《信號(hào)分析與處1》課程教學(xué)大綱

《信號(hào)分析與處理》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱信號(hào)分析與處理SignalAnalysisandProcessing課程編碼GEO211611030開(kāi)課院部地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)（未設(shè)置）學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)48講授48實(shí)驗(yàn)0上機(jī)(12)實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)48適用專業(yè)勘查技術(shù)與工程（物探）授課語(yǔ)言中文先修課程程序設(shè)計(jì)、高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、復(fù)變函數(shù)、數(shù)學(xué)物理方程課程簡(jiǎn)介（必修）本課程是面向勘查技術(shù)與工程專業(yè)和地球物理學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟練掌握信號(hào)分析與信號(hào)處理的基本概念和基本原理，理解信號(hào)分析與處理的基本思想和方法，并能夠利用所學(xué)知識(shí)對(duì)連續(xù)與離散信號(hào)進(jìn)行時(shí)與和頻域的分析，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，掌握濾波器的原理及設(shè)計(jì)方法，同時(shí)能夠編程實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析與處理的基本方法。Thisisafundamentalcourseforundergraduatesinexplorationgeophysicsandgeophysics.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasicconceptsandprinciplesofsignalanalysisandprocessing,understandthebasicideasandmethodsofsignalanalysisandprocessing,andusetheknowledgetoanalyzecontinuousanddiscretesignalsintimeandfrequencydomain,analyzethetimedomainandfrequencydomainofthesystem,andmastertheprincipleanddesignmethodofthefilter,atthesametime,itcanprogramthebasicmethodsofsignalanalysisandprocessing.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：理解和掌握信號(hào)與系統(tǒng)分析的基本概念和方法，并具有將其運(yùn)用到相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的能力是2.1,2.21.1,1.22M2目標(biāo)2：在本課程的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步的相關(guān)物探專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和鉆研，能夠提出合理的專業(yè)物探問(wèn)題的解決方案是三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章信號(hào)與系統(tǒng)的描述與性質(zhì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：信號(hào)的描述與分類；信號(hào)的運(yùn)算，單位沖激信號(hào)的定義和性質(zhì)；常用的連續(xù)和離散信號(hào)的數(shù)學(xué)描述與圖形；信號(hào)的分量；系統(tǒng)的分類；卷積的定義，性質(zhì)及計(jì)算。////21.1信號(hào)與系統(tǒng)概述信號(hào)與系統(tǒng)的概念，發(fā)展歷史，應(yīng)用領(lǐng)域等。M11講授2課后作業(yè)，閱讀31.2信號(hào)的描述與分類信號(hào)的描述方式，信號(hào)的分類。M10.5講授1閱讀41.3信號(hào)的運(yùn)算信號(hào)的移位、反褶、尺度變換、微分、積分以及兩信號(hào)的相加或相乘運(yùn)算。M10.5講授1閱讀51.4常用連續(xù)信號(hào)常用連續(xù)信號(hào)的定義、圖形，單位沖激信號(hào)的定義與性質(zhì)M11講授2課后作業(yè)，閱讀61.5常用離散信號(hào)常用離散信號(hào)的定義、圖形M10.5講授1閱讀71.6信號(hào)的分解信號(hào)的不同分量及定義M10.5講授1閱讀81.7系統(tǒng)的描述與分類系統(tǒng)的描述方法，系統(tǒng)的分類及性質(zhì)M11講授2課后作業(yè)，閱讀91.8線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域分析離散卷積、連續(xù)卷積的導(dǎo)出，性質(zhì)和計(jì)算方法。M13講授6編寫程序，閱讀10第2章傅里葉變換本章的重點(diǎn)難點(diǎn)：傅里葉分析的基本思想；傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式和指數(shù)形式,傅里葉級(jí)數(shù)的物理意義，頻譜的概念，吉布斯現(xiàn)象；傅里葉變換的定義及意義；傅里葉變換的主要性質(zhì)；常用信號(hào)的傅里葉變換；抽樣與抽樣定理，抽樣信號(hào)的恢復(fù)；相關(guān)的定義，相關(guān)與卷積的關(guān)系。////112.1傅里葉級(jí)數(shù)三角形式的傅里葉級(jí)數(shù)，復(fù)指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)，周期矩形脈沖信號(hào)的頻譜，周期信號(hào)的功率和傅里葉有限項(xiàng)級(jí)數(shù)M12講授4課后作業(yè)，編寫程序，閱讀122.2傅里葉變換頻譜密度函數(shù)，傅里葉變換的定義，傅里葉變換的存在條件M12講授4課后作業(yè)，閱讀132.3幾種典型非周期信號(hào)的頻譜單邊指數(shù)信號(hào)等典型非周期信號(hào)的頻譜M11講授2閱讀142.4傅里葉變換的性質(zhì)傅里葉變換的線性，奇偶性、對(duì)偶性、共軛、時(shí)移、頻移、尺度變換、時(shí)域卷積、頻域卷積、時(shí)域微分、頻域微分、時(shí)域積分、帕斯瓦爾定理等性質(zhì)M12講授4課后作業(yè)152.5周期信號(hào)的傅里葉變換復(fù)指數(shù)信號(hào)和正余弦信號(hào)的傅里葉變換，一般周期信號(hào)的付里葉變換，周期信號(hào)與單脈沖信號(hào)的傅里葉變換的關(guān)系M11講授2課后作業(yè)162.6抽樣信號(hào)的傅里葉變換及抽樣定理時(shí)域抽樣，頻域抽樣，抽樣定理和抽樣的恢復(fù)M12講授4課后作業(yè)172.7相關(guān)函數(shù)與功率譜相關(guān)函數(shù)，相關(guān)定理，能量譜和功率譜M1,M32講授4課后作業(yè)18第3章離散傅立葉變換本章的重點(diǎn)難點(diǎn)：離散信號(hào)傅里葉分析的思想；離散傅里葉級(jí)數(shù)與離散傅里葉變換的定義；；離散傅里葉變換的性質(zhì)；快速傅里葉變換的實(shí)現(xiàn)方法；連續(xù)傅里葉變換與離散傅里葉變換的關(guān)系；離散時(shí)間傅里葉變換的定義。////193.1離散傅里葉級(jí)數(shù)離散傅里葉級(jí)數(shù)的定義，離散傅里葉級(jí)數(shù)的主要性質(zhì)M12講授4課后作業(yè)203.2離散傅里葉變換主值序列，離散傅里葉變換的定義M1,M31講授2編寫程序，課后作業(yè)213.3離散傅里葉變換的性質(zhì)離散傅里葉變換的線性、奇偶對(duì)稱性、時(shí)域圓周移位性質(zhì)、頻域圓周移位、圓周卷積性質(zhì)、頻域圓周卷積、帕斯瓦爾定理等性質(zhì)M13講授6課后作業(yè)223.4快速傅里葉變換離散傅里葉變換的運(yùn)算量，離散傅里葉變換的運(yùn)算特點(diǎn)，基二時(shí)析快速傅里葉變換，基二時(shí)析快速傅里葉變換的特點(diǎn)，快速傅里葉變換的應(yīng)用M1,M32講授4編寫程序233.5利用離散傅里葉變換進(jìn)行頻譜分析利用離散傅里葉變換進(jìn)行頻譜分析M1,M33講授6編寫程序243.6離散時(shí)間傅里葉變換離散時(shí)間傅里葉變換的定義和性質(zhì)M11講授2課后作業(yè)，閱讀25第4章拉普拉斯變換拉普拉斯變換的定義，拉普拉斯變換的收斂域，復(fù)頻率的定義，常用信號(hào)的拉普拉斯變換；拉普拉斯變換的性質(zhì)；拉普拉斯反變換的定義及計(jì)算方法；利用拉普拉斯變換分析連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)。////264.1拉普拉斯變換的定義拉普拉斯變換的定義，拉普拉斯變換的收斂域，常用信號(hào)的拉普拉斯變換M11講授4課后作業(yè)274.2拉普拉斯變換的性質(zhì)拉普拉斯變換的線性，時(shí)移、頻移、尺度變換、時(shí)域卷積、時(shí)域微分、S域微分、S域積分等性質(zhì)M11講授4閱讀284.3拉普拉斯變換反變換圍線積分法和部分分時(shí)展開(kāi)法拉普拉斯反變換M11講授4課后作業(yè)294.4連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的S域分析系統(tǒng)函數(shù)，系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布與系統(tǒng)特征的關(guān)系M21講授4課后作業(yè)30第5章Z變換本章的重點(diǎn)難點(diǎn)：Z變換的定義，傅里葉變換，拉普拉斯變換，Ｚ變換之間的關(guān)系;Z變換的收斂域，常用信號(hào)的Ｚ變換；Z反變換的定義及計(jì)算；Z變換的性質(zhì)；利用Z變換分析離散時(shí)間系統(tǒng)。////315.1Z變換的定義Z變換的定義，Ｚ變換的收斂域M21講授2課后作業(yè)325.2Z反變換圍線積分法，冪級(jí)數(shù)法和部分分式展開(kāi)法M23講授6課后作業(yè)335.3Z變換的性質(zhì)Z變換的線性，時(shí)移、尺度變換、時(shí)域卷積、Z域微分等性質(zhì)M22講授4課后作業(yè)345.4離散系統(tǒng)的Z域分析離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)，離散系統(tǒng)的因果性與穩(wěn)定性M22講授4課后作業(yè)35第6章濾波器本章的重點(diǎn)難點(diǎn)：濾波和濾波器的概念；信號(hào)無(wú)失真的傳輸條件；理想濾波器的時(shí)域和頻域特點(diǎn)；數(shù)字濾波器的特點(diǎn)；IIR濾波器的設(shè)計(jì)方法；FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法。////366.1理想模擬濾波器濾波和濾波器的概念，信號(hào)無(wú)失真的傳輸條件，HILBERT變換，理想濾波器的時(shí)域和頻域特點(diǎn)；M21.5講授4課后作業(yè)376.2典型模擬濾波器設(shè)計(jì)巴特沃茲和切比雪夫模擬濾波器設(shè)計(jì)M20.5講授4閱讀386.3IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的特點(diǎn)，沖激響應(yīng)不變法和雙線性Ｚ變換法設(shè)計(jì)ＩＩＲ數(shù)字濾波器M20.5講授4閱讀396.4FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)FIR濾波器的特點(diǎn)，窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器M2,M31.5講授4編寫程序四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每周布置2-3道題目。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力題型主要有證明、分析和計(jì)算題。15%2實(shí)驗(yàn)1.本課程共6次上機(jī)實(shí)驗(yàn)。2.成績(jī)采用百分制，上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)基本概念和方法等知識(shí)的應(yīng)用能力，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，分析運(yùn)行結(jié)果并給出結(jié)論。10%3大作業(yè)1.針對(duì)課程內(nèi)容，閱讀月所學(xué)知識(shí)有關(guān)的最新進(jìn)展方面的論文，寫出綜述。2.利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)分析和處理語(yǔ)音信號(hào)的方法，編程實(shí)現(xiàn)，并給出獨(dú)立發(fā)分析和結(jié)論。3.利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)分析和處理地震（測(cè)井）信號(hào)的方法，編程實(shí)現(xiàn)，并給出獨(dú)立發(fā)分析和結(jié)論。4.分別上交程序和報(bào)告。15%4期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)j基本概念和基本原理的等知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題型主要有填空題、選擇題、證明題、計(jì)算題、分析題等。60%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)15%A-按時(shí)提交作業(yè)，知識(shí)點(diǎn)理解無(wú)誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，基本知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。C-按時(shí)提交作業(yè)，基本知識(shí)點(diǎn)理解存在較多錯(cuò)誤。D-不能按時(shí)提交作業(yè)。2M1實(shí)驗(yàn)10%A-按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，程序編寫符合規(guī)范，運(yùn)行結(jié)果無(wú)誤，結(jié)論正確。B-按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，程序編寫基本規(guī)范，運(yùn)行結(jié)果基本無(wú)誤，結(jié)論基本正確。C-按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，程序編寫不規(guī)范，結(jié)論錯(cuò)誤。D-不能按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。3/大作業(yè)15%A-按時(shí)提交大作業(yè)，書寫規(guī)范，邏輯性強(qiáng)，結(jié)論正確。B-按時(shí)提交大作業(yè)，書寫較規(guī)范，基本具有邏輯性，結(jié)論基本正確。C-按時(shí)提交大作業(yè)，邏輯性較差，結(jié)論錯(cuò)誤較多。D-不能按時(shí)提交大作業(yè)。4M2期末考試60%（見(jiàn)試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）評(píng)分等級(jí)說(shuō)明：[A,B,C,D]=[90-100,80-89,60-79,0-59]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書|信號(hào)與系統(tǒng)分析基礎(chǔ)(第2版),姜建國(guó),清華大學(xué)出版社,2006.07,ISBN:9787302126751.（*主教材）2圖書|SignalsandSystems(2