标准形式为。,如果输入矢量为时,尹,则将自动进行归一化系数的操作如果。二,则给出出错信息。二,,利用给定系数矢量和对中的数据进行滤波,结果放人矢量中,的长度取,。二,,可以在中指定的初始状态。「,」二,,除得到矢量外,还得到的最终状态矢量。功能数字滤波器的频率相应。格式〔,,,〕二,,,,,,,,,说明用于计算数字滤波器的频率响应函数‘。具有如下形式一一…一…,…、〕,…、」分别表示分母多项式和分子多项式的系数。〔,」,,可得到数字滤波器的点频率响应值,这个点均匀地分布在「,二,并将这个频点的频率记录在中,相应的频率值记录在中。要求为大于零的整数,最好为的整数次幂,以便采用计算,以提高速度。〔,,,,用于对,“上「,」上等间隔采样点,采样点的频率及相应频响的值分别记录在和中。由用户指定以为单位值。,,用于对“在,二〕上进行采样,采样点由矢量指定。甲,,,用于对,。在「,」上采样频率点由矢量给定。,,用于在当前图形窗口中绘制出幅率和相频特性曲线。功能计算相应的单位脉冲响应。格式,」二,〔,」,,,」,,,,其中和分别为的分母和分子多项式系数。功能一维快速傅立叶变换。格式二二,。说明函数用于计算矢量或矩阵的离散傅立叶变换。利用盯算法计算矢量的离散傅立叶变换,当为矩阵时,为矩阵每一列的。当长度为的整数次幂时,采用基算法,否则采用稍慢的混合基算法。,采用点。当长度小于时,函数自动在尾部补零,以构成点数列当长度大于时,截取的前面点数据进行。功能一维逆快速傅立叶变换格式血二,。而功能用脉冲响应不变法将模拟滤波器转换为数字滤波器。格式,〕二,,。说明式中和分别表示模拟滤波器的系统函数的分子多项式和分母多项式,是脉冲响应不变法中的抽样频率,单位是。输出变量和分别表示数字滤波器系统函数的分子多项式和分母多项式。功能线型绘图函数。格式,。说明是一种最简单的调用方式,是长度为的数值向量。的作用是在坐标系中顺序地用直接连接顶点,,二,,…,,生成一条折线。当向量元素充分多时,即可生成一条光滑的曲线。在实验中,若衅点数足够多时,用打印的幅频特性就很接近」“连续曲线。西藏科技》年期总第期信息技术,称为参数式,参数和都是长度为的向量。,在坐标系中生成顺序连接顶点,,,,…,的折线。这种调用可被用来生成参数方程的图形。功能绘制离散序列图。格式,…,’线端符号’…,’线形’…,’线形’,’端符号’说明和,分别与和,的绘制规则相同,只是绘制的是离散序列图,序列线端为圆圈。实验中用于绘制时域序列的波形图和序列的离散傅立叶变换的幅度图。后面三种调用方式中的‘线形’用于指定图中序列的线形和颜色,‘线端符号’用于指定序列线端点表示序列值的绘图形状。线形,颜色和线端符号如表格所示。表线性、颜色和线段符号线型颜色线端符号类型符号类型符号类型符号实线一红实点点线绿星号点虚线一蓝圆圈。虚线一黑三角形公功能多坐标设置与定位当前坐标系。格式,,。说明,,将图形窗口分成行列的块子区域,按行从上到下,从左到右的顺序,在第块子区域定义一个坐标系,使其成为当前坐标系随后的绘图函数将在该坐标系输出图形。另外,同一个图形窗口的坐标系可以重叠,这样可以产生前面的坐标系遮住后面的坐标系的各种图形效果。功能创建新的图形窗口用于输出图形的窗口。格式。说明函数创建一个新的图形窗口,并成为当前图形窗口所创建的图形窗口的序号是按同一程序中创建的顺序号。关于上述工具箱函数的应用实例滤波器的设计滤波器设计指标二抽样频率,确定模拟滤波器指标,,,,’’确定滤波器阶数表示模拟滤波器‘一八由通带指标确定一截频仁,」,,’’确定巴特沃思模拟滤波器,〕二,,确定数字滤波器,,确定频率的取值范围为线性等向分量二,,求数字滤波器的频率响应为求频率响应找出幅度响应的最大值为找向量中的最大值二出使幅度归一化,画出归一化的幅度响应为画平面线图,为画分格线过’归一化频率’为轴名’增益’为轴名’’显示滤波器的系数为显示数组’’,为设置显示格式,四位科学计数厂」计算和二,,为求频率响应’二’,一为设置显示格式’’,一滤波器的设计滤波器设计指标一确定滤波器阶数为向正无穷取整,一’滤波器阶数’滤波器的阶数比滤波器的长度大一位为模运算,印为设置显示格式信息技术西藏科技年期总第期二’选用汉纳窗,确定滤波器截频二滤波器的序号取值范围二一一二滤波器的系统函数二通过汉纳窗截断的最后满足设计要求的滤波器,,,频率的取值范围为线性等向分量昭二,〕,滤波器的幅度响应甲为求频率响应二计算幅度响应的增益值为绝对值。酬,喇画出滤波器的幅度增益为画平面线图’归一化频率’为轴名’增益’护为轴名,护为画分格线。小结本文就数字信号处理中最常用的工具箱函数,做了一个简要的使用介绍,着重在数字信号处理的原理方面给予精当说明,力图避开当中和数字信号处理无关的知识内容。之后给出了两个数字信号处理中典型的程序,为文中提及到的工具箱函数的使用,给予了进一步的示范说明。最后,将文中不曾详细介绍的,数字信号处理中另外一些工具箱函数以列表的形式给出,希望能够为从事这方面工作的人士提供必要的方便。表格函数及指令数字信号处理中常用的工具箱函数注释函数及指令注释绝对值、模、字符码值相角向正无穷取整清除内存变量函数计算离散序列的卷积显示数组离散傅立叶变换直流分量对中的谱向负无穷取整设置输出格式设置显示格式离散傅立叶反变换计算盯的抽样值复数虚部提示用户输入讨脉冲响应不变法实现模数转换线性等向分量模运算全一数组平面线图有理输出复数的实部部分分式展开二维杆图阶跃响应指令创建子图三维着色表面图创建传递函数对象全零数组画出系统的零极点分布参考文献〔〕陈厚金数字信号处理高等教育出版社,一第版〔〕程佩青数字信号处理清华大学出版社,一第版【〕张志涌,等精通版北京航空航天大学出版社,一第版〔〕丁玉美,高西全数字信号处理第二版西安电子科技大学出版社,一第版〔〕全子一,周利清,门爱东数字信号处理基础北京邮电大学出版社,一第版〔〕〔美」维纳恩格尔,刘树棠译数字信号处理一使用西安交通大学出版社,一第版编校陈莎莎