《随机信号处理实验》课程标准

《随机信号处理实验》课程标准

第一部分前言

一、课程基本信息

课程名课程类开课学考核方适用开课单

课程编号学时学分

称别期式专业位

随机信号任意选电子信机电工

AL04290080.57考查

处理实验修息工程程学院

二、课程性质

随机信号处理实验是一门任意选修课。随机信号处理是一门理论性很强的专

业任选理论课，在理论课上主要通过一些数学公式讲述随机信号的分析和变换。

那么，随机信号通过实际的系统时又是如何分析呢？本课程是随机信号处理这门

课程的实验课程，是电子信息工程专业的任意选修课。通过实验，使学生对随机

信号的产生方法、统计特性、数字特征及随机信号分析及应用有较全面的认识和

深刻的理解，有助于学生对随机信号处理的理解与掌握。

三、课程基本理念

实验课是重要的教学环节，其目的是使学生掌握随机变量和随机过程的基本

概念、统计特性的表示方法、平稳随机过程、遍历性随机过程、高斯随机过程和

白噪声过程的基本概念和性质，随机信号通过线性系统的分析方法，了解随机过

程的采样及随机序列的定义、统计描述和通过离散系统的分析方法。通过实验，

培养学生的实验技能，动手能力，分析问题、解决问题的能力，为进一步进行工

程实践奠定基础。

四、课程的设计思路

随机信号处理实验是电子信息工程专业的一门任意选修实践课程，该课程采

用学做一体，通过四个实验来进行教学，培养学生的分析与解决问题的能力。实

验一：平稳随机过程的数字特征；实验二：平稳随机过程的谱分析；实验三：随

机信号通过线性系统的分析；实验四：平稳时间序列模型预测。该课程在第四学

年第一学期进行，共8学时。

第二部分课程目标

一、总体目标

实验需每个学生独立完成，即一人一组，着重培养学生的实际动手能力。实

验前，学生应认真阅读实验指导书，弄懂实验原理，明确实验目的、内容、方法

和步骤，以及仪器使用注意事项，需要编写软件的应该在实验前写好程序代码。

通过实验，使得学生养成善于理论联系实际的习惯，将所学到专业理论知识应用

于实践当中，提高学生在实际工作中分析问题和解决问题的能力。

二、具体目标

1.知识与方法

(1)熟悉Matlab软件的的界面和基本操作方法。

(2)熟练掌握随机过程的具体形式，学会求它的概率分布；熟练掌握已知

随机过程的表达式。

(3)掌握平稳时间序列的线性模型及其性质。

(4)掌握随机信号通过线性系统和非线性系统的分析方法。

2.技能与能力

通过本课程的学习，使得学生养成善于理论联系实际的习惯，将所学到专业

理论知识应用于实践当中，提高学生在实际工作中分析问题和解决问题的能力。

通过本课程的学习，发展学生的智力，培养分析与解决问题的能力；培养良

好的非智力素质；培养科学的世界观和方法论；培养创新思维意识和技术创新能

力。

3.情感与态度

(1)学会一定的沟通、交际、组织、团队合作的社会能力；

(2)具有一定的自学、创新、可持续发展的能力；

(3)具有一定的解决问题、分析问题的能力；

(4)具有良好的职业道德和高度的职业责任感。

第三部分内容标准

一、课程结构

章节/单元/项目实验/实

序号组织形式教学场地仪器设备学时分配备注

/任务名称践类型

平稳随机过程的

1验证性校内实验室计算机2学时

数字特征

平稳随机过程的

2验证型校内实验室计算机2学时

谱分析

随机信号通过线

3验证型校内实验室计算机2学时

性系统的分析

平稳时间序列模

4验证型校内实验室计算机2学时

型预测

二、具体内容和标准

章节/单元/

教学建议

序号项目/任务主要内容内容标准

与说明

名称

加深理解平稳随机过程数字

平稳随机过特征的概念；掌握平稳随机序

平稳随机过程

1程的数字特列期望、自相关序列的求解；2学时

数字特征求解

征分析平稳随机过程数字特征

的特点。

平稳随机过程理解功率谱密度函数与自相

平稳随机过

2的谱分析和傅关函数的关系；掌握对功率谱2学时

程的谱分析

里叶变换密度函数的求解和分析。

随机信号通线性系统的时掌握随机信号通过线性系统

32学时

过线性系统域分析方法；线的分析方法；掌握系统输出信

的分析性系统的频域号的数字特征和功率谱密度

分析方法的求解。

掌握平稳时间序列分析模型

平稳时间序列的分析方法和步骤；会求平稳

平稳时间序

4的模型估计与时间序列的自相关函数和偏2学时

列模型预测

预测相关函数；掌握模型类别和阶

数的确定。

第四部分课程实施建议

一、教学建议

(-)课程组织形式

实验需每个学生独立完成，即一人一组。实验课一般分课前预习、实验和分

析讨论、书写实验报告三个阶段，各个阶段要求如下：

1.课前预习

要求在预习时仔细阅读实验指导书，复习教科书或教学参考书中有关章节或

参考有关资料，明确实验目的、任务，了解实验基本原理、方法、步骤。

2.实验

(1)教师在实验前讲授实验要求及注意事项。

(2)实验按预定步骤进行，注意实验仪器的正确操作方法。

(3)按要求完成全部规定的实验项目，将实验仪器整理好，按规定位置放

好，搞好清洁卫生工作方可离开实验室。

3.实验报告

每个实验完成后都要撰写实验报告。实验报告主要包括以下内容实验名称、

专业班级、姓名、实验日期、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验程序、实验

结果及分析和讨论等。实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。

(-)教学模式、策略和方法

实验教学内容的设置由浅入深、由基础到综合，注重对学生实践动手能力和

创新能力的培养。

实验过程中，要求学生首先是掌握随机信号处理的基本理论；然后学会基本

运算程序编写方法,实现相应的功能,能够对出现的现象和问题做出合理的解释。

教师对学生实验中出现的问题，从基本概念、设计思路及实现方法上加以引导，

主要培养学生分析问题和解决问题的能力。

（三）教学媒体手段

计算机，讲授，学生实验。

（四）学生学习准备

1.实验前应复习教科书中有关章节，认真研读实验指导书，了解实验后的、

项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题，并按照实验项目准备记录抄

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2.实验前应写好预习报告，经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，

方可开始作实验。

3.认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量

和保护实验设备都是很重要的。

二、实验（实践）条件建议

（-）教学时间设定

每项实验项目标准用时规定2学时，具体实验项目根据随机信号处理理论课

程进度安排，在相应理论课结束后及时进行。

（~）场地与环境要求

随机信号处理实验在电子信息实验室进行，30台计算机满足每次30人的实

验场地要求。

（三）仪器、设备与设施

计算机。

（四）安全保障与注意事项

1.进入实验室后，到指定机器位置就坐。

2.请保持实验室安静、整洁。禁止大声喧哗、随地吐痰不要乱扔纸屑，不要

带食品进入实验室。

3.请爱护仪器设雀，严格执行操作规程。出现故障请及时跟实验室老师联系。

4.请建立个人文档，不要删改他人以及机器内部信息。

三、评价建议

（一）考核方式

1.每次实验，学生都必都需认真地独立完成实验报告。

2.实验报告应含：实验原理、所用仪器、操作方法和步骤、实验结果及讨论

等内容，学生需认真分析实验结果，对其进行讨论，杜绝相互抄袭的现象。

（-）评价办法

1.本课程采用平时考核，结合每次实验的实验报告评分，综合评定期末成绩

（期末不另设独立的实验考试），平时考核占50%,实验报告占50%。

2.实验成绩分：优、良、中、及格、不及格五级。量化标准详见有关规定。

四、教材选择与编写建议

（一）指导书

电子信息教研室.随机信号处理实验指导书.河北科技师范学院自编教材.

（-）参考书籍

[1]罗鹏飞，张文明.随机信号分析与处理（第二版）.北京：清华大学出版

社,2012.

[2]赵淑清.随机信号分析.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1999.

[3]常建平,李海•随机信号分析.北京:科学出版社,2017.

[4]王永德,王军.随机信号分析基础（第四版）.北京：电子工业出版社,2013.

五、课程资源利用与开发建议

（-）校外实践教学基地开发与建设

充分利用校外专业实习实训基地，创造条件，帮助学生接触社会生产实践，