Реферат: Робоча навчальна програма кредитного модуля з дисципліни "Цифрова обробка сигналів"

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

"КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

Кафедра інформаційно-вимірювальної техніки






«ЗАТВЕРДЖУЮ»




Декан факультету АКС




(посада)




О.В.Збруцький




(підпис) (ініціали, призвище)




«_22_»____06______2010 р.










(підпис) (ініціали, призвище)




«____»____________2012 р.



^ РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА

КРЕДИТНОГО МОДУЛЯ

з дисципліни “Цифрова обробка сигналів”


" Цифрова обробка сигналів". Код ЗП-05

(назва та код кредитного модуля)

для напрямів підготовки (спеціальностей):

6.051 001 " Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології " ка"

(шифри та назви напрямів, спеціальностей)


денна форма навчання

(форма навчання)









^ Програму рекомендовано кафедрою







Інформаційно-вимірювальної техніки







(назва кафедри)







^ Протокол № 18 від 19.05.2010 р.







(протокол №, дата)







^ Завідувач кафедри







В.Д. Ціделко







(підпис) (ініціали, прізвище)



Київ - 2010

І. Загальні відомості

Дисципліна «Цифрова обробка сигналів» має статус нормативної навчальної дисципліни, яка входить до циклу природничо-наукової підготовки у системі підготовки бакалаврів по спеціальності 6.051 001 "Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології", є обов’язковою для вивчення та семестрової атестації при формуванні індивідуального навчального плану студента. Дисципліна «Цифрова обробка сигналів» вивчається в шостому семестрі відповідно до навчального плану.

^ Вивчення методів цифрової обробки сигналів має виключне значення для успішної діяльності студентів на всіх наступних стадіях учбового процесу.

Статус дисципліни - обов’язковий.

^ Дисципліна «Цифрова обробка сигналів», код ЗП-05, має один кредитний модуль загальним обсягом 6 кредитів ECTS.

Кредитний модуль «Цифрова обробка сигналів» забезпечує такі дисципліни програми підготовки бакалаврів:

Методи та засоби вимірювання;

Інформаційно-вимірювальні системи;

Інтелектуальні засоби вимірювання.

Основи контролю і технічна діагностика;

Системи штучного інтелекту та експертні системи;

Системи моніторінгу та прогнозування.

ІІ. Розподіл навчального часу

Розподіл навчального часу кредитного модуля за видами навчальних занять із зазначенням кількості модульних контрольних робіт (МКР) та виду індивідуального завдання відповідно до робочих навчальних планів наведено в табл. II.1.


Таблиця II.1. Розподіл навчального часу

Семестр

Код кредитного модуля

Всього

(кред./годин)

Розподіл за видами занять (всього год/год у тижні)

СРС

Модульні контр. роб (кількість)

Індивід. завдання

(вид)

Семестрова атестація (вид)

Лекції

Практичні/семінарські

Лабораторні/компютерний практикум

6

ЗП-05

6/216

45

-

36

135

2

РГР

екзамен


ІІІ. Мета і завдання кредитного модуля

Головною метою дисципліни є вироблення у студентів системного підходу до основних засад цифрової обробки сигналів; навчити працювати з методами цифрової обробки з урахуванням особливостей аналізу похибок; навчити застосовувати знання при рішенні задач інформаційно-вимірювальної техніки.

^ Для реалізації поставленої мети у студентів виробляються:

знання основних понять, термінив, визначень цифрової обробки сигналів;

уміння застосовувати методи цифрового аналізу при проведенні експериментальних досліджень і обробці результатів експериментів;

знання основних методи цифрового аналізу;

уміння використовувати набуті знання в спектральному і кореляційному аналізі;

уміння застосовувати одержані знання при розрахунках основних характеристик цифрових фільтрів;

використовувати методи цифрової обробки для виміровання характеристик цифрових систем;

уміння оцінювати похибку вимірювання при застосуванні цифрових методів обробки.


ІV. Тематичний план

ІV.1. Розподіл навчального часу за темами

Розподіл навчального часу за темами наведено в табл. IV.1.

Таблиця IV.1.




















^ Тема 1Теоретичні засади цифрової обробки сигналів

8

2

х

6

Тема 2 Дискретні сигнали і системи

27

4

х

23

Тема 3 Z-перетворення

12

4

х

8

Тема 4 Основи теорії рядов і перетворення Фурє

39

6

10

23

Тема 5 Цифові фільтри

30

8

6

16

Тема 6 Методи цифрового корреляційного аналізу

28

6

8

14

Тема 7 Методи цифрового спектрального аналізу

49

8

8

33

Тема 8 Методи цифрового перетворення частоти дискретизації

23

7

4

12

Всього

216

45

36

135


ІV.2. ЛекцІї

Зміст лекційної частини кредитного модуля з розподілом на теми та окремі лекційні заняття:

Тема 1. Теоретичні засади цифрової обробки сигналів

Лекція 1.1 Дискретизація

Імпульсно-кодова модуляція

Дельта модуляція.

Тема 2. Дискретні сигнали та системи.

Лекція 2.1 Дискретні сигнали.

Характеристики дискретних сигналів у часовій області.

Співвідношення між неперервними та дискретними сигналами.

Відтворення дискретних сигналів у часовій області

Лекція 2.2 Дискретні системи.

Лінійні системи незалежні від часового зсуву

Лінійні різностні рівняння з сталими коефіцієнтами.

Тема 3. Z-перетворення

Лекція 3.1 Z-перетворення дискретних сигналів

Властивості Z-перетворення

Співвідношення між неперервними та дискретними сигналами.

Лекція 3.2 Обернене Z-перетворення дискретних сигналів

Властивості оберненого Z-перетворення

Теорема про комплексну згортку. Теорема Парсеваля

Тема 4. Основи теорії рядов і перетворення Фурє

Лекція 4.1 Дискретне перетворення Фурє.

Пряме і обернене дискретне перетворення Фурє. Властивості.

Фільтрувальні властивості дискретного перетворення Фурє.

Лекція 4.2 Співвідношення між дискретним перетворенням Фурє і Z-перетворенням

Співвідношення між Z-перетворенням і дискретним перетворенням Фурє

Співвідношення між коефіцієнтами ряда Фурє і дискретним перетворенням Фурє

Лекція 4.3 Швидке перетворення Фурє

Базова операція «метелик»

Алгоритми швидкого перетворення Фурє

Тема 5. Цифові фільтри

Лекція 5.1 Цифрові БІХ-фільтри

Характеристики БІХ-фільтрів

Методи проектування БІХ-фільтрів

Лекція 5.2 Цифрові КІХ-фільтри

Характеристики КІХ-фільтрів

Методи проектування КІХ-фільтрів

Лекція 5.3 Похибки цифрових фільтрів

Похибки, обумовлені квантуванням вхідного сигналу

Похибки, обумовлені квантуванням результатів арифметичних операцій

Тема 6. Методи цифрового корреляційного аналізу

Лекція 6.1 Обчислення оцінки кореляційної функції

Метод обчислення у часі

Метод обчислення за допомогою двократного ДПФ

Лекція 6.2 Методи визначення періодичного сигналу на фоні шума

Виявлення сигналу на фоні шуму

Визначення часового зсуву

Лекція 6.3 Методи визначення характеристик лінійних систем

Визначення динамічніх характеристик

Лекція 6.4 Методи визначення характеристик лінійних систем

Визначення системної функції

Тема 7. Методи цифрового спектрального аналізу

Лекція 7.1 Класичні методи спектрального аналізу

Спектральний аналіз методом фільтрації

Коррелограмні методи спектрального аналізу

Лекція 7.2 Класичні методи спектрального аналізу.

Періодограмні методи спектрального аналізу. Періодограма Уєлча.

Спектральні вагові функції

Лекція 7.3 Параметричні методи спектрального аналізу

Параметричні моделі випадкових процесів

Співвідношення між АР-, СС- и АРСС-параметрів і автокорреляційною послідовністю

Лекція 7.4 Параметричні методи спектрального аналізу.

Метод Берга

Тема 8. Методи цифрового перетворення частоти дискретизації

Лекція 8.1 Однократні системи децімації

Принцип побудови. Поліфазна структура

Особливості децімації за допомогою цифрових фільтрів

Перенос спектра при децімації

Лекція 8.2 Многократні системи децімації

Принцип побудови

Лекція 8.3 Однократні системи інтерполяції

Принцип побудови. Поліфазна структура

Особливості інтерполяції за допомогою цифрових фільтрів

Перенос спектра при інтерполяції

Лекція 8.4 Многократні системи інтерполяції

Принцип побудови

ІV.3. Лабораторні роботи (КОМП’ЮТЕРНИЙ лабораторний ПРАКТИКУМ)

Навчальний матеріал, який виноситься на лабораторні роботи (комп’ютерний лабораторний практикум) з розподілом на окремі заняття:

^ Тема 4 (10 години)

 Дослідження ефекту накладання спектрів при ДПФ

 Дослідження ефекту розповсюдження спектру при ДПФ

 Дослідження характеристик вагових функцій

 ^ Дослідження ефективності операції усереднення при спектральних вимірювання