《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)大綱

《數(shù)字信號處理》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)字信號處理DigitalSignalProcessing課程編碼CTL122121020開課院部控制科學(xué)與工程學(xué)院課程團隊（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實驗0上機0實踐0課外學(xué)時32適用專業(yè)自動化授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、信號與系統(tǒng)課程簡介（限選）本課程是自動化專業(yè)的限選課，課程主要講述離散時間信號和系統(tǒng)的基本概念與基礎(chǔ)理論、離散傅立葉變換DFT理論及其快速算法FFT，IIR和FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)等。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握離散系統(tǒng)的基本概念和對離散系統(tǒng)進行分析和設(shè)計的能力，達到信號處理系統(tǒng)的信號算法設(shè)計和處理的素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)。ThiscourseisthedistributionalelectivecourseofAutomation.Thecontentcontainsthebasicconceptofdiscretetimesignalandsystem,DFT,FFT,IIRandFIRfilterdesignmethodsandstructures,etc.Thiscoursecanhelpstudentstogetthebasicprincipleandanalyzingmethodofdigitalsignalprocessing，andachievethesignalprocessingsystem’ssignalalgorithmdesignandprocessingqualitytrainingobjectives.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握數(shù)字信號處理基本概念、離散時間信號系統(tǒng)的描述、z變換的收斂域判別系統(tǒng)穩(wěn)定性和因果性。是1.32M2目標(biāo)2：掌握離散傅里葉變換的具體推導(dǎo)和計算過程，針對實際應(yīng)用中系統(tǒng)濾波或變換等復(fù)雜問題，擇優(yōu)設(shè)定速度最快或最優(yōu)的方法。是2.23M3目標(biāo)3：掌握無限長單位脈沖響應(yīng)濾波器、有限長單位脈沖響應(yīng)濾波器的具體設(shè)計方法，能夠根據(jù)實際系統(tǒng)要求，選擇IIR和FIR濾波器的類型、模擬濾波器的類型、窗函數(shù)的類型。理解這些選擇對設(shè)計系統(tǒng)的性能影響。能夠通過文獻查找例如自適應(yīng)濾波器，維納濾波器等更適合系統(tǒng)的方案。是2.34M4目標(biāo)4：根據(jù)設(shè)計的任務(wù)，能夠多人合作完成一個系統(tǒng)的信號的頻譜分析、濾波器選擇和設(shè)計，團員直接有效溝通，合理分配任務(wù)，合作完成設(shè)計目標(biāo)。是9.19.15M5目標(biāo)5：能夠根據(jù)指定的任務(wù)，設(shè)計整個數(shù)字信號處理系統(tǒng)方案，組織協(xié)調(diào)各個隊員的任務(wù)。是9.29.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1緒論緒論數(shù)字信號處理的基本概念。M1,M4,M52講授2自學(xué)2第一章第一章離散時間信號與系統(tǒng)本章重點難點：DTFT，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、因果性，Z變換////31.11.1離散時間信號常用典型序列，序列的運算。M11講授1作業(yè)/自學(xué)41.21.2采樣離散時間信號的采樣，采樣信號頻譜的變化，采樣定理，信號的恢復(fù)。M11講授1作業(yè)/自學(xué)51.31.3DTFT與Z變換DTFT，Z變換，逆Z變換，Z變換的性質(zhì)，Z變換與DTFT的關(guān)系，Parseval定理M13講授3作業(yè)/自學(xué)61.41.4離散時間系統(tǒng)線性系統(tǒng)，時不變系統(tǒng)，線性時不變系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與因果性，系統(tǒng)的差分方程描述M12講授2作業(yè)/自學(xué)71.51.5系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)函數(shù)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)函數(shù)概念。M11講授1作業(yè)/自學(xué)8第二章第二章離散傅里葉變換本章重點難點：離散傅里葉變換的定義、快速傅里葉變換////92.12.1離散傅里葉變換離散傅里葉級數(shù)，離散傅里葉變換應(yīng)用。M24講授4作業(yè)/自學(xué)102.22.2快速傅里葉變換快速傅里葉變換的基本原理。M2,M4,M54講授4作業(yè)/自學(xué)112.32.3FFT變換的應(yīng)用用FFT計算IDFT，實數(shù)序列的FFT，線性卷積的FFT算法，用FFT計算相關(guān)函數(shù)。M2,M5,M62講授/討論2作業(yè)/自學(xué)12第三章第三章無限長脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計本章重點難點：模擬濾波器的設(shè)計、脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換設(shè)計IIR數(shù)字濾波器////133.13.1常用模擬低通濾波器特性Butterworth濾波器，Chebyshev濾波器，橢圓濾波器。M3,M5,M62講授2自學(xué)143.23.2IIR濾波器設(shè)計方法脈沖響應(yīng)不變法，雙線性變換法。M3,M5,M63講授3作業(yè)/自學(xué)153.33.3從模擬低通原型到各種數(shù)字濾波器的頻率變換模擬低通到數(shù)字高通，模擬低通到數(shù)字帶通，模擬低通到數(shù)字帶阻。M3,M5,M61講授/討論1自學(xué)16第四章第四章有限長脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計本章重點難點：線性相位FIR濾波器、窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器////174.14.1線性相位FIR濾波器的特點線性相位的條件，幅度特性，零點特性。M3,M5,M62講授/討論2作業(yè)/自學(xué)184.24.2窗口設(shè)計法 窗函數(shù)設(shè)計法的基本原理，序列加窗之后的影響，設(shè)計步驟。M3,M5,M62講授2作業(yè)/自學(xué)194.34.3頻率取樣法與FIR濾波器的最優(yōu)化設(shè)計頻率取樣法，非線性最優(yōu)法，插值解法，Remez交替算法。M3,M5,M62講授/討論2作業(yè)/自學(xué)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1、每章布置5-8道題目，平均每次課1道題以上。2、成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3、考核學(xué)生對數(shù)字信號處理基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。題型主要有計算、分析和繪圖等。20%2大作業(yè)1、布置一個綜合整本書知識的大作業(yè)，由團隊協(xié)作完成。使用C++語言分別完成不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能。2、成績采用百分制，根據(jù)團隊工作的系統(tǒng)設(shè)計、負(fù)責(zé)部分功能完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨立完成評分，是否體現(xiàn)團隊合作等評分。20%3期末考試1、閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2、主要考核學(xué)生對數(shù)字信號處理基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、選擇題、問答題和計算題。60%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)25%A-獨立思考、按時完成，計算作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確B-獨立思考、按時完成，計算作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確C-獨立思考、按時完成，計算和作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂2M1期末考試75%依據(jù)試卷評分標(biāo)準(zhǔn)評定成績。3M2平時作業(yè)25%A-獨立思考、按時完成，計算作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確B-獨立思考、按時完成，計算作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確C-獨立思考、按時完成，計算和作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂4M2期末考試75%依據(jù)試卷評分標(biāo)準(zhǔn)評定成績。5M3期末考試75%依據(jù)試卷評分標(biāo)準(zhǔn)評定成績。6M3平時作業(yè)25%A-獨立思考、按時完成，計算作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確B-獨立思考、按時完成，計算作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確C-獨立思考、按時完成，計算和作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂7M4大作業(yè)100%A-設(shè)計的整體系統(tǒng)方案圖繪制美觀，方案正確，使用C++語言實現(xiàn)的不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能美觀和正確，報告詳盡正確描述。B-設(shè)計的整體系統(tǒng)方案正確，使用C++語言實現(xiàn)的不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能正確，報告正確描述。C-設(shè)計的整體系統(tǒng)方案基本正確，使用C++語言實現(xiàn)的不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能基本正確，報告簡單描述。D-設(shè)計的整體系統(tǒng)方案不正確，使用C++語言實現(xiàn)的不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能，不正確，報告沒有描述。8M5大作業(yè)100%A-設(shè)計的整體系統(tǒng)方案圖繪制美觀，方案正確，使用C++語言實現(xiàn)的不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能美觀和正確，報告詳盡正確描述。B-設(shè)計的整體系統(tǒng)方案正確，使用C++語言實現(xiàn)的不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能正確，報告正確描述。C-設(shè)計的整體系統(tǒng)方案基本正確，使用C++語言實現(xiàn)的不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能基本正確，報告簡單描述。D-設(shè)計的整體系統(tǒng)方案不正確，使用C++語言實現(xiàn)的不同頻率數(shù)字信號的產(chǎn)生，傅里葉變換計算信號的頻譜、信號的濾波、繪圖等功能，不正確，報告沒有描述。評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-75,0-59];六、教材與參考資料序號教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|