《信号分析与处1》课程教学大纲

《信号分析与处理》教学大纲一、课程基本信息课程名称信号分析与处理SignalAnalysisandProcessing课程编码GEO211611030开课院部地球科学与技术学院课程团队（未设置）学分3.0课内学时48讲授48实验0上机(12)实践0课外学时48适用专业勘查技术与工程（物探）授课语言中文先修课程程序设计、高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、概率论与数理统计、复变函数、数学物理方程课程简介（必修）本课程是面向勘查技术与工程专业和地球物理学专业开设的一门专业基础课。通过本课程的学习，使学生熟练掌握信号分析与信号处理的基本概念和基本原理，理解信号分析与处理的基本思想和方法，并能够利用所学知识对连续与离散信号进行时与和频域的分析，对系统进行时域和频域分析，掌握滤波器的原理及设计方法，同时能够编程实现信号分析与处理的基本方法。Thisisafundamentalcourseforundergraduatesinexplorationgeophysicsandgeophysics.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasicconceptsandprinciplesofsignalanalysisandprocessing,understandthebasicideasandmethodsofsignalanalysisandprocessing,andusetheknowledgetoanalyzecontinuousanddiscretesignalsintimeandfrequencydomain,analyzethetimedomainandfrequencydomainofthesystem,andmastertheprincipleanddesignmethodofthefilter,atthesametime,itcanprogramthebasicmethodsofsignalanalysisandprocessing.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：理解和掌握信号与系统分析的基本概念和方法，并具有将其运用到相关专业领域的能力是2.1,2.21.1,1.22M2目标2：在本课程的基础上，通过进一步的相关物探专业知识的学习和钻研，能够提出合理的专业物探问题的解决方案是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章信号与系统的描述与性质本章重点难点：信号的描述与分类；信号的运算，单位冲激信号的定义和性质；常用的连续和离散信号的数学描述与图形；信号的分量；系统的分类；卷积的定义，性质及计算。////21.1信号与系统概述信号与系统的概念，发展历史，应用领域等。M11讲授2课后作业，阅读31.2信号的描述与分类信号的描述方式，信号的分类。M10.5讲授1阅读41.3信号的运算信号的移位、反褶、尺度变换、微分、积分以及两信号的相加或相乘运算。M10.5讲授1阅读51.4常用连续信号常用连续信号的定义、图形，单位冲激信号的定义与性质M11讲授2课后作业，阅读61.5常用离散信号常用离散信号的定义、图形M10.5讲授1阅读71.6信号的分解信号的不同分量及定义M10.5讲授1阅读81.7系统的描述与分类系统的描述方法，系统的分类及性质M11讲授2课后作业，阅读91.8线性时不变系统的时域分析离散卷积、连续卷积的导出，性质和计算方法。M13讲授6编写程序，阅读10第2章傅里叶变换本章的重点难点：傅里叶分析的基本思想；傅里叶级数的三角形式和指数形式,傅里叶级数的物理意义，频谱的概念，吉布斯现象；傅里叶变换的定义及意义；傅里叶变换的主要性质；常用信号的傅里叶变换；抽样与抽样定理，抽样信号的恢复；相关的定义，相关与卷积的关系。////112.1傅里叶级数三角形式的傅里叶级数，复指数形式的傅里叶级数，周期矩形脉冲信号的频谱，周期信号的功率和傅里叶有限项级数M12讲授4课后作业，编写程序，阅读122.2傅里叶变换频谱密度函数，傅里叶变换的定义，傅里叶变换的存在条件M12讲授4课后作业，阅读132.3几种典型非周期信号的频谱单边指数信号等典型非周期信号的频谱M11讲授2阅读142.4傅里叶变换的性质傅里叶变换的线性，奇偶性、对偶性、共轭、时移、频移、尺度变换、时域卷积、频域卷积、时域微分、频域微分、时域积分、帕斯瓦尔定理等性质M12讲授4课后作业152.5周期信号的傅里叶变换复指数信号和正余弦信号的傅里叶变换，一般周期信号的付里叶变换，周期信号与单脉冲信号的傅里叶变换的关系M11讲授2课后作业162.6抽样信号的傅里叶变换及抽样定理时域抽样，频域抽样，抽样定理和抽样的恢复M12讲授4课后作业172.7相关函数与功率谱相关函数，相关定理，能量谱和功率谱M1,M32讲授4课后作业18第3章离散傅立叶变换本章的重点难点：离散信号傅里叶分析的思想；离散傅里叶级数与离散傅里叶变换的定义；；离散傅里叶变换的性质；快速傅里叶变换的实现方法；连续傅里叶变换与离散傅里叶变换的关系；离散时间傅里叶变换的定义。////193.1离散傅里叶级数离散傅里叶级数的定义，离散傅里叶级数的主要性质M12讲授4课后作业203.2离散傅里叶变换主值序列，离散傅里叶变换的定义M1,M31讲授2编写程序，课后作业213.3离散傅里叶变换的性质离散傅里叶变换的线性、奇偶对称性、时域圆周移位性质、频域圆周移位、圆周卷积性质、频域圆周卷积、帕斯瓦尔定理等性质M13讲授6课后作业223.4快速傅里叶变换离散傅里叶变换的运算量，离散傅里叶变换的运算特点，基二时析快速傅里叶变换，基二时析快速傅里叶变换的特点，快速傅里叶变换的应用M1,M32讲授4编写程序233.5利用离散傅里叶变换进行频谱分析利用离散傅里叶变换进行频谱分析M1,M33讲授6编写程序243.6离散时间傅里叶变换离散时间傅里叶变换的定义和性质M11讲授2课后作业，阅读25第4章拉普拉斯变换拉普拉斯变换的定义，拉普拉斯变换的收敛域，复频率的定义，常用信号的拉普拉斯变换；拉普拉斯变换的性质；拉普拉斯反变换的定义及计算方法；利用拉普拉斯变换分析连续时间系统。////264.1拉普拉斯变换的定义拉普拉斯变换的定义，拉普拉斯变换的收敛域，常用信号的拉普拉斯变换M11讲授4课后作业274.2拉普拉斯变换的性质拉普拉斯变换的线性，时移、频移、尺度变换、时域卷积、时域微分、S域微分、S域积分等性质M11讲授4阅读284.3拉普拉斯变换反变换围线积分法和部分分时展开法拉普拉斯反变换M11讲授4课后作业294.4连续时间系统的S域分析系统函数，系统的零极点分布与系统特征的关系M21讲授4课后作业30第5章Z变换本章的重点难点：Z变换的定义，傅里叶变换，拉普拉斯变换，Ｚ变换之间的关系;Z变换的收敛域，常用信号的Ｚ变换；Z反变换的定义及计算；Z变换的性质；利用Z变换分析离散时间系统。////315.1Z变换的定义Z变换的定义，Ｚ变换的收敛域M21讲授2课后作业325.2Z反变换围线积分法，幂级数法和部分分式展开法M23讲授6课后作业335.3Z变换的性质Z变换的线性，时移、尺度变换、时域卷积、Z域微分等性质M22讲授4课后作业345.4离散系统的Z域分析离散系统的系统函数，离散系统的因果性与稳定性M22讲授4课后作业35第6章滤波器本章的重点难点：滤波和滤波器的概念；信号无失真的传输条件；理想滤波器的时域和频域特点；数字滤波器的特点；IIR滤波器的设计方法；FIR滤波器的设计方法。////366.1理想模拟滤波器滤波和滤波器的概念，信号无失真的传输条件，HILBERT变换，理想滤波器的时域和频域特点；M21.5讲授4课后作业376.2典型模拟滤波器设计巴特沃兹和切比雪夫模拟滤波器设计M20.5讲授4阅读386.3IIR数字滤波器的设计数字滤波器的特点，冲激响应不变法和双线性Ｚ变换法设计ＩＩＲ数字滤波器M20.5讲授4阅读396.4FIR数字滤波器的设计FIR滤波器的特点，窗函数法设计FIR数字滤波器M2,M31.5讲授4编写程序四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置2-3道题目。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有证明、分析和计算题。15%2实验1.本课程共6次上机实验。2.成绩采用百分制，上交实验报告，根据实验完成情况评分。3.考核学生对信号与系统基本概念和方法等知识的应用能力，通过编程实现，分析运行结果并给出结论。10%3大作业1.针对课程内容，阅读月所学知识有关的最新进展方面的论文，写出综述。2.利用所学知识，设计分析和处理语音信号的方法，编程实现，并给出独立发分析和结论。3.利用所学知识，设计分析和处理地震（测井）信号的方法，编程实现，并给出独立发分析和结论。4.分别上交程序和报告。15%4期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对j基本概念和基本原理的等知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、选择题、证明题、计算题、分析题等。60%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业15%A-按时提交作业，知识点理解无误。B-按时提交作业，基本知识点理解存在少量错误。C-按时提交作业，基本知识点理解存在较多错误。D-不能按时提交作业。2M1实验10%A-按时提交实验报告，程序编写符合规范，运行结果无误，结论正确。B-按时提交实验报告，程序编写基本规范，运行结果基本无误，结论基本正确。C-按时提交实验报告，程序编写不规范，结论错误。D-不能按时提交实验报告。3/大作业15%A-按时提交大作业，书写规范，逻辑性强，结论正确。B-按时提交大作业，书写较规范，基本具有逻辑性，结论基本正确。C-按时提交大作业，逻辑性较差，结论错误较多。D-不能按时提交大作业。4M2期末考试60%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,80-89,60-79,0-59]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|信号与系统分析基础(第2版),姜建国,清华大学出版社,2006.07,ISBN:9787302126751.（*主教材）2图书|SignalsandSystems(2