生物医学信号处理历年试题-电子科大
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电子科技大学22春“电子信息工程”《数字信号处理》期末考试高频考点版(带答案)一.综合考核(共50题)1.已知x(n)是实序列,x(n)的4点DFT为X(k)=[1,-j,-1,j],则X(4-k)为()。
A.1,-j,-1,jB.1,j,-1,-jC.j,-1,-j,1D.-1,j,1,-j参考答案:C2.下列关于FIR滤波器的说法中正确的是()。
A.FIR滤波器难以设计成线性相位特性B.FIR滤波器的单位冲激响应长度是无限的C.FIR滤波器的单位冲激响应长度是有限的D.对于相同的幅频特性要求,用FIR滤波器实现要比用IIR滤波器实现阶数低参考答案:C3.在IIR数字滤波器的设计中,需将模拟参考滤波器从S平面到Z平面作单值映射,应采用()。
A.脉冲响应不变法B.双线性变换法C.窗函数法D.频率采样法参考答案:B4.两有限长序列的长度分别是M和N,要利用DFT计算两者的线性卷积,则DFT的点数至少应取()。
A.MB.NC.M+ND.MN参考答案:C5.下面说法中正确的是()。
A.连续非周期信号的频谱为非周期离散函数B.连续周期信号的频谱为非周期离散函数C.离散非周期信号的频谱为非周期离散函数D.离散周期信号的频谱为非周期离散函数参考答案:B6.已知DFT[x(n)]=X(k),0≤n,kN,下面说法中正确的是()。
A.若x(n)为实数圆周奇对称序列,则X(k)为实数圆周奇对称序列B.若x(n)为实数圆周奇对称序列,则X(k)为实数圆周偶对称序列C.若x(n)为实数圆周奇对称序列,则X(k)为虚数圆周奇对称序列D.若x(n)为实数圆周奇对称序列,则X(k)为虚数圆周偶对称序列参考答案:C7.对连续时间周期信号的谱分析工具是()。
A.傅里叶变换B.傅里叶级数C.离散傅里叶变换D.离散傅里叶级数参考答案:B8.下列对离散傅里叶变换(DFT)的性质论述中错误的是()。
A.DFT是一种线性变换B.DFT具有隐含周期性C.DFT可以看作是序列Z变换在单位圆上的抽样D.利用DFT可以对连续信号频谱进行精确分析参考答案:D实序列傅里叶变换的实部和虚部分别为()。
电子科技大学2023年613分子生物学考研真题(回忆版)一名词解释10题共30分
核小体
Tm
颠换
Gold gate克隆
DNA拓扑异构酶
内含子可变剪接
中心法则
SiDNA
复制叉
卫星DNA
二选择20题共60分
Rna聚合酶三种作用
核心酶亚基
端粒构成及作用
Dna聚合酶构成作用
Dna修复方法
氨基酸活化
顺式作用元件
SnDna作用
操纵子基质
DNA子母链计算
复制起点
全酶核心酶
启动子位置及作用
高中低重复序列
三简答题6题共35分
描述DNA一二三级结构
介绍三种RNA作用
核糖开关是怎么发挥作用的
新冠病毒检测的原理与技术以及操作
色氨酸操纵子的组成与作用
转录前DNA染色体调控有哪些方式
四材料分析题1题共10分
原体突变为突变体密码子突变对转录及终止的影响
五实验1题共15分
某拟南芥某基因可能对花型发育有关,设计实验得到其突变体并对可能出现的实验结果进行分析。
电子科技大学22春“电子信息工程”《数字信号处理》期末考试高频考点版(带答案)一.综合考核(共50题)1.使用FFT算法计算两有限长序列的线性卷积,则需要调用()次FFT算法。
A.1B.2C.3D.4参考答案:B2.已知序列x(n)=δ(n),其N点的DFT记为X(k),则X(0)=()。
A.N-1B.1C.0D.N参考答案:B3.阶跃响应不变法()。
A.无混频,相位畸变B.无混频,线性相位C.有混频,线性相位D.有混频,相位畸变参考答案:C4.下面说法中正确的是()。
A.连续非周期信号的频谱为非周期离散函数B.连续周期信号的频谱为非周期离散函数C.离散非周期信号的频谱为非周期离散函数D.离散周期信号的频谱为非周期离散函数5.要处理一个连续时间信号,对其进行采样的频率为6kHz,要无失真的恢复该连续信号,则该连续信号的最高频率可能是()。
A.12kHzB.6kHzC.4kHzD.3kHz参考答案:D6.下面说法中正确的是()。
A.连续时间非周期信号的频谱为连续周期函数B.连续时间周期信号的频谱为连续周期函数C.离散时间非周期信号的频谱为离散周期函数D.离散时间周期信号的频谱为离散周期函数参考答案:D7.两有限长序列的长度分别是12和15,要利用DFT计算两者的线性卷积,则DFT的点数至少应取()。
A.15B.26C.27D.28参考答案:C8.已知x(n)是实序列,x(n)的4点DFT为X(k)=[1,-j,-1,j],则X(4-k)为()。
A.1,-j,-1,jB.1,j,-1,-jC.j,-1,-j,1D.-1,j,1,-j参考答案:C计算序列x(n)的256点DFT,需要的复数乘法次数为()。
A.256B.256×256C.256×255D.128×8参考答案:B10.已知某序列z变换的收敛域为|z|A.有限长序列B.右边序列C.左边序列D.双边序列参考答案:C11.已知某序列Z变换的收敛域为|Z|>3,则该序列为()。
电子科技大学22春“电子信息工程”《数字信号处理》期末考试高频考点版(带答案)一.综合考核(共50题)1.对周期序列的谱分析工具是()。
A.傅里叶变换B.傅里叶级数C.离散傅里叶变换D.离散傅里叶级数参考答案:D2.要处理一个连续时间信号,对其进行采样的频率为6kHz,要无失真的恢复该连续信号,则该连续信号的最高频率可能是()。
A.12kHzB.6kHzC.4kHzD.3kHz参考答案:D3.序列x(n)=u(n)的能量为()。
A.1B.9C.11D.∞参考答案:D4.当输入序列不同时,线性移不变系统的单位抽样响应也不同。
()A.正确B.错误5.离散系统的差分方程为y(n)=x(n)+ay(n-1),则系统的频率响应()。
A.当|a|B.当|a|>1时,系统呈低通特性C.当0D.当-1<a<0时,系统呈低通特性参考答案:C6.两有限长序列的长度分别是12和15,要利用DFT计算两者的线性卷积,则DFT的点数至少应取()。
A.15B.26C.27D.28参考答案:C7.某连续信号的最高频率为5kHz,采样后为了不失真的恢复该连续信号,则采样频率至少为()。
A.5k HzB.10k HzC.2.5k HzD.1.25k Hz参考答案:B8.设y(n)=kx(n)+b,k0,b0为常数,则该系统是线性系统。
()A.正确B.错误参考答案:B9.数字信号的特征是()。
A.时间连续、幅值量化D.时间连续、幅值连续参考答案:B10.任何系统的响应与激励施加于该系统的时刻有关。
()A.正确B.错误参考答案:B11.因果系统一定是稳定系统。
()A.正确B.错误参考答案:B12.与FIR滤波器相似,IIR滤波器的也可以方便地实现线性相位。
()A.正确B.错误参考答案:B13.已知某序列的Z变换收敛域为全Z平面,则该序列为()。
A.有限长序列B.双边序列C.左边序列D.右边序列参考答案:A14.A.M+NB.M+N-1C.M+N+1D.2(M+N)参考答案:B15.计算256点的按时间抽取基-2 FFT,在每一级的蝶形个数是()。
电子科技大学22春“电子信息工程”《数字信号处理》作业考核题库高频考点版(参考答案)一.综合考核(共50题)1.下列关于窗函数设计法的说法中错误的是()。
A.窗函数的截取长度增加,则主瓣宽度减小,旁瓣宽度减小B.窗函数的旁瓣相对幅度取决于窗函数的形状,与窗函数的截取长度无关C.为减小旁瓣相对幅度而改变窗函数的形状,通常主瓣的宽度会增加D.窗函数法不能用于设计FIR高通滤波器参考答案:D2.下列对IIR滤波器特点的论述中错误的是()。
A.系统的单位冲激响应h(n)是无限长的B.结构必是递归型的C.肯定是稳定的D.系统函数H(z)在有限z平面(0|z|∞)上有极点参考答案:C3.下列关于因果稳定系统说法错误的是()。
A.极点可以在单位圆外B.系统函数的Z变换收敛域包括单位圆C.因果稳定系统的单位冲激响应是因果序列D.因果稳定系统的系统函数的Z变换收敛域包括参考答案:A4.已知DFT[x(n)]=X(k),0≤n,kN,下面说法中正确的是()。
A.若x(n)为实数圆周奇对称序列,则X(k)为实数圆周奇对称序列B.若x(n)为实数圆周奇对称序列,则X(k)为实数圆周偶对称序列C.若x(n)为实数圆周奇对称序列,则X(k)为虚数圆周奇对称序列D.若x(n)为实数圆周奇对称序列,则X(k)为虚数圆周偶对称序列5.下列哪一个单位抽样响应所表示的系统不是因果系统?()A.h(n)=δ(n)B.h(n)=u(n)C.h(n)=u(n)-u(n-1)D.h(n)=u(n)-u(n+1)参考答案:D6.在IIR数字滤波器的设计中,需将模拟参考滤波器从S平面到Z平面作单值映射,应采用()。
A.脉冲响应不变法B.双线性变换法C.窗函数法D.频率采样法参考答案:B7.两有限长序列的长度分别是12和15,要利用DFT计算两者的线性卷积,则DFT的点数至少应取()。
A.15B.26C.27D.28参考答案:C8.下列关于冲激响应不变法的说法中错误的是()。
《生物医学信号处理》刘海龙答案
生物医学信号处理刘海龙课后习题答案
1、生物医学信号处理的对象是什么信号?
解答:
包括生理过程自发产生的信号,如心电、脑电、肌电、眼电、胃电等
电生理信号和血压、体温、脉搏、呼吸等非电生理信号;还有外界施加于
人体的被动信号,如超声波、同位素、射线等。
2、生物信号的主要特点是什么?
解答:
随机性强,噪声背景强。
3、FIR滤波器和IIR滤波器的主要区别是什么?
解答:
FIR滤波器的单位脉冲响应是有限长的序列,该滤波器没有极点,具
有稳定性;IIR滤波器的单位脉冲响应是无限长的序列,该滤波器有极点,有可能不稳定。
4、什么是平稳各态遍历的随机过程?
解答:如果随机信号的统计特性与开始进行统计分析的时刻无关,则
为平稳随机过程,否则为非平稳随机过程。
对于平稳过程,如果所有样本
在固定时刻的统计特征和单一样本在全时间上的统计特征一致,则为各态
遍历的随机过程。
平稳且各态遍历是本课程分析医学信号的一个前提假设。
5、列举相关技术在生物医学信号处理中的部分应用。
解答:
从噪声中检测信号,例如检测超声脉冲回波。
估计两个相似信号的时间延迟,例如测定微血管中的红血球流速,提取脑电诱发响应。
用于生物系统的辨识等。
电子科技大学22春“电子信息工程”《数字信号处理》期末考试高频考点版(带答案)一.综合考核(共50题)1.对5点有限长序列[1 3 0 5 2]进行向左2点圆周移位后得到序列()。
A.[1 3 0 5 2]B.[5 2 1 3 0]C.[0 5 2 1 3]D.[0 0 1 3 0]参考答案:C2.用窗函数法设计FIR低通滤波器时,可以通过增加截取长度N来任意减小阻带衰减。
()A.正确B.错误参考答案:B3.下列关于因果稳定系统说法错误的是()。
A.极点可以在单位圆外B.系统函数的z变换收敛区间包括单位圆C.因果稳定系统的单位抽样响应为因果序列D.系统函数的z变换收敛区间包括z=∞参考答案:A4.要处理一个连续时间信号,对其进行采样的频率为3kHz,要不失真的恢复该连续信号,则该连续信号的最高频率可能是为()。
A.6kHzB.1.5kHzC.3kHzD.2kHz5.数字信号的特征是()。
A.时间连续、幅值量化B.时间离散、幅值量化C.时间离散、幅值连续D.时间连续、幅值连续参考答案:B6.双线性变换法是非线性变换,所以用它设计IIR滤波器不能克服频率混叠效应。
()A.正确B.错误参考答案:B7.序列x(n)=u(n)的能量为()。
A.1B.9C.11D.∞参考答案:D8.两有限长序列的长度分别是M和N,要利用DFT计算两者的线性卷积,则DFT的点数至少应取()。
A.MB.NC.M+ND.MN参考答案:C9.B.1/4C.1D.4参考答案:C10.计算256点的按时间抽取基-2 FFT,在每一级的蝶形个数是()。
A.256B.1024C.128D.64参考答案:C11.无限长单位冲激响应滤波器在结构上是递归型的。
()A.正确B.错误参考答案:A12.下列哪一个单位抽样响应所表示的系统不是因果系统?()A.h(n)=δ(n)B.h(n)=u(n)C.h(n)=u(n)-u(n-1)D.h(n)=u(n)-u(n+1)参考答案:D13.若对一带限模拟信号的抽样满足奈奎斯特条件,则只要将抽样信号通过()即可完全无失真恢复原模拟信号。
生物信息处理技术考试试题一、选择题(每题 3 分,共 30 分)1、以下哪种数据结构常用于存储生物序列信息?()A 栈B 队列C 链表D 数组2、在生物信息学中,用于分析蛋白质结构的常见方法是()A 分子动力学模拟B 同源建模C 量子化学计算D 蒙特卡罗方法3、以下哪个是常见的生物信息学数据库?()A GenBankB IMDbC arXivD JSTOR4、基因表达数据分析中,常用的标准化方法是()A Zscore 标准化B MinMax 标准化C 对数标准化D 以上都是5、进行序列比对时,以下哪种算法的准确性较高但计算复杂度也较高?()A 动态规划算法B 贪心算法C 分治法D 回溯算法6、在生物信息处理中,用于预测蛋白质二级结构的方法不包括()A 基于机器学习的方法B 基于物理化学原理的方法C 基于统计学的方法D 基于人工神经网络的方法7、以下哪种编程语言在生物信息学中应用广泛?()A PythonB JavaC C++D 以上都是8、生物信息学中,用于分析基因调控网络的方法是()A 布尔网络模型B 贝叶斯网络模型C 以上都是D 以上都不是9、以下哪个不是生物信息学中常用的图形展示方式?()A 柱状图B 折线图C 饼图D 思维导图10、处理大规模生物数据时,常用的分布式计算框架是()A HadoopB SparkC 以上都是D 以上都不是二、填空题(每题 3 分,共 30 分)1、生物信息学的主要研究对象包括核酸、_____和代谢物等生物分子。
2、序列比对的基本类型有全局比对和_____比对。
3、常见的基因测序技术有第一代测序技术 Sanger 测序、第二代测序技术和_____测序技术。
4、蛋白质的一级结构是指其_____序列。
5、在生物信息学中,常用的相似性搜索工具是_____。
6、系统发生树构建的方法主要有距离法、_____法和最大简约法。
7、基因芯片技术可以同时检测大量基因的_____水平。
电子科技大学22春“电子信息工程”《数字信号处理》作业考核题库高频考点版(参考答案)一.综合考核(共50题)1.对连续时间周期信号的谱分析工具是()。
A.傅里叶变换B.傅里叶级数C.离散傅里叶变换D.离散傅里叶级数参考答案:B2.已知某序列z变换的收敛域为|z|A.有限长序列B.右边序列C.左边序列D.双边序列参考答案:C3.下列关于因果稳定系统说法错误的是()。
A.极点可以在单位圆外B.系统函数的z变换收敛区间包括单位圆C.因果稳定系统的单位抽样响应为因果序列D.系统函数的z变换收敛区间包括z=∞参考答案:A4.下列对IIR滤波器特点的论述中错误的是()。
A.系统的单位冲激响应h(n)是无限长的B.结构必是递归型的C.肯定是稳定的D.系统函数H(z)在有限z平面(0|z|∞)上有极点参考答案:C5.设y(n)=kx(n)+b,k0,b0为常数,则该系统是线性系统。
()A.正确B.错误参考答案:B6.对于线性移不变系统,其输出序列的傅里叶变换等于输入序列的傅里叶变换与系统频率响应的卷积。
()A.正确B.错误参考答案:B7.下面说法中正确的是()。
A.连续时间非周期信号的频谱为连续周期函数B.连续时间周期信号的频谱为连续周期函数C.离散时间非周期信号的频谱为离散周期函数D.离散时间周期信号的频谱为离散周期函数参考答案:D8.一个线性移不变系统稳定的充分必要条件是其系统函数的收敛域包括()。
A.原点B.单位圆C.虚轴D.实轴参考答案:B9.连续信号抽样序列在()上的Z变换等于其理想抽样信号的傅里叶变换。
A.单位圆B.实轴C.正虚轴D.负虚轴参考答案:A10.阶跃响应不变法()。
A.无混频,相位畸变B.无混频,线性相位C.有混频,线性相位D.有混频,相位畸变参考答案:C11.设两有限长序列的长度分别是M与N,欲通过计算两者的圆周卷积来得到两者的线性卷积,则圆周卷积的点数至少应取()。
A.M+NB.M+N-1C.M+N+1D.2(M+N)参考答案:B12.下列关于FFT的说法中错误的是()。
生物医学信号处理历年试题-电子科大-饶妮妮————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:生物医学信号处理试卷集试卷一答案和评分标准:一、假设有两个离散平稳随机过程)(),(n y n x ,mx m R 6.0)(=,my m R 8.0)(=,它们统计独立,求这两个随机过程的乘积的自相关函数和功率谱密度。
(14分) 解:设z=xy ,my x z m R m R m n y n y E m n x n x E m n y m n x n y n x E m n z n z E m R 48.0)()()]()([)]()([)]()()()([)]()([)(==++=++=+=(6分)∑==+∞-∞=-m mj mz j z e m R DTFT e P ωω48.0)]([)((4分)=ωcos 96.02304.17696.0-(4分)二、设线性系统如图所示,已知n n n s ,相互独立,且ωω2sin )(=j s e S ,21)(=ωj n e S 。
要求设计一个滤波器ωω2sin )(c eH j =,试确定c 使得滤波后的输出n sˆ与真实信号n s 的均方误差最小,即])ˆ[(2n n s s E -最小。
(14分)解答:设误差为n n n sˆs e -=其自相关为: )m (R )m (R )m (R )m (R )]s ˆs )(s ˆs [(E )e e (E )m (R s ˆs s ˆs ˆs s m n m n n n m n n e +--=--==+++(2分)做傅立叶变化:)()()()()(ˆˆˆωωωωωj s j s s j s s j s j e e S e S e S e S e S +--=(4分) ωωωωωωωω4262j n j s 2j j x 2j ˆsin 21sin ])(e S )(e S [)e (H )(e S )e (H )(c c e S j s +=+== (2分)ωωωωωω4i s i i sx i ˆsin )e (S )e (H )e (S )e (H )(c e S j s s ===ωωωωωω4i s i i xs i s ˆsin )e (S )e (H )e (S )e (H )(c e S j s ===** (2分)2214321c c +-=ξ (3分))()()(n n n s n x +=)(ˆ)(n sn y =)(n h求导等于零:43=opt c (1分)三、简述横向结构的随机梯度法算法步骤。
生物医学信号处理习题集第一章 生物医学信号处理绪论 ..................................................................................................... 1 第二章 数字信号处理基础 ............................................................................................................. 1 第三章 随机信号基础 ..................................................................................................................... 5 第四章 数字卷积和数字相关 ......................................................................................................... 9 第五章 维纳滤波 ........................................................................................................................... 10 第六章 卡尔曼滤波 ....................................................................................................................... 13 第七章 参数模型 ........................................................................................................................... 16 第八章自适应信号处理 (17)第一章 生物医学信号处理绪论1. 生物医学信号处理的对象是什么信号? 解答:包括生理过程自发产生的信号,如心电、脑电、肌电、眼电、胃电等电生理信号和血压、体温、脉搏、呼吸等非电生理信号;还有外界施加于人体的被动信号,如超声波、同位素、X 射线等。
生物医学信号处理试卷集试卷一答案和评分标准:一、假设有两个离散平稳随机过程)(),(n y n x ,mx m R 6.0)(=,my m R 8.0)(=,它们统计独立,求这两个随机过程的乘积的自相关函数和功率谱密度。
(14分) 解:设z=xy ,my x z m R m R m n y n y E m n x n x E m n y m n x n y n x E m n z n z E m R 48.0)()()]()([)]()([)]()()()([)]()([)(==++=++=+=(6分)∑==+∞-∞=-m mj mz j z e m R DTFT e P ωω48.0)]([)((4分)=ωcos 96.02304.17696.0-(4分)二、设线性系统如图所示,已知n n n s ,相互独立,且ωω2sin )(=j s eS ,21)(=ωj n e S 。
要求设计一个滤波器ωω2sin )(c e H j =,试确定c 使得滤波后的输出n s ˆ与真实信号n s 的均方误差最小,即])ˆ[(2n n s s E -最小。
(14分)解答:设误差为n n n sˆs e -=其自相关为: )m (R )m (R )m (R )m (R )]s ˆs )(s ˆs [(E )e e (E )m (R s ˆs s ˆs ˆs s m n m n n n m n n e +--=--==+++(2分)做傅立叶变化:)()()()()(ˆˆˆωωωωωj s j s s j s s j s j e e S e S e S e S e S +--=(4分) ωωωωωωωω4262j n j s 2j j x 2j ˆsin 21sin ])(e S )(e S [)e (H )(e S )e (H )(c c e S j s +=+== (2分)ωωωωωω4i s i i sx i ˆsin )e (S )e (H )e (S )e (H )(c e S j s s ===ωωωωωω4i s i i xs i s ˆsin )e (S )e (H )e (S )e (H )(c e S j s ===** (2分)2214321c c +-=ξ (3分)求导等于零:43=opt c (1分)三、简述横向结构的随机梯度法算法步骤。
(14分) 解答:步骤1:]x ,x ,x ,x [)T (X p 1p -T 2-T 1-T T '=+个值观察到(2分)步骤2:先给定。
预先给出,与,初值计算μμT T e W (T)X e 2(T)W 1)(T W+=+(4分)步骤3:1)(T X )1(T W d e ]x ,x ,x [)1T (X x 1T 1T 2p T T 1T 1T +'+-='=++++-++计算新的误差:后,令当有新观测值(5分)转入步骤2,代入得到W (T+2),e (T+2)…..使得W 接近最优解。
(3分)四、利用⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=--)1()()1()(00p inv p p p A A Aρ推导L-D 算法来解Y-W 方程: 0)()(01>∑-+==m k m R a m R pk xx k xx ;)()0(12=∑-+==m k R a R pk xx k xx w σ。
(16分)解:P 阶Y-W 方程写成矩阵形式:⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--001)0()1()()1()0()1()()1()0(21 wpp p p a a R p R p R p R R R p R R R σ,)()()(P p p E A R =⋅ p-1阶方程:⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--------001)0()2()1()2()0()1()1()1()0(2)1(1111 p wp p p a a R p R p R p R R R p R R R σ, )1()1()1(---=⋅P p p E A R ,(2分))1()1()1(---=⋅P invp inv p E A R(2分)⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=--)1()()1()(00p inv p p p A A A ρ=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⋅+⋅+---)()1(1)()1(1)(001p p p p p p a a ρρρ ,所以有:⎪⎩⎪⎨⎧=⋅+=---)()()1()()1()(p p p p k p p p k p k a a a a ρρ(4分))()(p p A R ⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡------)1()1()()()1()1()1()1()()1()(0)1()()1()0(0)0()1()()(00p inv p p R p p R p p inv p p p A R R p R R R A R R p R p R R A A R ρρ)()1(11)1()(11)1()1()()()()(p p inv p k p kp p k p k p E E k p R a p R k p R a p R E =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∑-++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∑-+=--=--=--ρ,(4分)由最后一行:2)1(11)1()()()(--=-∑-+-=p w p k p kp k p R a p R σρ(2分)由第一行:])(1[2)(2)1(2)(p p w p w ρσσ-=-,得到三个推导式。
(2分)五、有一信号)n (s ,其自相关函数 2,1,0,7.0)(±±==m m R ms ,被一零均值,方差为0.4的白噪)n (n 所淹没,)n (s 与)n (n 统计独立。
设计一个长度等于3的FIR 数字滤波器,其输出)n (y 使得]))n (s y(n)[(E 2-最小化。
(14分)解:根据均方误差最小准则得到W-H 方程:1,,2,1,0)()()(1-=-=∑-=N j m j R m h j R N m xx opt xs ,其中x=s+n ,表示输入信号,因为N=3,且)m (R )m (R )m (R n s xx +=,)m (R )]m n (s )n(n)s(n)[(E )]m n (s )n (x [E )m (R s xs =++=+=,代入W-H 方程得: 2,1,0)]()()[()(n 20s s =-+∑-==j m j R m j R m h j R m opt (4分)把 2,1,0,7.0)(±±==m m R ms ,)m (4.0)m (R n δ=代入上式得三个方程:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∑+==∑+==∑+=====20m m -2opt 220m m-1opt 20m m -opt m)](20.4(m)[0.7h 0.7:2j m)](10.4(m)[0.7h 0.7:1j m)](0.4(m)[0.7h 1:0j ---δδδ(4分)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡2opt opt opt 227.07.01)2(h )1(h )0(h 4.17.07.07.04.17.07.07.04.1 解得:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡0517.01681.00.6121)2(h )1(h )0(h opt opt opt (4分) 所以设计的滤波器的传递函数为:-210517z .01681z .06121.0)z (H ++=-(2分)六、如何用AR 法进行谱估计?为什么AR 谱估计需要的数据比古典法短?(14分)(2分)在上图模型中,输入输出的功率谱关系为:2j 2w j x )e (H )e (P ωωσ=(3分)∑+=⇒∑+==-=-p1k 2k j )p (k 2wj x p1k k)p (k|e a 1|)e (P za 11)z (H AR ωωσ代入建模为例以(5分)古典法是通过DFT 法计算得到功率谱估计的,DFT 是把数据看成是周期重复的假设下做出的;AR 谱则是对延迟p 围外的自相关函数做预测延伸取得的,因而数据的有效围宽得多。
(4分)七、画出卡尔曼滤波的信号模型和一步递推法模型图。
(14分) 解:信号模型:(7分)一步递推法模型:(7分)⊕⊕(k)w 1X(k)X(k)试卷二答案和评分标准:一、n x 是零均值,方差为2xσ的白噪过程,把它先送入一个平均器,得)(211-+=n n n x x y ,然后再将ny 送给一个差分器1y y z --=n n n ,求n z 的均值、方差、自相关函数和功率谱密度。
(14分) 解答: 1y y z --=n n n )x x (21)(212n 1-n 1--+-+=n n x x )(212--=n n x x (2分)))x x (21(E )z (E 2n n n =-=-(2分))z (E 2n2z=σ)z (E n 2-])(41[E 22--=n n x x )]x 2x (41[E 22n n 22-+-=-n n x x =2x σ/2=)0(R n z (2分))1(R n z =)z z (E 1n n +)]x x )((41[E 1n 1n 2-+---=n n x x =0)2(R n z =)z z (E 2n n +)]x x )((41[E n 2n 2--=+-n n x x =-2x σ/4当|m|>=3,自相关都为0。
)m (R n z =)]2m (21)2m (21)m ([212x +---δδδσ(6分) )w (P n z ]e 21e 211[21jw2jw2-2x --=σ]cos2w 1[212x -=σ(2分)二、一个一阶递归滤波器,输入是零均值、方差为1的白噪声,滤波方程是11<+=-a bx ay y nn n证明:ωωcos 21)(22a ab e P j y -+=; 求)(m R y 。
(14分)解:2)()()(ωωωj j x j y e H e P e P =,(2分)对滤波方程求传递函数:11)(--=az bz H ,则ωωcos 21)(222a ab e H j -+=,(4分)而1)(=ωj x e P ,所以得证:ωωcos 21)(22a a b e P j y -+=(2分) )()()()(m h m h m R m R x y *-*=,而)()(m m R x δ=,)()(m u ba m h m =,)()(m u ba m h m -=--(3分)∑-=∑--=-*=-∞=-+∞-∞=---02222)()()()()()(n n m n n n m m m y n m u a a b n u a n m u a b m u a m u a b m Rm m m n n m m n n m n n m a ab a a b a a b m a a b a a b m n m u a a b 222222220220221)1/(,0)1/(,0)(-=⎪⎩⎪⎨⎧-=∑<-=∑≥=∑+=--+∞=+∞=+∞=(3分)三、估计N 点长的、零均值、实序列)(n x 的功率谱)(ˆωx S ,用Welch 法过程如下:.)(1)(ˆ;)(M 1)(S ),(X FFT ,2M ,)n (w )n (x L k N )n (x 12i i i ∑==⨯=k i ix i S kU S X ωωωωω,得到然后的幂次点长,为补零至加窗点长的小段,段点长分成证明:如果各段数据互相独立,则Welch 法谱估计的均值是⎰-=+-ππλλωλπωd W S S E xx )()(21)](ˆ[,其中210)(1)(∑=-=-M n nj en w MU W ωω;(8分)归一因子U 的作用是使得估计的均值渐进无偏,即当M 不断增加时有)()](ˆ[ωωx x S S E =。