《信号分析与处理》教学大纲

《随机信号分析与处理》教学⼤纲《随机信号分析与处理》教学⼤纲（执笔⼈：罗鹏飞教授学院：电⼦科学与⼯程学院）课程编号：070504209英⽂名称：Random Signal Analysis and Processing预修课程：概率论与数理统计、信号与系统、数字信号处理学时安排：60学时，其中讲授54学时，实践6学时学分：3⼀、课程概述（⼀）课程性质地位本课程是电⼦⼯程、通信⼯程专业的⼀门学科基础课程。

该课程系统地介绍随机信号的基本概念、随机信号的统计特性分析⽅法以及随机信号通过系统的分析⽅法；介绍信号检测、估计、滤波等信号处理理论的基本原理和信息提取⽅法。

其⽬的是使学⽣通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理的基本概念、基本原理和基本⽅法，培养学⽣运⽤随机信号分析与处理的理论解决⼯程实际问题的能⼒，提⾼综合素质，为后续课程的学习打下必要的理论基础。

本课程是电⼦信息技术核⼼理论基础。

电⼦信息系统中的关键技术是信息获取、信息传输、信息处理，这些技术的理论基础就是随机信号的分析、检测、估计、滤波等理论，这正是本课程的主要内容。

因此，本课程内容是电⼦信息类应⽤型⼈才知识结构中不可或缺的必备知识。

⼆、课程⽬标（⼀）知识与技能通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理基本概念和基本分析⽅法。

内容包括：1.理解和掌握随机过程基本概念和统计描述；2.掌握随机过程通过线性和⾮线性系统分析⽅法3.理解和掌握典型随机过程的特点及分析⽅法；4.掌握参数估计的概念、规则和性能分析⽅法；5.掌握信号检测的概念、规则和性能分析⽅法；6.掌握⾼斯⽩噪声中最佳检测器的结构和性能分析。

通过本课程的学习，要达到的能⼒⽬标是：1.具有正确地理解、阐述、解释⽣活中的随机现象的能⼒，即培养统计思维能⼒；2.运⽤概率、统计的数学⽅法和计算机⽅法分析和处理随机信号的能⼒；3.初步具备雷达、通信、导航等技术领域的信号处理系统的分析、设计、仿真的科学研究能⼒；4.培养⾃主学习能⼒；5.培养技术交流能⼒（包括论⽂写作和⼝头表达）；6.培养协作学习的能⼒；（⼆）过程与⽅法依托“理论、实践、第⼆课堂”三个基本教学平台，通过课堂教学、概念测试、课堂研讨、案例研究、作业、实验、课程论⽂、⽹络教学等多种教学形式，采⽤研究型、案例式、互动研讨、基于团队学习、基于MATLAB的教学以及基于多媒体的教学等多种教学⽅法和⼿段，使学⽣加深对随机信号分析与处理的基本概念、基本原理以及应⽤的理解，并使学⽣通过⾃主学习、⼩组作业、案例研究、实验、课题论⽂等主动学习形式，培养⾃学能⼒和协同学习的能⼒，使学⽣不仅获得知识、综合素质得到提⾼。

农业信号分析与处理(Signal Analysis and Processing In Agriculture) 课程代码：05410036学分：4学时：64 （其中：讲课学时：56实验学时：8上机学时：0）先修课程：高等数学、复变函数与积分变换、电路适用专业：农业电气化教材：《信号分析与处理》吉培荣，机械工业出版社，2015.3一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）《农业信号分析与处理》是农业电气化专业基础选修课，它以高等数学、复变函数与积分变换、电路系统为基础。

通过本课程的学习，使学生掌握信号分析与处理的基本概念、基本理论和基本分析方法，能够实现对信号进行频谱分析与数字滤波器设计。

为学生毕业后从事农业电气工程信号处理相关领域工作打下理论及实践基础。

本课程理论与实际相结合，通过理论推导与上机编程实现信号的分析与处理，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。

课程具体目标如下：（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。

应包括知识目标和能力目标。

）课程目标1：知识方面《农业信号分析与处理》课程主要介绍连续（离散）时间信号与系统的时域分析，连续（离散）时间信号与系统的频域分析、重点介绍离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、数字滤波器设计，数字滤波器的结构。

具体为：1.1理解信号分析基本概念和处理的实质；掌握连续时间信号的分析方法；1.1握序列傅里叶变换（DTFT）定义及性质；理解序列Z变换定义、性质；系统函数定义、计算；系统频率响应物理意义；掌握连续时间线性时不变系统的分析和卷积积分的计算与性质；1.4掌握离散时间线性时不变系统的响应以及z域、频域分析；画出其幅、相频特性;2)给定输入信号xQ) = sin(2%/) + 0.5cos(2祇/)力=lkHz,及=3kHz,画出原始信号及通过上述两种方法设计得到的数字低通滤波器后的输出波形。

2.根据上述实验要求，编写程序。

《信号分析与处理课程设计》教学大纲课程编码：060251005 学时/学分： 2周/4学分一、大纲使用说明本大纲根据自动化专业2017版教学计划制订（一）适用专业测控技术及仪器专业（二）课程设计性质必修课（三）主要先修课程和后续课程1、先修课程：电路、信号与系统、数字信号处理。

2、后续课程：毕业设计（四）适用教学计划版本2017版教学计划二、课程设计目的及基本要求通过本课程设计使学生进一步巩固《信号与系统》《数字信号处理》的基本概念、理论、分析方法和实现方法；使学生掌握的基本理论和分析方法方面的知识得到进一步扩展；使学生能有效地将理论和实际紧密结合；增强学生软件编程实现能力和解决实际问题的能力。

课程设计不仅是对程序设计能力的综合锻炼,更是对团队合作,软件开发与项目管理过程的训练。

因此,课程设计综合题目可以根据题目的难度不同由小组合作完成,每个小组1—3人。

三、课程设计内容及安排课程设计要求学生学习LabVIEW软件及应用，学习并研究信号分析与处理课题有关理论，利用LABVIEW编程，完成相应的信号分析与处理课题，写出课程设计报告,打印程序，给出运行结果。

（1）信号发生器的设计（2）连续时间系统的时域分析（3）离散时间系统的时域分析（4）信号的频谱分析（5）连续时间信号的抽样及频谱分析（6）卷积积分与离散卷积（7）数字滤波器设计（8）网络的频响特性分析（9）连续时间系统的变换域分析（10）离散时间系统的变换域分析（11）快速傅立叶变换（12）系统的状态变量分析（13）虚拟小波消噪仪的设计（14）虚拟模糊热点温度分析仪设计（15）自拟课题（需经老师核准2、安排整个课程设计分为以下几个阶段进行:开题,系统设计,系统编码实现,系统测试,系统评价与验收。

开题:题目可来自教师指定的参考题目,也可自由选题,特别是鼓励有创新性的题目或是在已知题目的基础上进行创新。

系统设计:系统设计的任务是对所确定的题目从问题需求,数据结构,程序结构,难点及关键技术等方面进行分析,形成的系统设计方案,并进行详细的分工。

《信号分析与处理》课程简介教学内容信号分析与处理是检测技术与自动化装置专业的一门重要课程。

本课程着重介绍信号的基本概念与处理方法。

内容包括；信号的基本概念、信号分析和处理基础、离散时间序列及其z变换、滤波器的设计、随机信号分析、数字信号处理系统的硬件实现等。

通过本课程的学习，使学生熟练掌握信号的时域及频域的分析方法，离散时间系统的分析，滤波器的原理及设计方法，随机信号的相关分析与功率谱估计，了解现代信号的分析方法。

能够熟练运用Matlab语言进行信号的分析与处理。

Brief IntroductionCourse Description:Signal Analysis and Processing is a important curriculum for students of examine technology and the automatic device specialist.Basic principle and the method of design of signal is introduced in detail. Its content including:basic concept of signal,the basis of signal analyses and handles, straggling time series and their z varies,design of wave filter, analyses random signal,hardware realization of systematic digital signal processing, and so on.Learning through the curriculum, students master the signal time domain and frequency domain analysis, the analysis of discrete-time systems, the theory and design of filter method, the correlation analysis of random signal power spectrum estimation, understanding of modern signal analysis method.《信号分析与处理》课程教学大纲一、教学内容第一章概论1.1信号及其分类1.2信号分析与处理概述1.3系统及其分类教学重点：基本信号之间的相互关系，信号分析、信号处理及信号的基本运算的相关概念第二章信号分析和处理基础2.1连续信号的时域描述与分析2.2连续信号的频域分析与性质2.3连续时间系统分析教学难点：连续信号的频域分析教学重点：连续时间信号的时域和频域分析第三章离散时间序列及其z变换3.1信号的离散化与采样定理3.2离散信号的时域分析3.3离散信号的频域分析3.4离散信号的Z域分析3.5离散时间系统分析教学难点：快速傅里叶变换FFT教学重点：离散时间信号Z变换及其基本性质和Z反变换的求解方法第四章滤波器的设计4.1滤波器概述4.2数字滤波器的幅频特性4.3无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器的设计4.4FIR数字滤波器的设计教学难点：无限冲激响应数字滤波器设计教学重点：数字滤波器的设计方法及其结构实现第五章随机信号分析5.1随机信号的描述5.2典型随机信号5.3随机信号的频域分析5.4随机信号通过线性系统的分析教学难点：随机信号通过线性系统的分析教学重点：平稳随机信号线性系统的分析二、教学要求第一章概论教学要求：信号的定义、分类及表示，基本信号之间的相互关系，信号分析、信号处理及信号的基本运算的相关概念。

信号分析与处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握信号分析与处理的基本概念、原理及方法。

2. 使学生能够运用数学工具，对信号进行分析、处理和识别。

3. 帮助学生了解信号分析与处理技术在现实生活中的应用。

技能目标：1. 培养学生运用傅里叶变换、拉普拉斯变换等方法对信号进行分析的能力。

2. 提高学生运用数字信号处理技术对信号进行处理的能力。

3. 培养学生运用信号分析与处理软件进行实践操作的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对信号分析与处理学科的兴趣，培养其主动学习的热情。

2. 培养学生具备良好的团队合作意识，学会与他人共同解决问题。

3. 使学生认识到信号分析与处理技术在我国经济社会发展中的重要作用，增强其社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为专业基础课，旨在让学生掌握信号分析与处理的基本理论、方法及其在实际工程中的应用。

学生特点：学生具备一定的数学基础和电路基础知识，但对信号分析与处理的概念和方法尚不熟悉。

教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

2. 通过案例教学，使学生了解信号分析与处理技术在现实生活中的应用。

3. 引导学生通过小组讨论、课堂展示等形式，培养其沟通表达能力和团队合作精神。

4. 定期进行课程评估，确保学生达到预定的学习目标。

二、教学内容1. 信号分析与处理的基本概念：包括信号的分类、信号的时域分析、信号的频域分析等。

教材章节：第一章 信号与系统概述2. 傅里叶变换及其应用：介绍傅里叶级数、连续傅里叶变换、离散傅里叶变换等。

教材章节：第二章 傅里叶变换3. 拉普拉斯变换与z变换：讲解拉普拉斯变换的基本概念、性质和应用，以及z变换的原理和应用。

教材章节：第三章 拉普拉斯变换与z变换4. 数字信号处理技术：包括数字滤波器设计、快速傅里叶变换（FFT）、数字信号处理算法等。

教材章节：第四章 数字信号处理5. 信号分析与处理应用案例：分析实际生活中的信号分析与处理技术应用，如语音识别、图像处理等。

《随机信号分析与处理》教学大纲（执笔人：罗鹏飞教授学院：电子科学与工程学院）课程编号：070504209英文名称：Random Signal Analysis and Processing预修课程：概率论与数理统计、信号与系统、数字信号处理学时安排：60学时，其中讲授54学时，实践6学时学分：3一、课程概述（一）课程性质地位本课程是电子工程、通信工程专业的一门学科基础课程。

该课程系统地介绍随机信号的基本概念、随机信号的统计特性分析方法以及随机信号通过系统的分析方法；介绍信号检测、估计、滤波等信号处理理论的基本原理和信息提取方法。

其目的是使学生通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生运用随机信号分析与处理的理论解决工程实际问题的能力，提高综合素质，为后续课程的学习打下必要的理论基础。

本课程是电子信息技术核心理论基础。

电子信息系统中的关键技术是信息获取、信息传输、信息处理，这些技术的理论基础就是随机信号的分析、检测、估计、滤波等理论，这正是本课程的主要内容。

因此，本课程内容是电子信息类应用型人才知识结构中不可或缺的必备知识。

二、课程目标（一）知识与技能通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理基本概念和基本分析方法。

内容包括：1.理解和掌握随机过程基本概念和统计描述；2.掌握随机过程通过线性和非线性系统分析方法3.理解和掌握典型随机过程的特点及分析方法；4.掌握参数估计的概念、规则和性能分析方法；5.掌握信号检测的概念、规则和性能分析方法；6.掌握高斯白噪声中最佳检测器的结构和性能分析。

通过本课程的学习，要达到的能力目标是：1.具有正确地理解、阐述、解释生活中的随机现象的能力，即培养统计思维能力；2.运用概率、统计的数学方法和计算机方法分析和处理随机信号的能力；3.初步具备雷达、通信、导航等技术领域的信号处理系统的分析、设计、仿真的科学研究能力；4.培养自主学习能力；5.培养技术交流能力（包括论文写作和口头表达）；6.培养协作学习的能力；（二）过程与方法依托“理论、实践、第二课堂”三个基本教学平台，通过课堂教学、概念测试、课堂研讨、案例研究、作业、实验、课程论文、网络教学等多种教学形式，采用研究型、案例式、互动研讨、基于团队学习、基于MATLAB的教学以及基于多媒体的教学等多种教学方法和手段，使学生加深对随机信号分析与处理的基本概念、基本原理以及应用的理解，并使学生通过自主学习、小组作业、案例研究、实验、课题论文等主动学习形式，培养自学能力和协同学习的能力，使学生不仅获得知识、综合素质得到提高。

“信号分析与处理”教学大纲课程代码：10120440课程名称（中英文）：信号分析与处理Signal Analysis and Processing学分：2.5-1周学时：5-2面向对象：电气工程类专业本科生预修课程要求：高等数学、复变函数、线性代数、电路原理一、课程介绍本课程主要讨论信号分析、线性时不变系统分析、数字信号处理、数字滤波器的基本理论和方法。

并通过实例分析，向学生介绍工程应用中的重要方法。

二、教学目标（一）学习目标通过本课程的学习，使学生系统地掌握信号分析与处理的基础知识，培养学生信号理论分析和计算的能力。

（二）可测量结果（1）熟悉傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换、离散时间傅里叶变换的定义及相互关系。

（2）能利用DFT（FFT）对信号进行频谱分析。

（3）能通过数字滤波器的系统函数评估数字滤波器的滤波性能。

（4）能根据给定设计指标设计IIR数字滤波器和FIR数字滤波器。

（5）能利用LabVIEW、Matlab等仿真工具对信号进行分析与处理。

（6）了解信号分析与处理的工程应用，初步实现对实际工程信号的分析与处理。

三、主要内容及学时分配（1）理论教学第一次：信号的定义、分类（2学时）主要内容：信号的定义，消息、信息、信号的关系。

信号的分类。

信号分析与处理的基本内容简介并举例。

系统的定义、信号与系统的关系，系统研究的内容和方法。

自动控制系统中的信号分析与处理。

第二次：系统、连续信号的时域描述和分析（3学时）主要内容：正弦信号、实指数信号、复指数信号、取样函数、单位斜坡信号、单位阶跃信号、矩形脉冲信号、单位冲激信号的定义。

连续信号的尺度变换、翻转、平移、叠加与相乘、微分与积分、卷积积分。

正交函数集、信号的正交分解、帕斯瓦尔方程。

第三次：傅里叶级数和傅里叶变换（2学时）主要内容：傅里叶级数的定义，傅里叶级数的两种表达方式。

周期矩形脉冲的傅里叶级数、正弦型信号的傅里叶级数。

周期信号的功率分配。

非周期信号的傅里叶变换对推导。

课程名称：信号分析与处理本章节授课内容：绪论（信号概述）教学日期授课教师姓名：李歧强职称：教授授课对象：自动化09级授课时数：3教材名称及版本：信号分析与处理杨西侠、柯晶编著授课方式（讲课√实验实习设计）本单元或章节的教学目的与要求本章主要介绍有关信号的基本概念——信号、信号的分类，并介绍信号分析和信号处理的相关知识。

要求学生掌握信号、信息的概念及其相关之间的关系，理解信号分析和信号处理的概念。

授课主要内容及学时分配（2学时）1．1 信号1．2 信号的分类1．3 信号分析与处理辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示教等）多媒体课件主要外语词汇signal, periodic signal, nonperiodic signal, digital signal, analog signal, signal process参考教材（资料）1. 周浩敏．信号处理技术基础．北京：航空航天大学出版社，20012. 郑君里，应启绗，杨为理．信号与系统（第二版）．北京：高等教育出版社，2000 3．Oppenheim A V, Willsky A S with Nawab S H. Signals and Systems(Second Edition).Prentic Hall,1999（清华大学出版社影印本）4．Orfanidis S.J. Introduction to Signal Processing. Prentic Hall International,Inc,1996（清华大学出版社影印本）5．陈行禄，秦永年．信号分析与处理．北京：航空航天大学出版社，19926．徐守时．信号与系统理论、方法和应用．合肥：中国科技大学出版社，1999课程名称：信号分析与处理本章节授课内容：模拟信号的频谱分析教学日期授课教师姓名：李歧强职称：教授授课对象：自动化09级授课时数：12教材名称及版本：信号分析与处理杨西侠、柯晶编著授课方式（讲课√实验实习设计）本单元或章节的教学目的与要求模拟信号分析是信号分析的基本内容之一，也是本课程的最基础部分。