信号分析与处理——教学大纲.docx

信号分析与处理教学大纲课程名称：信号分析与处理课程类别：素质选修课/专业基础课课程性质：选修/必修计划学时：64计划学分：4先修课程：无选用教材：信号分析与处理，赵子健、杨西侠主编，2023年，电子工业出版社教 材。适用专业：本课程可作为自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化等非电子信息 类本科专业的课程，也可作为相关专业的学生与工程技术人员的参考课程。课程负责人：二、课程简介本课程系统地讲述了信号分析与处理的基本原理与方法，重点介绍了确定性信号和随机 信号的分析方法，主要讲述了信号处理中常用的模拟滤波器和数字滤波器的基本概念与设计 方法，并且介绍了自适应滤波和当前流行的小波分析等现代信号分析与处理的基本内容。三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1工程知识本课程共8章：第1章为绪论，主要介绍信号、信号分析与处理等基本 概念。第2章为连续时间信号分析，讲述连续时间信号 的时域分析和频域分析，侧重频域分析，包括周期信号 的频谱分析、非周期信号的频谱分析及抽样信号的傅里 叶分析等，帮助学生理解信号频谱的基本概念，为后面 的学习奠定基础。第3章为离散时间信号分析。第4章 为 模拟滤波器，主要介绍模拟滤波器的相关概念与设计 知识。第5章为数字滤波器，讨论数字滤波器的基本概 念、设计及结构，主要介绍无限冲激响（HR）滤波器和 有限冲激响应（FIR）滤波器的设计思想及方法。第6章 为随机信号分析，主要内容包括随机信号的时域分析、 频域分析，以及平稳随机信号通过线性系统的分析。第 7章为自适应滤波。第8章为时频分析与小波变换。时 频分析部分主要讨论短时傅里叶变换（SIFT）和Wigner -Ville（维格纳一维尔）分布。小波变换部分主要介绍连 续小波变换、离散小波变换及多分辨率分析。最后举例H介绍小波变换在信号分析中的应用。2问题分析在当今信息时代，信号分析与处理在科学技术的各个领 域都起着非常重要的作用，日常的电气系统和自动化系 统都会用到各种信号分析与处理技术，比如控制对象数 学模型的建立、系统状态的估计、系统测量噪声的去除， 以及自适应控制、智能控制等。因此，自动化及相关专 业的学生必须掌握信号分析与处理的基本概念与方法， 并了解其应用技术。H3设计/开发解决方案比较全面地介绍了信号分析与处理的相关知识，以及从 确定性信号到随机信号，从经典信号处理到现代信号处 理这样一个完整的体系，从而使学生对信号理论有比较 全面的了解，为学生今后的发展打下良好的基础。H4研究L5使用现代工具L6工程与社会学生能够意识到信号分析与处理的重要性，不仅要有良 好的思想道德素质、科学文化素质、专业技能和健康的 身体，而且要有良好的心理素质，勇于承担责任，能够 承受失败与挫折等。L7环境和可持续发展L8职业规范L9个人和团队1 .学会个人发展和团队合作，提高个人和团队的综合素 质。2 .学会与他人合作和沟通，建立良好的人际关系和团 队合作氛围。H10沟通1 .学会进行有效的沟通和表达，与客户、同事和上级保 持良好的沟通和协作。2 .学会进行跨文化沟通和合作，提高国际化视野和跨 文化交流能力。M11项目管理L12终身学习1 .学会进行自我学习和自我提升，不断提高自身的专 业水平和创新能力。2 .学会进行终身学习和职业发展规划，不断拓展职业 领域和发展空间。HU!、课程教学内容注：“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具 体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三 档分别表示为“H” 或"L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程 与所对应的专业毕业要求条目不相关。章节名称主要内容重难点关键词学时类型1绪论信号概述信号的表示 信号的分类信号分析与处理了解信号、信号分析与处 理等基本概念2理论+ 实操2连续时间信号 分析连续时间信号的时域分析周期信号的频谱分析 非周期信号的频谱分析 抽样信号的傅里叶分析了解并掌握连续时间信号 的时域分析和频域分析， 侧重频域分析，包括周期 信号的频谱分析、非周期 信号的频谱分析及抽样信 号的傅里叶分析等13理论+ 实操3离散时间信号 分析离散时间信号序列的Z变换序列的频谱分析一一离 散时间傅里叶变换 （DTFT）周期序列的频谱分析一 一离散傅里叶级数 （DFS）离散傅里叶变换（DFT） 快速傅里叶变换（FFT） 离散傅里叶变换（DFT） 的应用了解离散时间信号（序列） 及序列的Z变换，掌握序 列的频谱分析一一离散时 间傅里叶变换（DTFT）.周 期序列的频谱分析一一离 散傅里叶级数（DFS）、离散 傅里叶变换（DFT）、快速傅 里叶变换（FFT）12理论+ 实操4模拟滤波器模拟滤波器的基本概念及设计方法模拟滤波器的设计了解模拟滤波器的相关概 念与设计知识7理论+ 实操5数字滤波器数字滤波器的基本概念 IIR数字滤波器的设计 FIR数字滤波器的设计 数字滤波器的结构理解数字滤波器的基本概 念、设计及结构，掌握无限 冲激响应（IIR）滤波器和 有限冲激响应（FIR）滤波 器的设计思想及方法11理论+ 实操6随机信号分析随机信号的时域分析 随机信号的频域分析 平稳随机信号通过线性 系统的分析掌握随机信号的时域分 析、频域分析，以及平稳随 机信号通过线性系统的分6理论+ 实操7自适应滤波最优波形估计Wiener （维纳）滤波 Kalman （卡尔曼）滤波 自适应滤波器的原理 最小均方（LMS）自适应 算法递推最小二乘（RLS）自 适应算法理解线性最优滤波、 Wiener （维纳）滤波和 Kalman（卡尔曼）滤波，掌 握自适应滤波器的原理以 及最小均方（LMS）和递推 最小二乘（RLS）两种自适 应算法6理论+ 实操8时频分析与小 波变换时频分析 小波变换掌握短时傅里叶变换 （STFT）和 Wigner-Ville （维格纳-维尔）分布。理解 连续小波变换、离散小波 变换及多分辨率分析7理论+ 实操五、考核要求及成绩评定序号成绩类别考核方式考核要求权重（%）备注1期末成绩期末考试考试50百分制，60分为及格2平时成绩课后作业8次40优、良、中、及格、不及格3平时表现出勤情况10两次未参加课程则无法获得学分注：此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。六、学生学习建议（一）学习方法建议1 .通过开展课堂讨论、实践活动，增强的团队交流能力，学会如何与他人合作、沟通、 协调等等。2 .通过思考，加深自己的兴趣，巩固知识点。3,进行练习和实践，提高自己的技能和应用能力，加深对知识的理解和记忆。（二）学生课外阅读参考资料信号分析与处理，赵子健、杨西侠主编，2023年，电子工业出版社教材。七、课程改革与建设本课程既重视数学原理的系统性和逻辑性，又强调概念的物理意义；内容深入浅出，理 论严谨，系统性强；配合适当的例题，加深学生对概念的理解及有关性质的应用。平时对学生的考核内容包括出勤情况、学生的课后作业、课堂讨论等方面，占期末总评 的50%。期末考试成绩占期末总评的50%。制订人 签字：教研室主 任签字：院部负责人 签字：修订时 间：年月日