《信号与系统》教学大纲

《信号与系统》教学大纲课程英文名SignalandSystemAnalysis课程代码03M0005学分3.5总学时56理论学时56实验学时0上机学时0实践学时0课程类别学科基础课课程性质选修先修课程高等数学、线性代数适用专业人工智能开课学院信息工程学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业教育课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位本课程是人工智能专业的一门学科基础必修课。本课程以信号处理系统和控制系统的基本问题为主要背景，研究信号经系统传输或处理的一般规律。本课程讨论确定性信号经线性时不变系统传输处理的基本理论，从时域分析到变换域分析，从连续时间系统到离散时间系统，从系统的输人、输出描述法到状态空间描述法，着重介绍基本概念和基本分析方法。通过本课程的学习，使学生掌握“信号”与“系统”的基本概念、基本理论和基本分析方法，提高学生的分析问题和解决问题的能力，培养学生严谨的科学作风和抽象思维能力、分析计算能力、总结归纳能力，为后续的智能信号处理相关课程的学习打下良好的基础。（二）课程目标1.ILO-1：掌握信号与系统分类、电路系统数学建模及时域求解、傅里叶变换、复频域系统分析、频域系统函数等基本知识和概念。2.ILO-2：初步形成应用信号与系统等方面知识建立系统的数学模型求解复杂工程问题的能力，通过介绍傅里叶的故事，提高学生的科学精神，以及始终如一攻克科技难关的工匠精神。3.ILO-3：理解信号与系统分析知识在实际人工智能系统工程中的应用，理解理论基础对工程实践的指导意义，提高学生自主创新能力和反专利垄断的社会责任感。通过对上机作业中信号分析方法展开讨论，发挥每个人在团队的作用，分工合作，提高凝聚力和合作力。二、课程目标达成的途径与方法本课程支撑的毕业要求如下：毕业要求1：工程知识：能够将数学、自然科学、人工智能专业知识用于解决人工智能相关的复杂工程问题。毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析人工智能领域复杂工程问题，以获得有效结论。毕业要求5：使用现代工具：能够针对人工智能复杂问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测和模拟，并能够理解其局限性。主要以课堂教学为主，结合期末测试、课堂测试、专题讨论等途径和方法来达成。具体每个课程目标的达成途径与方法见下表所示。课程目标达成途径ILO-1~2课堂教学、课后作业、课堂问答及测试和期末测试ILO-3上机作业，分组讨论的小组答辩、小组成员的提问、教师的指导提问三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1毕业要求2毕业要求5ILO-1MILO-2HILO-3M注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本要求第1章绪论掌握信号的描述方法、信号的分类及常用信号的表示及其特征，重点掌握单位阶跃信号、单位冲激信号的表示和性质。掌握系统的基本概念和描述方法，掌握线性时不变系统的概念；掌握线性系统和非线性系统、时变系统和时不变系统、因果系统和非因果系统、稳定系统和不稳定系统的判别方法。通过本章学习让学生理解理论基础对工程实践的指导意义，引导学生发奋图强、打好基础，提高学生自主创新能力和反专利垄断的社会责任感。第2章线性时不变系统了解微分方程的建立方法及常系数线性微分方程的经典解法，掌握自由响应与强迫响应，暂态响应与稳态响应，零输入响应与零状态响应的概念及求解方法；掌握冲激响应和阶跃响应的定义，理解冲激响应的物理意义；熟练掌握卷积的定义、卷积的性质和卷积的求解方法。第3章周期信号的傅里叶级数掌握周期信号的三角形式和指数形式的傅里叶级数及其基本性质；掌握滤波的概念及其特性；通过这一章的学习可以使学生掌握信号获取及信号频域分析的基本原理。通过介绍傅里叶的故事，提高学生的科学精神，以及始终如一攻克科技难关的工匠精神。第4章第5章傅里叶变换掌握连续时间傅里叶变换（第四章）及离散时间傅里叶变换（第五章）的定义及其基本性质第6章信号与系统的时域和频域特性掌握系统频率响应的相位对信号的影响，掌握系统无失真传输的条件，了解系统延时、失真、因果等概念；掌握理想低通滤波器的特性；掌握非理想低通滤波器的特性；了解一阶连续与离散时间系统的特性。通过第4,5,6章的学习帮助学生初步形成应用信号与系统等方面知识建立系统的数学模型求解复杂工程问题的能力，通过上机作业发挥每个人在团队的作用，分工合作，提高凝聚力和合作力。第7章采样掌握信号采样的基本理论；掌握内插重建信号的基本方法，掌握系统频域传输函数的概念；了解信号抽取、减采样、增采样的概念第9章拉普拉斯变换掌握用部分分式展开法求拉氏逆变换。掌握用拉氏变换法分析系统；掌握系统函数的概念及物理意义，掌握系统函数的求解方法；掌握利用系统函数的零、极点分布分析系统的时域特性和频响特性；掌握系统的因果性稳定性的判别方法；掌握单边拉普拉斯变换的定义和性质；。第10章z变换掌握z变换的定义、收敛域及基本性质，掌握逆z变换的计算方法（长除法和部分分式展开法）；掌握离散时间系统响应的z变换分析方法，掌握离散时间系统的系统函数的概念、系统零极点的概念及应用，掌握系统的因果性及稳定性的判别方法；掌握单边z变换的定义和性质；五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第1章绪论61.完成课后习题作业ILO-1、2第2章线性时不变系统6完成课后习题作业完成上机作业ILO-1、2、3第3章周期信号的傅里叶级数6完成课后习题作业完成上机作业ILO-1、2、3第4章连续时间傅里叶变换81.完成课后习题作业ILO-1、2第5章离散时间傅里叶变换8完成课后习题作业完成随堂测试ILO-1、2第6章信号与系统的时域和频域特性41.完成课后习题作业2.完成上机作业、小组讨论ILO-1、2、3第7章采样61.完成课后习题作业2.完成上机作业、小组讨论ILO-1、2、3第9章拉普拉斯变换61.完成课后习题作业ILO-1、2第10章z变换61.完成课后习题作业ILO-1、2六、实践环节及基本要求无七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例支撑课程目标过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等点名记录回答问题记录课堂测试成绩30%ILO-1ILO-2ILO-3期末考核闭卷卷面成绩70%ILO-1ILO-2考核类别考试成绩登记方式百分制八、推荐教材与主