《信号分析与处理》课程简介和教学大纲.docx

信号分析与处理课程简介课程编号：06024033课程名称：信号分析与处理/ Signal Analysis and Processing学分：3学时：48（实验：上机：6课外实践：）适用专业：测控技术与仪器建议修读学期：第5学期开课单位：电气与信息工程学院测控技术与仪器系先修课程：高等数学、复变函数与积分变换考核方式与成绩评定标准：课程考核采用百分制。课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考 核成绩的50%,期终考试成绩占50%。平时成绩考核采用作业、上机实验与考勤相结合的方式；期终成绩 考核采用闭卷考试方式。教材与主要参考书目：1宋爱国，刘文波，王爱民.测试信号分析与处理（第2版）M|.北京：机械工业出版社，2016.2陈后金等.信号与系统M.北京：高等教育出版社，2007.3孙爱晶，吉利萍，党薇.信号与系统M.北京：人民邮电出版社，2015.4J高西全，丁玉美，阔永红.数字信号处理一原理、实现及应用（第2版）M.北京：电子工业出版 社，2010.5国家级网络精品教育课程：信号与系统，负责人：陈后金。内容概述：中文：本课程以信号与系统为对象，通过理论与上机相结合的方式，使学生能循序渐进地了解连续时 间信号、傅里叶级数、傅里叶变换、线性时不变系统响应、离散时间信号、Z变换、离散时间系统的Z域 分析、离散傅里叶变换等知识点的概念与原理，深刻理解其所包含的物理意义，明确信号分解与系统描述 的依存关系。通过本门课的学习，学生应该能够对以下问题进行正确的回答：（I）为何介绍基本信号与基本运算？ （2）如何诠释信号的卷积与卷积和？（3）为何要引入信号与系统的频域分析？ （4）如何介绍傅里叶变换与Z变换以及其性质？（5）采样定理的本质内容是什么？英文： The course " Signal Analysis and Processing "studies the signals and systems. From the course, students can gradually learn the following concepts and principles: continuous-time signals, Fourier series, Fourier transform, response of linear time invariant system, discrete-time signals, Z transform, Z domain analysis of discrete-time systems and discrete Fourier transform. What's more, they can understand the corresponding physical significance and make sure of the interdependent relation between signal decomposition and system description. After completing the course, the students can correctly answer the questions below:(1) Why introduce basic signals and fundamental operation?(2) How to interpret signal convolution and convolution sum?(3) Why introduce the frequency-domain analysis of signals and systems?(4) How to introduce Fourier transform, Z transform and their corresponding properties?(5) What's the essential content of the sampling theory?信号分析与处理教学大纲课程编号：06024033课程名称：中文/英文信号分析与处理/ Signal Analysis and Processing学分：3学时：48（实验：上机：6 课外实践： ）适用专业：测控技术与仪器建议修读学期：第5学期开课单位：电气与信息工程学院测控技术与仪器系先修课程：高等数学、复变函数与积分变换一、课程性质、任务与课程目标本课程是测控技术与仪器本科专业的重要专业基础课，也是检测、控制及模式识别类研究生入学考试 课程。本门课的任务是使学生：1 .熟悉信号分析的特点和基本原理，懂得信号与系统的依存关系，并能从数学概念、物理概念及工程 概念去分析信号与系统问题，解决问题，从而提高学习能力。2 .掌握信号处理的编程方法。通过MATLAB编程练习，懂得通过MATLAB函数去了解与分析不同 信号的特点，并进一步理解与掌握信号处理的原理与方法。具体课程目标如下：1 .懂得信号与系统相关专业术语。2 .能利用时间函数描述常用信号，解释信号的特征，能完成信号的分解。3 .能诠释连续信号的卷积积分与离散信号的卷积和的物理意义。4 .能利用傅里叶变换方法在频域描述信号和系统，能解释信号和系统的频域特征。5 .能利用Z变换方法在复频域描述信号和系统，能解释信号和系统的复频域特征。6 .能判断系统的线性性、时不变性、稳定性和因果性。7 .能解释信号和系统不同描述形式间的关系。8 .能分析信号通过线性系统后的特征变化。9 .能利用采样定理对模拟信号进行频谱分析。10 .能利用Matlab对信号与系统进行仿真分析。毕业要求指标点课程目标1-3具有专业基础知识，能够针对工业测控技术和智能仪器仪表牵涉的工 程问题进行分析与综合。1、 2、 3、 4、 5、 62-1能够根据所学科学、工程知识的基本原理，识别和判断流程工业工程 及相关智能仪表仪器研发问题的关键环节和参数3、4、52-2能够分析识别结果，应用测控技术与仪器专业相关基础知识，将复杂 工程问题转化表述为数学问题进行表达，建立模型。4、 5、 7、 84-3能够通过分析实验结果，对流程工业测控技术和智能仪表等复杂工程 问题进行分析和解释，并得到合理有效的结论。7、 8、 9、 105-1知道控制装置和仪表相关使用方法：能使用单片机和嵌入式开发流程 和编程工具、常用电路的设计方法及其模拟工具和Matlab等系统仿真 工具。1()二、教学内容、基本要求及学时分配本课程与先修课程及后续课程的关系如图1所示。从承上启下的角度出发，起草人据此制定教学计戈上 本课程总学时数为48学时，其中理论教学为42学时，实验教学为6学时。课程教学共有5章，具体内容 及学时安排等如表1所示。积分、变换,监督学习、特征提取 与选择、非监督学习图像增强、边缘 测、图像变换线性系统、 卷积运算信号分析与处理图I本课程与先修课程及后续课程的关系表1教学内容、基本要求及学时分配课程内容教学 要求重点 ()难点 ()学时安排实验学时上机 学时备注第一章结论2讲授第一节测试信号分析与处理技术简介C第二节信号及其分类B第三节信号分析与信号处理A第四节信号与LTI系统B第二章连续时间信号分析与系统的频域分析讲授第一节信号分解与卷积积分A2第二节卷积积分性质及应用、LTI连续系统响应B2第三节连续时间周期信号的傅里叶级数与频谱B1笫四节连续时间非周期信号的频谱一傅里叶变换 的定义、频谱密度函数以及常用函数的傅里叶变换A2第五节传里叶变换的性质B1第六节连续时间周期信号傅里叶变换、时域采样定 理B2第七节LTI连续系统的频域分析B1MATLAB上机实验:基本信号在MATLAB中的衣示和 运算2第三章离散时间信号与系统的Z域分析讲授第一节Z变换定义及其与傅里叶变换的关系AI第二节Z变换的收敛域与序列特性的关系及常用序 列的z变换B2第三节Z反变换A2第四节Z变换的性质B2第五节LTI离散系统响应及Z域分析B2第六节系统函数与系统特性A2MATLAB上机实验二：周期信号频谱、卷积积分与时域 采样2第四章离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法(FFT)讲授第一节序列傅里叶变换（DTFT）的特点、离散傅立叶级数（DFS）B2第二节DFT的定义、物理意义AI第三节DFT的性质B2第四节DIT-FFT算法运算规律B2第五节IDFT的快速算法B1第六节用FFT计算线卷积C1MATLAB上机实验三：离散信号的Z域分析及FFT调用2第五章模拟信号的数字处理讲授第一节模拟信号与数字信号的相互转换B1第二节对数字信号处理部分的设计考虑C1第三节用DFT分析模拟信号频谱的原理A1第四节用DFT分析模拟信号频谱的误差B1第五节用DFT进行谱分析的参数选择A1第六节用DFT分析连续时间信号频谱的实例B2课程总结2（教学基木要求：A-掌握：B-熟悉；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配实验1.基本信号在MATLAB中的表示和运算（2学时）（设计性、必做实验）实验2.周期信号频谱、卷积积分与时域采样（2学时）（设计性、必做实验）实验3离散信号的Z域分析及FFT调用（2学时）（设计性、必做实验）四、教学方法与教学手段本课程通过“对分课堂”的教学理念实施教学，增强学生自主学习的动机，培养专业知识表达能力和 团队协作的意识。“对分课堂”分为五个关键环节：讲授、独立学习、独立做作业、小组讨论、全班交流。 其中，课堂讲授环节，精简课程内容，上课主要讲课程的内容框架、基本概念、重点与难点知识。课后要 求学生查看教材与书目以吸收内化课内知识点，然后自主完成作业。在作业中另外写出“亮一亮”、“考 一考”与“帮一帮二其中，“亮一亮”就是学生明确自己已掌握的知识，以便在讨论课上与同学“亮一亮”; “考一考”就是学生经过努力思考与动手之后，认为自己懂了而其他同学可能不懂的知识点，可以拿出来 考考同学；而“帮一帮”则是学生发现自己确实没搞懂的地方，需要向其他人进行讨教的内容。这个环节 是学生自主学习的过程。在小组讨论环节，由老师通过批改作业的反馈，来确定学生知识盲点，并列写出来作为学生分组讨论 的内容。讨论过程小组内部可以弄懂一部分知识点，没有弄懂的内容成为小组共性的问题，这时通过教师 提问的方式在师生互动中进行解决，从而进一步加深学生对课程的理解。讨论的过程是学生表达自己观点 的过程，也是培养小组团队合作意识的过程。教学方式：当堂对分；隔堂对分。五、考核方式与成绩评定标准课程考核采用百分制。课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考 核成绩的50%,期终考试成绩占5()%。平时成绩考核包括课后作业3()分、上机实验15分以及考勤5分； 期终成绩考核采用闭卷考试方式。六、教材与主要参考书目1宋爱国，刘文波，王爱民.测试信号分析与处理(第2版)MJ.北京：机械工业出版社，2016.2陈后金等.信号与系统M.北京：高等教育出版社，2007.31孙爱晶，吉利萍，党薇.信号与系统M.北京：人民邮电出版社，2015.4高西全，丁玉美，阔永红.数字信号处理一原理、实现及应用(第2版)M.北京：电子工业出版 社，2010.5J国家级网络精品教育课程：信号与系统，负责人：陈后金。七、大纲编写的依据与说明本大纲参考工程专业认证要求以及2016测控专业培养计划进行编写。