信號分析與處理-教學(xué)大綱

《信號分析與處理》教學(xué)大綱課程信息課程名稱：信號分析與處理課程類別：素質(zhì)選修課/專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：選修/必修計劃學(xué)時：64計劃學(xué)分：4先修課程：無選用教材：《信號分析與處理》，趙子健、楊西俠主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。適用專業(yè)：本課程可作為自動化、測控技術(shù)與儀器、電氣工程及其自動化等非電子信息類本科專業(yè)的課程，也可作為相關(guān)專業(yè)的學(xué)生與工程技術(shù)人員的參考課程。課程負(fù)責(zé)人：二、課程簡介本課程系統(tǒng)地講述了信號分析與處理的基本原理與方法，重點介紹了確定性信號和隨機信號的分析方法，主要講述了信號處理中常用的模擬濾波器和數(shù)字濾波器的基本概念與設(shè)計方法，并且介紹了自適應(yīng)濾波和當(dāng)前流行的小波分析等現(xiàn)代信號分析與處理的基本內(nèi)容。三、課程教學(xué)要求序號專業(yè)畢業(yè)要求課程教學(xué)要求關(guān)聯(lián)程度1工程知識本課程共8章:第1章為緒論，主要介紹信號、信號分析與處理等基本概念。第2章為連續(xù)時間信號分析，講述連續(xù)時間信號的時域分析和頻域分析，側(cè)重頻域分析，包括周期信號的頻譜分析、非周期信號的頻譜分析及抽樣信號的傅里葉分析等，幫助學(xué)生理解信號頻譜的基本概念，為后面的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。第3章為離散時間信號分析。第4章為模擬濾波器，主要介紹模擬濾波器的相關(guān)概念與設(shè)計知識。第5章為數(shù)字濾波器，討論數(shù)字濾波器的基本概念、設(shè)計及結(jié)構(gòu)，主要介紹無限沖激響（IIR）濾波器和有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波器的設(shè)計思想及方法。第6章為隨機信號分析，主要內(nèi)容包括隨機信號的時域分析、頻域分析，以及平穩(wěn)隨機信號通過線性系統(tǒng)的分析。第7章為自適應(yīng)濾波。第8章為時頻分析與小波變換。時頻分析部分主要討論短時傅里葉變換（SIFT）和Wigner-Ville(維格納一維爾）分布。小波變換部分主要介紹連續(xù)小波變換、離散小波變換及多分辨率分析。最后舉例介紹小波變換在信號分析中的應(yīng)用。H2問題分析在當(dāng)今信息時代，信號分析與處理在科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域都起著非常重要的作用，日常的電氣系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)都會用到各種信號分析與處理技術(shù)，比如控制對象數(shù)學(xué)模型的建立、系統(tǒng)狀態(tài)的估計、系統(tǒng)測量噪聲的去除，以及自適應(yīng)控制、智能控制等。因此，自動化及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生必須掌握信號分析與處理的基本概念與方法，并了解其應(yīng)用技術(shù)。H3設(shè)計/開發(fā)解決方案比較全面地介紹了信號分析與處理的相關(guān)知識，以及從確定性信號到隨機信號，從經(jīng)典信號處理到現(xiàn)代信號處理這樣一個完整的體系，從而使學(xué)生對信號理論有比較全面的了解，為學(xué)生今后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。H4研究L5使用現(xiàn)代工具L6工程與社會學(xué)生能夠意識到信號分析與處理的重要性，不僅要有良好的思想道德素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì)、專業(yè)技能和健康的身體，而且要有良好的心理素質(zhì)，勇于承擔(dān)責(zé)任，能夠承受失敗與挫折等。L7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展L8職業(yè)規(guī)范L9個人和團隊1.學(xué)會個人發(fā)展和團隊合作，提高個人和團隊的綜合素質(zhì)。2.學(xué)會與他人合作和溝通，建立良好的人際關(guān)系和團隊合作氛圍。H10溝通1.學(xué)會進(jìn)行有效的溝通和表達(dá)，與客戶、同事和上級保持良好的溝通和協(xié)作。2.學(xué)會進(jìn)行跨文化溝通和合作，提高國際化視野和跨文化交流能力。M11項目管理L12終身學(xué)習(xí)1.學(xué)會進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和自我提升，不斷提高自身的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力。2.學(xué)會進(jìn)行終身學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，不斷拓展職業(yè)領(lǐng)域和發(fā)展空間。H注：“課程教學(xué)要求”欄中內(nèi)容為針對該課程適用專業(yè)的專業(yè)畢業(yè)要求與相關(guān)教學(xué)要求的具體描述?！瓣P(guān)聯(lián)程度”欄中字母表示二者關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)程度按高關(guān)聯(lián)、中關(guān)聯(lián)、低關(guān)聯(lián)三檔分別表示為“H”“M”或“L”?！罢n程教學(xué)要求”及“關(guān)聯(lián)程度”中的空白欄表示該課程與所對應(yīng)的專業(yè)畢業(yè)要求條目不相關(guān)。四、課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)名稱主要內(nèi)容重難點關(guān)鍵詞學(xué)時類型1緒論信號概述信號的表示信號的分類信號分析與處理了解信號、信號分析與處理等基本概念2理論+實操2連續(xù)時間信號分析連續(xù)時間信號的時域分析周期信號的頻譜分析非周期信號的頻譜分析抽樣信號的傅里葉分析了解并掌握連續(xù)時間信號的時域分析和頻域分析,側(cè)重頻域分析，包括周期信號的頻譜分析、非周期信號的頻譜分析及抽樣信號的傅里葉分析等13理論+實操3離散時間信號分析離散時間信號序列的z變換序列的頻譜分析——離散時間傅里葉變換(DTFT)周期序列的頻譜分析——離散傅里葉級數(shù)(DFS)離散傅里葉變換(DFT)快速傅里葉變換(FFT)離散傅里葉變換(DFT)的應(yīng)用了解離散時間信號(序列)及序列的z變換，掌握序列的頻譜分析——離散時間傅里葉變換(DTFT).周期序列的頻譜分析——離散傅里葉級數(shù)(DFS)、離散傅里葉變換(DFT)、快速傅里葉變換(FFT)12理論+實操4模擬濾波器模擬濾波器的基本概念及設(shè)計方法模擬濾波器的設(shè)計了解模擬濾波器的相關(guān)概念與設(shè)計知識7理論+實操5數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器的基本概念I(lǐng)IR數(shù)字濾波器的設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)理解數(shù)字濾波器的基本概念、設(shè)計及結(jié)構(gòu)，掌握無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器和有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器的設(shè)計思想及方法11理論+實操6隨機信號分析隨機信號的時域分析隨機信號的頻域分析平穩(wěn)隨機信號通過線性系統(tǒng)的分析掌握隨機信號的時域分析、頻域分析，以及平穩(wěn)隨機信號通過線性系統(tǒng)的分析6理論+實操7自適應(yīng)濾波最優(yōu)波形估計Wiener(維納)濾波Kalman(卡爾曼)濾波自適應(yīng)濾波器的原理最小均方(LMS)自適應(yīng)算法遞推最小二乘(RLS)自適應(yīng)算法理解線性最優(yōu)濾波、Wiener(維納)濾波和Kalman(卡爾曼)濾波，掌握自適應(yīng)濾波器的原理以及最小均方(LMS)和遞推最小二乘(RLS)兩種自適應(yīng)算法6理論+實操8時頻分析與小波變換時頻分析小波變換掌握短時傅里葉變換(STFT)和Wigner-Ville(維格納-維爾)分布。理解連續(xù)小波變換、離散小波變換及多分辨率分析7理論+實操五、考核要求及成績評定序號成績類別考核方式考核要求權(quán)重（%）備注1期末成績期末考試考試50百分制，60分為及格2平時成績課后作業(yè)8次40優(yōu)、良、中、及格、不及格3平時表現(xiàn)出勤情況10兩次未參加課程則無法獲得學(xué)分注：此表中內(nèi)容為該課程的全部考核方式及其相關(guān)信息。六、學(xué)生學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法建議1.通過開展課堂討論、實踐活動，增強的團隊交流能力，學(xué)會如何與他人合作、溝通、協(xié)調(diào)等等。2.通過思考，加深自己的興趣，鞏固知識點。3.進(jìn)行練習(xí)和實踐，提高自己的技能和應(yīng)用能力，加深對知識的理解和記憶。學(xué)生課外閱讀參考資料《信號分析與處理》，趙子健、楊西俠主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。七、課程改革與建設(shè)本課程既重視數(shù)學(xué)原理的系統(tǒng)性和邏輯性，又