信號檢測與估計 教案 教學設計

信號檢測與估計教學設計教案

第1章教學設計

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)

第1章緒論

或主題

(1)1.1信號檢測與估計的研究對象及應用。

教學內(nèi)(2)1.2信號檢測與估計的內(nèi)容及研究方法。

容提要(3)1.3信號檢測與估計課程與其他相關課程的關系。

(4)1.4內(nèi)容編排和學習建議。

(1)從系統(tǒng)和信號兩個方面，深刻理解信號檢測與估計的研究對象。

(2)掌握信號檢測與估計的基本概念、任務及內(nèi)容，了解信號檢測與估

目的與

計的研究方法。

要求

(3)熟悉信號檢測與估計課程與其他相關課程的關系，熟悉本課程主要

內(nèi)容。

(1)信號檢測與估計的概念。

知識點(2)信號檢測與估計的研究對象及信息傳輸系統(tǒng)的構成。

歸納(4)信號檢測與估計的內(nèi)容。

(3)信號檢測與估計的研究方法及步驟。

(1)信號檢測與估計的研究對象、內(nèi)容及研究方法。

教學重點(2)信息傳輸系統(tǒng)的構成。

(3)與其他相關課程的關系及學習建議。

(1)信息傳輸系統(tǒng)的構成。

教學難點

(2)與其他相關課程的關系。

教學方法講授法、討論法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件。

1.教學內(nèi)容的展開

（1）1.1節(jié)的教學思路：從信號檢測與估計產(chǎn)生的原因出發(fā)，闡明信號檢

測與估計產(chǎn)生的概念，討論信號檢測與估計產(chǎn)生的研究對象，再結合信號檢測

與估計產(chǎn)生的應用，使學生理解信號檢測與估計是由實際牽引出來的，是實際

的概括與抽象，又是指導實踐的理論，有著廣泛的應用。具體講授過程：信息

傳輸?shù)闹匾詅信息f信息傳輸系統(tǒng)f信號f信號檢測與估計產(chǎn)生的原因f

信號檢測與估計概念f研究對象（信息傳輸系統(tǒng)、隨機信號）f應用。

（2）1.2節(jié)的教學思路：從基本任務、實質、內(nèi)容、數(shù)學基礎、研究方法

及研究步驟等方面，闡述信號檢測與估計，使學生理解并掌握信號檢測與估計

的內(nèi)涵和外延。具體講授過程：基本任務一實質一內(nèi)容一數(shù)學基礎一研究方法

f研究步驟。

（3）1.3節(jié)的教學思路：通過比較概率論、數(shù)理統(tǒng)計、隨機信號分析及信

教學過程號檢測與估計的概念，使學生熟悉它們的相互關系，理解信號檢測與估計研究

設計是隨機現(xiàn)象規(guī)律的主干課程，認識學習信號檢測與估計課程的重要性。具體講

授過程：概率論一數(shù)理統(tǒng)計一隨機信號分析一信號檢測與估計。

（4）1.4節(jié)的教學思路：從課程教學內(nèi)容和學習方法兩個方面，使學生從

整體次面熟悉和把握信號檢測與估計，認識培養(yǎng)統(tǒng)計處理意思的重要性。具體

講授過程：通過內(nèi)容編排的結構圖，講解教學內(nèi)容；采用討論法，討論本課程

的學習方法。

（5）布置適當練習，使學生理解掌握各種概念。

2.教學方法與手段的應用

以多媒體教學為主，輔以板書。主要的知識點和關鍵的內(nèi)容采用板書加以

強調(diào)。

以講授法為主，輔以問題教學法和討論法。問題的引出和與前期課程有關

的內(nèi)容采用問題教學法，激發(fā)學生學習興趣。涉及統(tǒng)計處理方法的內(nèi)容和學習

建議的內(nèi)容采用討論法，以利于培養(yǎng)學生能力。

課后作業(yè)教材第1章的思考題

通過多媒體與板書相結合的教學方法，詳細討論了信號檢測與估計的研究

教學

對象、內(nèi)容及研究方法，達到了預定的教學目標，為后繼章節(jié)的教學奠定了基

后記

礎。

2

第2章教學設計

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)

第2章匹配濾波器

或主題

(1)2.1概述(匹配濾波器的概念)。

教學內(nèi)(2)2.2匹配濾波器沖激響應及傳輸函數(shù)。

容提要(3)2.3白噪聲背景下的匹配濾波器。

(4)2.4色噪聲背景下的匹配濾波器(廣義匹配匹配濾波器)。

(1)理解匹配濾波器抑制噪聲的作用，掌握輸出信噪比最大準則和匹配

濾波器的概念。

(2)掌握匹配濾波器方程和傳輸函數(shù)的推導方法，深刻理解匹配濾波器

目的與

的物理課實現(xiàn)性。

要求

(3)掌握匹配濾波器方程和傳輸函數(shù)的推導方法，熟悉白噪聲背景下匹

配濾波器的性質。

(4)理解白化濾波器的概念，掌握廣義匹配匹配濾波器及白化處理方法。

(1)輸出信噪比最大準則和匹配濾波器的概念。

知識點(2)匹配濾波器方程和傳輸函數(shù)。

歸納(3)白噪聲背景下匹配濾波器的沖激響應和傳輸函數(shù)。

(4)廣義匹配匹配濾波器和白化濾波器。

(1)匹配濾波器定義及研究思路。

(2)匹配濾波器方程及傳輸函數(shù)。

教學重點

(3)白噪聲背景下的匹配濾波器沖激響應及傳輸函數(shù)。

(4)白化濾波器及廣義匹配匹配濾波器傳輸函數(shù)。

(1)獲得匹配濾波器方程的最優(yōu)化方法。

教學難點(2)物理可實現(xiàn)匹配濾波器的求取方法。

(3)白化處理方法。

教學方法講授法、討論法、演示法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件、仿真軟件。

1.教學內(nèi)容的展開

(1)回顧和復習上次課的內(nèi)容，通過信號檢測與估計的內(nèi)容導入匹配濾

波器。

(2)2.1節(jié)的教學思路：從產(chǎn)生匹配濾波器的思路出發(fā)，闡明信噪比最大

準則與匹配濾波器的概念，以及應用匹配濾波器需要注意的幾點問題，使學生

理解匹配濾波器的作用。具體講授過程：產(chǎn)生匹配濾波器的思路一輸出信噪比

最大準則一匹配濾波器f匹配濾波器需要注意的問題一匹配濾波器的作用。

(3)2.2節(jié)的教學思路：依據(jù)輸出信噪比最大準則，利用拉格朗日乘數(shù)法

求解有約束條件的最優(yōu)化問題的方法，推導出匹配濾波器方程；利用施瓦茲不

等式求解無約束條件的最優(yōu)化問題的方法，推導出匹配濾波器傳輸函數(shù)，提高

學生解決實際問題的理論分析能力。具體講授過程：時域形式信噪比一有約束

條件的最優(yōu)化問題一拉格朗日乘數(shù)法一擾動法一匹配濾波器方程；頻域形式信

噪比一無約束條件最優(yōu)化問題f施瓦茲不等式一傳輸函數(shù)。

(4)2.3節(jié)的教學思路：根據(jù)白噪聲的特點，應用匹配濾波器方程和傳輸

函數(shù)的普遍形式，分別得出白噪聲背景下匹配濾波器的沖激響應和傳輸函數(shù)，

并進一步分析白噪聲背景下匹配濾波器的性質，通過例題使學生熟悉白噪聲背

教學過程景下匹配濾波器的分析過程。具體講授過程：白噪聲的自相關函數(shù)和功率譜密

設計度一白噪聲背景下匹配濾波器的沖激響應和傳輸函數(shù)~白噪聲背景下匹配濾

波器的性質一例題。

(5)2.4節(jié)的教學思路：根據(jù)色噪聲的特點，討論白化處理方法及過程，

使學生掌握色噪聲背景下一般問題的處理方法，通過例題使學生熟悉廣義匹配

濾波器的分析過程。具體講授過程：白化處理方法-白化濾波器一白噪聲背景

下匹配濾波器一廣義匹配濾波器f例題。

(6)無論是匹配濾波器方程和傳輸函數(shù)的普遍形式的分析，還是白噪聲

背景下匹配濾波器和廣義匹配濾波器的討論，需要闡明并強調(diào)物理可實現(xiàn)與不

可實現(xiàn)匹配濾波器的分析方法，使學生能理論聯(lián)系實際。

(7)布置適當練習，使學生理解掌握各種概念和方法。

2.教學方法與手段的應用

以多媒體教學為主，輔以板書和仿真演示。主要的知識點和關鍵的內(nèi)容采

用板書加以強調(diào)。

以講授法為主，輔以問題教學法、演示法和討論法。問題的引出和與前期

課程有關的內(nèi)容采用問題教學法，激發(fā)學生學習興趣。涉及結論性的內(nèi)容以及

物理可實現(xiàn)與不可實現(xiàn)問題采用討論法，以利于培養(yǎng)學生能力。對信號的匹配

濾波器處理過程，采用演示法，提高教學效果。

4

教材第2章的思考題2.1~2.5o

課后作業(yè)

教材第2章的習題2.1、2.3、2.4、2.6、2.8、2.13、2.15.

通過多媒體、板書及仿真軟件演示相結合的教學方法，主要討論了匹配濾

教學波器的概念、匹配濾波器方程及傳輸函數(shù)的最優(yōu)化推倒方法及白化處理方法，

后記達到了預定的教學目標。針對典型信號，演示了匹配濾波器處理過程，增加教

學的直觀性，提高了教學效果。

第3章教學設計（1）

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)第3章信號檢測的基本理論：3.1信號檢測的實質；3.2信號檢測的數(shù)學

或主題基礎；3.3信號檢測的基本原理

（1）3.1信號檢測的實質。

教學內(nèi)（2）3.2信號檢測的數(shù)學基礎（3.2.1貝葉斯統(tǒng)計；3.2.2信號檢測的思

容提要路）。

（3）3.3信號檢測的基本原理。

（1）理解信號檢測的實質，熟悉貝葉斯統(tǒng)計的基本觀點、貝葉斯假設及

貝葉斯定理。

目的與（2）理解先驗分布、似然函數(shù)、后驗分布及損失信息的物理意義，掌握

要求貝葉斯統(tǒng)計推斷和貝葉斯統(tǒng)計決策的原理。

（3）掌握信號檢測的基本原理，熟悉設計信號檢測算法或信號檢測系統(tǒng)

的步驟。

（1）隨機信號的假設檢驗。

（2）貝葉斯統(tǒng)計的基本觀點、貝葉斯假設及貝葉斯定理。

（3）先驗分布、似然函數(shù)、后驗分布及損失信息。

知識點

（4）貝葉斯統(tǒng)計推斷。

歸納

（5）貝葉斯統(tǒng)計決策。

（6）信號檢測的接收信號模型、假設空間及判決空間。

（7）貝葉斯信號檢測所需的信息。

（1）信號檢測的實質。

（2）貝葉斯統(tǒng)計推斷。

教學重點

（3）貝葉斯統(tǒng)計決策。

（4）信號檢測的基本原理。

（1）貝葉斯統(tǒng)計決策。

教學難點

（2）信號檢測的基本原理。

6

教學方法講授法、討論法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件。

1.教學內(nèi)容的展開

(1)通過實際應用需求牽引出信號檢測。

(2)3.1節(jié)的教學思路：通過分析信號檢測的判決行為，討論信號檢測的

實質，進一步分析可用于信號檢測的數(shù)學方法，提高學生分析問題和解決問題

的能力。具體講授過程：信號檢測的判決行為一信號檢測的實質一可用于信號

檢測的數(shù)學方法。

(3)3.2節(jié)的教學思路：由于信號檢測和信號參量估計的數(shù)學基礎是貝葉

斯統(tǒng)計決策，故這一節(jié)介紹貝葉斯統(tǒng)計主要內(nèi)容，使學生熟悉貝葉斯統(tǒng)計主要

理論和方法，為后續(xù)信號檢測和參量估計的學習奠定基礎。具體講授過程：貝

葉斯統(tǒng)計一貝葉斯統(tǒng)計推斷一貝葉斯統(tǒng)計決策f信號檢測的思路。

(4)3.3節(jié)的教學思路：將貝葉斯統(tǒng)計決策應用到信號檢測問題，定義接

教學過程

收信號模型、觀測空間、假設空間及判決空間；重點討論似然函數(shù)求取方法，

設計

因為似然函數(shù)是信號檢測和參量估計的關鍵因素。闡述最佳檢測準則的意義，

并說明設計信號檢測系統(tǒng)的步驟。具體講授過程：信號檢測的信息傳輸系統(tǒng)模

型f信號檢測的接收信號模型一信號檢測的假設空間及判決空間一貝葉斯信

號檢測所需的信息f最佳檢測準則一設計信號檢測系統(tǒng)的步驟。

(5)布置適當練習，使學生熟悉貝葉斯統(tǒng)計和貝葉斯統(tǒng)計決策方法，掌

握信號檢測的基本原理。

2.教學方法與手段的應用

以多媒體教學為主，輔以板書。主要的知識點和關鍵的內(nèi)容采用板書加以

強調(diào)。

以講授法為主，輔以問題教學法和討論法。信號檢測的實質和思路采用問

題教學法和討論法,提高學生學習興趣,培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。

思考題：

(1)為什么均勻分布是最不利的先驗信息？

課后作業(yè)(2)簡述似然函數(shù)的物理意義。

(3)簡述貝葉斯定理的意義。

(4)概括貝葉斯統(tǒng)計推斷、貝葉斯統(tǒng)計決策及其它們的差別。

教學通過多媒體和板書相結合的教學方法，分析了信號檢測的實質，介紹了貝

后記葉斯統(tǒng)計的主要內(nèi)容，討論了信號檢測的基本原理，取得較好的教學效果。

第3章教學設計(2)

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)

第3章信號檢測的基本理論：3.4二元確知信號檢測

或主題

(1)3.4.1貝葉斯風險準則下的二元確知信號檢測。

(2)3.4.2最小平均錯誤概率準則下的二元確知信號檢測。

教學內(nèi)(3)3.4.3最大后驗概率準則下的二元確知信號檢測。

容提要(4)3.4.4極小極大準則下的二元確知信號檢測。

(5)3.4.5紐曼-皮爾遜準則下的二元確知信號檢測。

(6)3.4.6最大似然準則下的二元確知信號檢測。

(1)理解似然比的物理意義，熟悉各種二元確知信號檢測方法所需的條

件，掌握貝葉斯準則、最小平均錯誤概率準則、最大后驗概率準則、極小極大

目的與準則下的二元確知信號檢測、紐曼-皮爾遜準則及最大似然準則下的二元確知

要求信號檢測方法，掌握似然比檢測方法。

(2)掌握二元確知信號檢測性能評價方法，學會根據(jù)信號檢測算法繪制

信號檢測系統(tǒng)框圖。

(1)貝葉斯風險準則、最小平均錯誤概率準則、最大后驗概率準則、極

小極大準則下的二元確知信號檢測、紐曼-皮爾遜準則及最大似然準則。

知識點(2)信號檢測所需的信息。

歸納(3)貝葉斯風險。

(4)似然比檢測方法。

(5)檢測性能評價。

8

(1)貝葉斯風險準則下的二元確知信號檢測。

(2)極小極大準則下的二元確知信號檢測。

教學重點

(3)紐曼-皮爾遜準則下的二元確知信號檢測。

(4)最大似然準則下的二元確知信號檢測。

(1)貝葉斯風險準則下的二元確知信號檢測。

教學難點(2)極小極大準則下的二元確知信號檢測。

(3)紐曼-皮爾遜準則下的二元確知信號檢測。

教學方法講授法、討論法、演示法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件、仿真軟件。

1.教學內(nèi)容的展開

(1)通過信號的種類說明二元確知信號檢測是信號檢測中最基本的部分，

故首先討論這部分內(nèi)容。

(2)3.4.1節(jié)的教學思路：貝葉斯準則的二元確知信號檢測方法是貝葉斯

統(tǒng)計決策的直接應用，是最基本的檢測方法，其他檢測方法均可以看作是它的

特例，因此這一節(jié)是基本內(nèi)容，需詳細討論。首先闡述應用貝葉斯統(tǒng)計決策進

行信號檢測所需的已知條件；然后根據(jù)貝葉斯統(tǒng)計決策，構造貝葉斯風險：分

析貝葉斯準則就是把貝葉斯風險作為目標函的無約束條件的最優(yōu)化問題；通過

求解最優(yōu)化問題，推導出貝葉斯準則的檢測判決式。在此基礎上，分析信號檢

測過程的物理意義，討論信號檢測性能的評價，畫出信號檢測系統(tǒng)的框圖，提

教學過程高學生分析問題的能力。通過例題使學生掌握貝葉斯準則二元確知信號檢測方

設計法。具體講授過程：貝葉斯準則信號檢測所需的已知條件一貝葉斯準則的檢測

算法一信號檢測性能的評價一信號檢測系統(tǒng)一例題。

(3)342節(jié)的教學思路：通過將貝葉斯準則信號檢測所需的已知條件中

的代價因子取為正確判決不付出代價，錯誤判決付出最大代價，貝葉斯風險變

為平均錯誤概率，由此得到最小平均錯誤概率準則及相應的檢測判決式。具體

講授過程：最小平均錯誤概率準則一信號檢測所需的已知條件一最小平均錯誤

概率準則一最小平均錯誤概率準則檢測判決式.

(4)343節(jié)的教學思路：將貝葉斯統(tǒng)計推斷應用到信號檢測問題，引入

最大后驗概率準則；由最大后驗概率準則得到檢測判決式，并說明最大后驗概

率準則與最小平均錯誤概率準則等效。具體講授過程：最大后驗概率準則信號

檢測所需的已知條件f最大后驗概率準則一檢測判決式。

(5)3.4.4節(jié)的教學思路：通過將貝葉斯準則信號檢測所需的已知條件中

的先驗概率作為未知，針對未知的先驗概率，使貝葉斯風險最大（最壞的情況），

然后再使最大貝葉斯風險最小化，由此引出極小極大準則。將極小極大準則應

用于貝葉斯風險，從而得到極小極大準則檢測判決式。通過例題使學生掌握極

小極大準則二元確知信號檢測方法。具體講授過程：極小極大準則信號檢測所

需的已知條件f極小極大準則一極小極大準則檢測判決式一例題。

（6）3.4.5節(jié)的教學思路：在僅知道似然函數(shù)的情況下，根據(jù)雷達實際應

用，引入信號檢測的紐曼-皮爾遜準則。奈曼-皮爾遜準則是一個有約束條件的

最優(yōu)化問題，它的求解問題是通過拉格朗日乘數(shù)法構造一個目標函數(shù)，并將目

標函數(shù)變換為確定項與變化項相加的形式，從而使目標函數(shù)最小等效為變化項

最小，通過使變化項最小得到奈曼-皮爾遜準則檢測判決式。通過例題使學生

掌握紐曼-皮爾遜準則二元確知信號檢測方法。具體講授過程：奈曼-皮爾遜準

則信號檢測所需的已知條件f奈曼-皮爾遜準則一奈曼-皮爾遜準則檢測判決

式一例題。

（7）3.4.6節(jié)的教學思路：在僅知道似然函數(shù)的情況下，通過分析似然函

數(shù)的物理意義，引入信號檢測的最大似然準則，并得出相應的檢測判決式。具

體講授過程：最大似然準則所需的已知條件f最大似然準則一最大似然準則檢

測判決式。

（8）將各種檢測方法歸納，統(tǒng)一為似然比檢測方法，不同準則的差別體

現(xiàn)門限的不同。分析各種檢測方法之間的聯(lián)系。

（9）布置適當練習，使學生熟悉各種最佳準則及所需的條件，掌握各種

二元確知信號檢測方法。

2.教學方法與手段的應用

以多媒體教學為主，輔以板書和仿真演示。主要的知識點和關鍵的內(nèi)容采

用板書加以強調(diào)。各種檢測方法采用仿真演示。

以講授法為主，輔以問題教學法、演示法和討論法。各種檢測方法的引出

采用問題教學法，提高學生發(fā)現(xiàn)問題的能力。極小極大準則和紐曼-皮爾遜準

則檢測采用討論法，激發(fā)學生學習興趣。對各種檢測方法，采用編程講解和演

示法，培養(yǎng)學生用所學知識解決問題的能力。

教材第3章的思考題：3.1、3.2、3.3。

課后作業(yè)

教材第3章的習題:3.1、3.2、3.5、3.6、3.11、3.13、3.17、3.22、3.26?

10

通過多媒體、板書、編程講解和仿真軟件演示相結合的教學方法，討論了

貝葉斯風險準則、最小平均錯誤概率準則、最大后驗概率準則、極小極大準則

教學下的二元確知信號檢測、紐曼-皮爾遜準則及最大似然準則下的二元確知信號

后記檢測方法，并將各種檢測方法歸納，統(tǒng)一為似然比檢測方法。重點了討論貝葉

斯風險準則的二元確知信號檢測方法，達到了預定的教學目標。針對各種檢測

方法，通過仿真軟件，演示了信號檢測過程，提高了教學效果。

第3章教學設計(3)

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)

第3章信號檢測的基本理論：3.4多元確知信號檢測

或主題

(1)3.5.1貝葉斯準則下的多元確知信號檢測。

教學內(nèi)

(2)3.5.2最大后驗概率準則下的多元確知信號檢測。

容提要

(3)3.5.3最大似然準則下的多元確知信號檢測。

熟悉各種多元確知信號檢測方法所需的條件，掌握貝葉斯準則、最大后驗

目的與

概率準則及最大似然準則下的多元確知信號檢測方法，掌握多元確知信號檢測

要求

性能評價方法，學會根據(jù)信號檢測算法繪制信號檢測系統(tǒng)框圖。

(1)貝葉斯準則下的多元確知信號檢測。

知識點

(2)最大后驗概率準則下的多元確知信號檢測。

歸納

(3)最大似然準則下的多元確知信號檢測。

(1)貝葉斯準則下的多元確知信號檢測。

教學重點(2)最大后驗概率準則下的多元確知信號檢測。

(3)最大似然準則下的多元確知信號檢測。

(1)貝葉斯準則下的多元確知信號檢測。

教學難點

(2)最大后驗概率準則下的多元確知信號檢測。

教學方法講授法、討論法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件。

12

1.教學內(nèi)容的展開

(1)通過二元確知信號檢測過渡到多元確知信號檢測。

(2)3.5.1節(jié)的教學思路：將貝葉斯統(tǒng)計決策的方法直接應用于多元確知

信號檢測，闡述多元確知信號檢測檢測所需的已知條件，討論貝葉斯風險的構

造及多元信號檢測算法，分析多元確知信號檢測性能的評價。著重引導學生理

解最優(yōu)化問題求解的過程及物理意義。通過例題使學生掌握貝葉斯準則二元確

知信號檢測方法。具體講授過程：多元確知信號檢測檢測所需的已知條件一貝

葉斯準則的檢測算法一信號檢測性能的評價一信號檢測系統(tǒng)。

(3)352節(jié)的教學思路：將貝葉斯統(tǒng)計推斷應用到多元確知信號檢測問

題，引入最大后驗概率準則，并由最大后驗概率準則得到檢測判決式。具體講

授過程：最大后驗概率準則多元確知信號檢測所需的已知條件f最大后驗概率

準則一檢測判決式。

教學過程

(4)353節(jié)的教學思路：在僅知道似然函數(shù)的情況下，通過分析似然函

設計

數(shù)的物理意義，引入信號檢測的最大似然準則，并得出相應的檢測判決式。通

過例題使學生掌握最大似然準則的多元確知檢測方法。具體講授過程：最大似

然準則的多元確知檢測所需的已知條件一最大似然準則一最大似然準則檢測

判決式一例題。

(5)布置適當練習，使學生熟悉各種最佳準則及所需的條件，掌握各種

多元確知信號檢測方法。

2.教學方法與手段的應用

以多媒體教學為主，輔以板書。主要的知識點和關鍵的內(nèi)容采用板書加以

強調(diào)。

以講授法為主，輔以問題教學法和討論法。各種檢測方法的引出采用問題

教學法，提高學生發(fā)現(xiàn)問題的能力。最大后驗概率準則和最大似然準則下的多

元確知信號檢測采用討論法，激發(fā)學生學習興趣。

教材第3章的思考題：3.4。

課后作業(yè)

教材第3章的習題：3.27、3.28、3.29。

通過多媒體和板書相結合的教學方法，討論了貝葉斯準則、最大后驗概率

教學準則及最大似然準則下的多元確知信號檢測方法及性能評價方法，重點討論了

后記貝葉斯風險準則的多元確知信號檢測統(tǒng)計量的構造方法，達到了預定的教學目

標。

第3章教學設計（4）

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)

第3章信號檢測的基本理論：3.6隨機參量信號檢測

或主題

（1）3.6.1貝葉斯風險準則下的二元隨機參量信號檢測。

（2）3.6.2最大平均后驗概率準則下的二元隨機參量信號檢測。

教學內(nèi)（3）3.6.3極小極大準則下的二元隨機參量信號檢測。

容提要（4）3.6.4奈曼-皮爾遜準則下的二元隨機參量信號檢測。

（5）3.6.5最大廣義似然準則下的二元隨機參量信號檢測。

（6）3.6.6多元隨機參量信號檢測。

理解復合假設檢驗的概念，熟悉各種最佳準則的隨機參量信號檢測所需的

目的與條件，掌握貝葉斯準則、最大平均后驗概率準則、極小極大準則、奈曼-皮爾

要求遜準則和最大廣義似然準則的隨機參量信號檢測方法，掌握隨機參量信號檢測

的性能評價方法，熟悉多元隨機參量信號檢測。

（1）復合假設檢驗。

（2）貝葉斯風險準則下的二元隨機參量信號檢測。

（3）最大平均后驗概率準則下的二元隨機參量信號檢測。

知識點

（4）極小極大準則下的二元隨機參量信號檢測。

歸納

（5）奈曼-皮爾遜準則下的二元隨機參量信號檢測。

（6）最大廣義似然準則下的二元隨機參量信號檢測。

（7）多元隨機參量信號檢測。

（1）貝葉斯風險準則下的二元隨機參量信號檢測。

教學重點（2）奈曼-皮爾遜準則下的二元隨機參量信號檢測。

（3）最大廣義似然準則下的二元隨機參量信號檢測.

（1）貝葉斯風險準則下的二元隨機參量信號檢測。

教學難點（2）奈曼-皮爾遜準則下的二元隨機參量信號檢測。

（3）最大廣義似然準則下的二元隨機參量信號檢測。

教學方法講授法、討論法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件。

14

1.教學內(nèi)容的展開

(1)通過歸納確知信號檢測引入隨機參量信號檢測。

(2)3.6.1節(jié)的教學思路：在回顧貝葉斯風險準則下的二元確知信號檢測

的基礎上，闡述貝葉斯準則下的二元隨機參量信號檢測所需要的己知條件；通

過無約束條件的最優(yōu)化問題的求解，討論貝葉斯準則下的二元隨機參量信號檢

測算法，分析隨機參量信號檢測性能，通過例題使學生掌握隨機參量信號檢測

方法。具體講授過程：信號檢測所需要的已知條件一貝葉斯準則的檢測算法一

信號檢測性能的評價f例題。

(3)362節(jié)的教學思路：依據(jù)最大平均后驗概率準則，討論二元隨機參

量信號檢測所需的已知條件、檢測判決式及檢測系統(tǒng)。具體講授過程：最大平

均后驗概率準則二元隨機參量信號檢測所需的已知條件一最大平均后驗概率

準則一檢測算法一檢測系統(tǒng)。

(4)3.6.3節(jié)的教學思路：依據(jù)極小極大準則，討論二元隨機參量信號檢

測所需的已知條件及檢測判決式。具體講授過程：極小極大準則二元隨機參量

信號檢測所需的已知條件一極小極大準則f檢測算法。

教學過程(5)364節(jié)的教學思路：依據(jù)奈曼-皮爾遜準則，討論二元隨機參量信號

設計檢測所需的已知條件、檢測判決式、檢測門限及檢測系統(tǒng)。具體講授過程：奈

曼-皮爾遜準則二元隨機參量信號檢測所需的已知條件一奈曼-皮爾遜準則一

檢測算法f檢測門限一檢測系統(tǒng)。

(6)365節(jié)的教學思路：依據(jù)最大廣義似然準則，討論二元隨機參量信

號檢測所需的已知條件、檢測判決式及檢測系統(tǒng)。具體講授過程：最大廣義似

然準則二元隨機參量信號檢測所需的己知條件一最大廣義似然準則f檢測算

法一檢測系統(tǒng)。

(7)366節(jié)的教學思路：在闡述多元確知信號檢測方法的基礎上，簡要

討論通過統(tǒng)計平均處理將多元隨機參量檢測轉換為多元確知信號檢測。

(8)布置適當練習，使學生熟悉對含有隨機參量的似然函數(shù)或似然比統(tǒng)

計處理的方法，掌握隨機參量信號檢測方法。

2.教學方法與手段的應用

以多媒體教學為主，輔以板書。主要的知識點和關鍵的內(nèi)容采用板書加以

強調(diào)。

以講授法為主，輔以問題教學法和討論法。多元隨機參量檢測采用問題教

學法和討論法，激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生用所學知識解決問題的能力。

教材第3章的思考題：3.5~3.7。

課后作業(yè)

教材第3章的習題：3.30、3.31。

通過多媒體和板書相結合的教學方法，闡述了復合假設檢驗的概念，討論

教學了貝葉斯準則、最大平均后驗概率準則、極小極大準則、奈曼-皮爾遜準則和

后記最大廣義似然準則的隨機參量信號檢測方法，討論了隨機參量信號檢測的性能

評價方法，介紹了多元隨機參量信號檢測，達到了教學目標。

16

第4章教學設計（1）

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)第4章高斯白噪聲中信號的檢測：4.1高斯白噪聲；4.2高斯白噪聲中二

或主題元確知信號的檢測；4.3高斯白噪聲中多元確知信號的檢測

（1）4.1高斯白噪聲。

（2）4.2高斯白噪聲中二元確知信號的檢測：4.2.1帶限高斯白噪聲中二

教學內(nèi)元確知信號的檢測；422理想高斯白噪聲中二元確知信號的檢測；423通信

容提要系統(tǒng)的檢測性能分析；424相干雷達系統(tǒng)的檢測性能分析。

（3）4.3高斯白噪聲中多元確知信號的檢測：4.3.1高斯白噪聲中多元確

知信號的一般檢測方法；4.3.2高斯白噪聲中多元確知信號的正交檢測方法。

（1）理解高斯白噪聲的函義，熟悉高斯白噪聲的統(tǒng)計特性及隨機信號的

采樣定理。

（2）理解高斯白噪聲對信號檢測方法的影響，熟悉帶限高斯白噪聲和理

目的與

想高斯白噪聲中信號檢測方法的區(qū)別，熟練掌握高斯白噪聲中確知信號的檢測

要求

方法及檢測性能評價方法。

（3）掌握高斯白噪聲中多元確知信號的一般檢測方法，熟悉高斯白噪聲

中多元確知信號的正交檢測方法。

（1）高斯白噪聲。

（2）帶限高斯白噪聲中觀測信號的似然函數(shù)。

（3）理想高斯白噪聲中觀測信號的似然函數(shù)。

知識點

（4）高斯白噪聲中二元確知信號的檢測方法。

歸納

（5）高斯白噪聲中二元確知信號檢測性能的評價方法。

（4）高斯白噪聲中多元確知信號的一般檢測方法。

（4）高斯白噪聲中多元確知信號的正交檢測方法。

（1）高斯白噪聲中二元確知信號的檢測方法。

（2）高斯白噪聲中二元確知信號檢測性能的評價方法。

教學重點

（3）高斯白噪聲中多元確知信號的一般檢測方法。

（4）高斯白噪聲中多元確知信號的正交檢測方法。

（1）高斯白噪聲中二元確知信號的檢測方法。

（2）高斯白噪聲中二元確知信號檢測性能的評價方法。

教學難點

（3）高斯白噪聲中多元確知信號的一般檢測方法。

（4）高斯白噪聲中多元確知信號的正交檢測方法。

教學方法講授法、討論法、演示法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件、仿真軟件。

18

1.教學內(nèi)容的展開

(1)回顧信號檢測的基本理論，將信號檢測的基本理論具體應用到高斯

白噪聲情況，從而引入高斯白噪聲中確知信號的檢測。

(2)4.1節(jié)的教學思路:將本章所用到高斯白噪聲的知識進行回顧和歸納，

為本章的教學奠定基礎。從高斯噪聲和白噪聲兩個方面論述高斯白噪聲的概

念，從概率分布和功率譜密度兩個方面論述高斯白噪聲的特點。根據(jù)實際應用

情況，將白噪聲分為理想白噪聲和帶限白噪聲。從自相關函數(shù)和功率譜密度兩

個方面分析理想白噪聲和帶限白噪聲的統(tǒng)計特性。簡要討論低通和帶通隨機信

號采樣定理，提高應用所學知識的能力。具體講授過程：噪聲一高斯白噪聲一

高斯噪聲一白噪聲一隨機信號的采樣定理。

(3)4.2節(jié)的教學思路：依據(jù)帶限高斯白噪聲和理想高斯白噪聲的特點，

首先討論帶限高斯白噪聲中二元確知信號的檢測方法；在此基礎上，討論理想

高斯白噪聲中二元確知信號的檢測方法，其中連續(xù)接收信號的似然函數(shù)十關鍵

知識點。針對理想高斯白噪聲中二元確知信號的檢測，分別討論通信系統(tǒng)和相

干雷達系統(tǒng)的檢測性能分析方法。通過例題，講解理想高斯白噪聲中二元確知

信號的檢測方法和性能分析方法。具體講授過程：帶限高斯白噪聲中二元確知

教學過程信號的檢測f理想高斯白噪聲中二元確知信號的檢測一通信系統(tǒng)的檢測性能

設計分析一相干雷達系統(tǒng)的檢測性能分析f例題。

(4)4.3節(jié)的教學思路：從檢測算法、檢測系統(tǒng)組成及檢測性能分析三個

方面，分別討論高斯白噪聲中多元確知信號的一般檢測方法和正交檢測方法，

并比較兩種方法的異同。具體講授過程：高斯白噪聲中多元確知信號的一般檢

測方法一高斯白噪聲中多元確知信號的正交檢測方法。

(5)在高斯白噪聲中二元確知信號檢測方法的討論中，統(tǒng)一采用似然比

檢測方法，因為不同準則的差別僅體現(xiàn)門限的不同。

(6)布置適當練習，使學生熟悉帶限和理想高斯白噪聲中二元確知信號

檢測方法的差別，掌握高斯白噪聲中二元確知信號的檢測方法。

2.教學方法與手段的應用

以多媒體教學為主，輔以板書和仿真演示。主要的知識點和關鍵的內(nèi)容采

用板書加以強調(diào)。高斯白噪聲中二元確知信號的檢測性能采用仿真演示。

以講授法為主，輔以問題教學法、演示法和討論法。高斯白噪聲和隨機信

號的采樣定理采用問題教學法，鞏固所學知識，提高應用所學知識的能力。高

斯白噪聲中多元確知信號的正交檢測方法采用討論法，激發(fā)學生學習興趣。對

高斯白噪聲中二元確知信號的檢測性能，采用演示法，加深學生用對所學知識

的理解。

教材第4章的思考題：4」、4.2?

課后作業(yè)

教材第4章的習題:4.1、4.3、4.4、4.6、4.7。

通過多媒體、板書和仿真軟件演示相結合的教學方法，介紹了高斯白噪聲

的統(tǒng)計特性和隨機信號的采樣定理，討論了帶限和理想高斯白噪聲中二元確知

教學信號檢測方法，并分析它們的差別；以理想高斯白噪聲為例，討論了高斯白噪

后記聲中二元確知信號檢測性能分析方法。針對高斯白噪聲中多元確知信號的檢

測，討論了一般檢測方法和正交檢測方法。通過仿真軟件，演示了高斯白噪聲

中二元確知信號的檢測性能，增強了教學的直觀效果。

第4章教學設計（2）

20

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)第4章高斯白噪聲中信號的檢測：4.4高斯白噪聲中二元隨機參量信號

或主題的檢測

(1)4.4.1隨機相位信號的檢測。

(2)4.4.2隨機振幅和相位信號的檢測。

教學內(nèi)(3)4.4.3隨機頻率和相位信號的檢測。

容提要(4)4.4.4隨機振幅、頻率和相位信號的檢測。

(5)4.4.5隨機相位和到達時間信號的檢測。

(6)4.4.6隨機相位、頻率和到達時間信號的檢測。

目的與熟悉正交雙通道處理方法，掌握高斯白噪聲中二元隨機參量信號的檢測方

要求法及檢測性能評價方法，理解隨機頻率和到達時間信號檢測方法的特點。

(1)正交雙通道處理。

(2)隨機相位信號的檢測。

(3)隨機振幅和相位信號的檢測。

知識點

(4)隨機頻率和相位信號的檢測。

歸納

(5)隨機振幅、頻率和相位信號的檢測。

(6)隨機相位和到達時間信號的檢測。

(7)隨機相位、頻率和到達時間信號的檢測。

(1)正交雙通道處理。

(2)隨機相位信號的檢測方法。

(3)隨機相位信號檢測的性能評價方法。

教學重點(4)隨機振幅和相位信號的檢測。

(5)隨機頻率和相位信號的檢測。

(6)隨機振幅、頻率和相位信號的檢測。

(7)隨機相位、頻率和到達時間信號的檢測。

(1)正交雙通道處理。

(2)隨機相位信號的檢測方法。

(3)隨機相位信號檢測的性能評價方法。

教學難點

(4)隨機振幅和相位信號的檢測。

(5)隨機頻率和相位信號的檢測。

(6)隨機振幅、頻率和相位信號的檢測。

教學方法講授法、討論法、演示法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件、仿真軟件。

1.教學內(nèi)容的展開

(1)回顧信號檢測的基本理論和高斯白噪聲中確知信號的檢測，將信號

檢測的基本理論具體應用于高斯白噪聲中隨機參量信號的檢測，并以正弦或余

弦信號為例，討論高斯白噪聲中隨機參量信號的檢測。

(2)4.4.1節(jié)的教學思路：依據(jù)實際應用情況，將正弦信號的隨機相位取

為均勻分布,依次討論簡單和一般二元隨機相位信號檢測的似然函數(shù)、似然比、

檢測判決式、檢測系統(tǒng)結構及檢測性能分析。其中的關鍵點是平均似然函數(shù)、

正交雙通道處理、檢測統(tǒng)計量及雅可比的應用，使學生理解這些關鍵點的作用。

具體講授過程：簡單二元隨機相位信號的檢測一一般二元隨機相位信號的檢

測；信號檢測的假設一似然函數(shù)一似然比f檢測算法一檢測系統(tǒng)結構一檢測性

能分析。

(3)442節(jié)的教學思路：在將正弦信號的相位取為隨機參量的基礎上，

教學過程再將振幅取為隨機參量，討論高斯白噪聲中隨機振幅和相位信號的檢測。首先，

設計討論簡單二元隨機振幅和相位信號的檢測，其檢測算法的關鍵點是平均似然比

由似然比先對相位求統(tǒng)計平均，然后再對振幅求統(tǒng)計平均得到；其檢測性能分

析的關鍵點是檢測概率要對振幅求統(tǒng)計平均。在簡單二元隨機振幅和相位信號

已經(jīng)導出的結果基礎上，采用增加一個虛擬假設的方法，討論高斯白噪聲中一

般二元隨機振幅和相位信號的檢測方法及性能分析方法。具體講授過程：簡單

二元隨機相位信號的檢測一一般二元隨機相位信號的檢測；信號檢測的假設一

似然函數(shù)一似然比一檢測算法一檢測系統(tǒng)結構一檢測性能分析。

(4)4.4.3節(jié)的教學思路：在將正弦信號的相位取為隨機參量的基礎上，

再將頻率取為隨機參量，討論高斯白噪聲中簡單二元隨機頻率和相位信號的檢

測。首先，利用簡單二元隨機相位信號檢測的似然比對頻率求統(tǒng)計平均得到平

均似然比；然后利用似然比檢測方法得到檢測判決式及檢測系統(tǒng)結構；最后討

論了將二元隨機頻率和相位信號的檢測轉換為多元隨機頻率和相位信號的檢

測。關鍵點是將頻率概率密度函數(shù)等效為抽樣值的離散函數(shù)，使檢測方法簡便。

22

具體講授過程：簡單二元隨機頻率和相位信號檢測的假設f頻率概率密度函數(shù)

的近似f似然比一檢測算法一檢測系統(tǒng)結構~隨機頻率和相位信號的多元信

號檢測方法。

(5)4.4.4節(jié)的教學思路：對于高斯白噪聲中簡單二元隨機振幅、頻率和

相位信號的檢測，由于涉及到3個隨機參量，求平均似然比就需要考慮似然比

對3個隨機參量求統(tǒng)計平均的先后順序。為了使求平均似然比方便，按照似然

比對相位、振幅、頻率的順序依次求統(tǒng)計平均，這是討論簡單二元隨機振幅、

頻率和相位信號檢測的關鍵。在得到平均似然比的基礎上，討論檢測算法及檢

測系統(tǒng)結構，并討論轉換為多元隨機振幅、頻率和相位信號的檢測。具體講授

過程：簡單二元隨機振幅、頻率和相位信號檢測的假設一似然比一檢測算法一

檢測系統(tǒng)結構一隨機振幅、頻率和相位信號的多元信號檢測方法。

(6)4.4.5節(jié)的教學思路：對于高斯白噪聲中簡單二元隨機相位和到達時

間信號的檢測，與簡單二元隨機頻率和相位信號檢測的分析方法類似。像對待

頻率那樣，將到達時間概率密度函數(shù)等效為抽樣值的離散函數(shù)。首先，利用簡

單二元隨機相位信號檢測的似然比對到達時間求統(tǒng)計平均得到平均似然比；然

后利用似然比檢測方法得到檢測判決式及檢測系統(tǒng)結構；最后討論了將簡單二

元隨機相位和到達時間信號的檢測轉換為多元隨機相位和到達時間信號的檢

測。具體講授過程：簡單二元隨機相位和到達時間信號檢測的假設一到達時間

概率密度函數(shù)的近似一似然比一檢測算法一檢測系統(tǒng)結構一隨機相位和時延

信號的多元信號檢測方法。

(7)4.4.6節(jié)的教學思路：對于高斯白噪聲中簡單二元隨機相位、頻率和

到達時間信號的檢測，由于涉及到3個隨機參量，求平均似然比就需要考慮似

然比對3個隨機參量求統(tǒng)計平均的先后順序。為了使求平均似然比方便，按照

似然比對相位、頻率、到達時間的順序依次求統(tǒng)計平均。在得到平均似然比的

基礎上，討論檢測算法及檢測系統(tǒng)結構，并討論轉換為多元隨機相位、頻率和

到達時間信號的檢測。具體講授過程：簡單二元隨機相位、頻率和到達時間信

號檢測的假設一似然比一檢測算法一檢測系統(tǒng)結構一隨機相位、頻率和到達時

間信號的多元信號檢測方法。

(8)布置適當練習，使學生掌握高斯白噪聲中二元隨機信號的檢測方法。

2.教學方法與手段的應用

以多媒體教學為主，輔以板書和仿真演示。主要的知識點和關鍵的內(nèi)容采

用板書加以強調(diào)。高斯白噪聲中二元隨機參量信號的檢測性能采用仿真演示。

以講授法為主，輔以問題教學法、演示法和討論法。隨機相位和到達時間

信號的檢測采用問題教學法，提高分析問題的能力。隨機振幅、頻率和相位信

號的檢測采用討論法，激發(fā)學生學習興趣，提高解決問題的能力。對高斯白噪

聲中二元隨機參量信號的檢測性能，采用演示法，加深學生用對所學知識的理

解。

教材第4章的思考題：44、4.5。

課后作業(yè)

教材第4章的習題:4.9、4.10、4.11。

通過多媒體、板書和仿真軟件演示相結合的教學方法，以正弦或余弦信號

為例，以似然比檢測算法為代表，討論了高斯白噪聲中隨機參量信號的檢測。

首先討論了高斯白噪聲中隨機相位信號的檢測方法及檢測性能分析方法，這是

隨機參量信號檢測中最基本的一種，其關鍵點是：平均似然函數(shù)、正交雙通道

處理、檢測統(tǒng)計量及雅可比的應用。在隨機相位信號檢測的基礎上，分別討論

教學

了隨機振幅和相位信號的檢測，隨機頻率和相位信號的檢測，隨機振幅、頻率

后記

和相位信號的檢測，隨機相位、頻率和到達時間信號的檢測，其關鍵點是：似

然比對隨機參量求統(tǒng)計平均的先后順序，頻率和到達時間概率密度函數(shù)等效為

抽樣值的離散函數(shù)，增加虛擬假設的方法，將二元隨機信號檢測轉換位多元隨

機信號檢測的方法。通過仿真軟件，演示了高斯白噪聲中二元隨機信號的檢測

性能，增強了教學的直觀效果。

24

第4章教學設計(3)

授課日期年月日授課次序授課學時

授課章節(jié)

第4章高斯白噪聲中信號的檢測：4.4多重信號的檢測

或主題

(1)4.5.1多重確知信號的檢測。

教學內(nèi)(2)4.5.2多重同振幅隨機相位信號的檢測。

容提要(3)4.5.3多重不同振幅隨機相位信號的檢測。

(4)4.5.4多重隨機振幅和相位信號的檢測。

理解多重確知信號的概念及目的，掌握高斯白噪聲中多重確知信號的檢測

目的與

方法及檢測性能評價方法，掌握高斯白噪聲中多重隨機參量信號的檢測方法及

要求

檢測性能評價方法。

(1)多重確知信號的概念。

(2)多重確知信號的檢測。

知識點

(3)多重同振幅隨機相位信號的檢測。

歸納

(4)多重不同振幅隨機相位信號的檢測。

(5)多重隨機振幅和相位信號的檢測。

(1)多重確知信號的檢測。

(2)多重同振幅隨機相位信號的檢測。

教學重點

(3)多重不同振幅隨機相位信號的檢測。

(4)多重隨機振幅和相位信號的檢測。

(1)多重確知信號的檢測。

教學難點(2)多重同振幅隨機相位信號的檢測。

(3)多重隨機振幅和相位信號的檢測。

教學方法講授法、討論法、演示法、問題教學法。

教學手段黑板、多媒體課件、仿真軟件。

1.教學內(nèi)容的展開

(1)根據(jù)實際應用需求，引入多重信號檢測的概念、目的及檢測方法思

路。

(2)4.5.1節(jié)的教學思路：依據(jù)多重信號檢測的思路，重點闡述多重信號

的似然函數(shù)是單個信號似然函數(shù)的乘積，多重信號的似然比等于各個接收信號

似然比之積。以多重簡單二元確知信號的檢測為例，以似然比檢測算法為代表，

討論了檢測算法、檢測系統(tǒng)結構及檢測性能分析。具體講授過程：多重簡單二

元確知信號檢測的假設f單個信號的似然比一多重信號的似然比一檢測算法

一檢測系統(tǒng)結構一檢測性能分析。

(3)452節(jié)的教學思路：在簡單二元隨機相位信號檢測的基礎上，討論

多重同振幅簡單二元隨機相位信號的檢測算法、檢測系統(tǒng)結構及檢測性能分

析。具體講授過程：多重同振幅簡單二元隨機相位信號檢測的假設一單個信號

的似然比一多重信號的似然比一檢測算法f檢測系統(tǒng)結構一檢測性能分析。

(4)453節(jié)的教學思路：在簡單二元隨機相位信號檢測的基礎上，討論

多重不同振幅簡單二元隨機相位信號的檢測算法及檢測系統(tǒng)結構。具體講授過

教學過程

程：多重不同振幅簡單二元隨機相位信號檢測的假設一單個信號的似然比一多

設計

重信號的似然比一檢測算法f檢測系統(tǒng)結構。

(5)4.5.4節(jié)的教學思路：在簡單二元隨機振幅和相位信號檢測的基礎上，

討論多重簡單二元隨機振幅和相位信號的檢測算法、檢測系統(tǒng)結構及檢測性能

分析。具體講授過程：多重簡單二元隨機振幅和相位信號檢測的假設一單個信

號的似然比一多重信號的似然比f檢測算法f檢測系統(tǒng)結構f檢測性能分析。

(6)布置適當練習，使學生熟悉多重信號檢測的特點，掌握高斯白噪聲

中多重二元隨機信號的檢測方法。