《数字信号分析》课程教学大纲

1、PAGE PAGE - 4 -本科生课程大纲课程名称数字信号分析（Digital Signal Analysis）课程代码081502201293课程属性学科基础课时/学分48/2.5课程性质必修实践学时16责任教师 课外学时0课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、 课程介绍1.课程描述：数字信号分析是利用数学工具（傅里叶变换，Z变换等）对数字信号进行处理和分析研究，是勘查技术与工程专业的专业基础课程。本课程主要讲述数字信号分析的基本原理和方法，共包括三部分。第一部分包括：第一章连续信号与系统、第二章离散信号与系统、第三章Z变换、第四章物理可实现信

2、号的相位性质、第五章离散傅氏变换，主要讲述信号分析的基本原理和方法；第二部分包括：第六章相关分析、第七章线性最优化方法、第八章数值逼近，主要讲述对数字信号进行一些修饰性的处理；第三部分是上机实验，包括：雷克子波的波形显示及一维地震记录的合成；连续信号的采样与重采样；带通滤波及频谱分析；半圆曲线拟合等四个编程实验。2.设计思路：勘查技术与工程专业涉及到的专业课程,例如重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探数据处理等，都需要对数字信号进行分析和处理，尤其是地震勘探数据处理课程，更是需要对大量的数字信号进行处理，因而开设数字信号分析课程是学好各门专业课的前提。本课程讲授的内容是各门专业课程最需要也是

3、数字信号分析中最基本的内容。通过本课程的学习，学生完全能够对数字信号进行分析和处理；能够识别和判断复杂地球物理问题的关键环节和参数；能够通过建模进行采集参数/处理参数等模拟计算。课程内容包括三大部分：信号分析的基本理论部分、信号的修饰性处理部分及上机实验部分。（1）信号分析的基本理论部分：在了解连续信号处理的一般原理的基础上，学习离散信号处理的基本原理，主要是应用离散傅里叶变换对离散信号进行变换分析。包括：连续信号与系统、离散信号与系统、Z变换、物理可实现信号的相位性质、离散付氏变换等。（2）信号的修饰性处理部分：在学习了数字信号分析基本理论后，还需要能够对信号进行一些修饰性的处理，例如对信号

4、进行数据拟合、数据平滑、数据插值等。包括相关分析、线性最优化方法、数值逼近等。（3）上机实验部分：为了理论联系实际，巩固数字信号分析的基本理论，安排了四个编程实验，包括：雷克子波的波形显示及一维地震记录的合成；连续信号的采样与重采样；带通滤波及频谱分析；半圆曲线拟合等四个编程实验。3. 课程与其他课程的关系先修课程：高等数学2，线性代数，数学物理方法A，MATLAB应用或C程序设计，只有在学习了这几门课程的基础上，各门专业课的学习才能达到较好的效果。二、课程目标通过本课程的学习，应掌握数字信号分析的基本原理和方法，能对具体的数字信号进行频谱分析、滤波器设计以及滤波处理，并能用常用的数学方法对数

5、字信号进行平滑、拟合及插值等修饰性处理，从而为专业课程的学习及相关学科的学习打下良好的基础。通过本课程的学习，应掌握数字信号分析的基本方法和原理，应能建立相应的信号模型，并能够进行处理和分析。课程具体要求如下：（1）要求学生掌握离散傅氏变换的方法和原理；（2）要求学生能建立数字信号模型并进行频谱分析，根据有效信号和干扰信号的频率范围差异，并设计合适的滤波器将干扰信号进行压制；（3）要求学生能利用设计的滤波器进行滤波处理，并能对处理结果加以分析。三、学习要求本课程涉及数学、计算机编程等内容，学生不仅要有扎实的数学理论基础，而且要有一定的计算机编程能力，要达到良好的学习效果，必须做到：（1）课前做

6、好预习工作，提前复习已经学过的数学知识；（2）上课认真听讲，认真记笔记，积极思考，参与课堂讨论；（3）课下认真复习所学的内容，多做课外习题，多看课外参考书，扩展自己的思路，才能够不断掌握所学的内容；（4）对课上讲解的习题，要掌握解题解题思路和方法原理，做到融会贯通。四、教学内容序号主题计划课时主要内容概述0绪论2信号分析的基本思想及数字信号分析存在的基本问题。1第一章 连续信号与系统4连续信号处理的一般原理以及线性时不变系统的性质。2第二章离散信号与系统4信号的采样；采样恢复；信号的重采样；基本序列；离散线性时不变系统的性质；离散线性褶积的公式计算。3第三章Z变换4变换的引进；Z变换与付氏变换

7、的关系；变换和采样序列间的关系；Z变换收敛域；反Z变换。4第四章 物理可实现信号的相位性质3相位滞后特性；最小相位信号的性质；谱因式分解。5第五章 离散付氏变换6离散付氏级数；离散付氏变换；快速付氏变换。6第六章 相关分析3相关函数；自相关与互相关的性质；相关计算；相关谱。7第七章 线性最优化方法3最优化的概念；线性最小二乘法参数估计的一般原理；超定方程组的广义解；欠定方程组的广义解。8第八章 数值逼近3数据拟合；数据平滑；数据插值；样条函数的数值逼近方法。9上机实验16雷克子波的波形显示及一维地震记录的合成；连续信号的采样与重采样；带通滤波及频谱分析；半圆曲线拟合。五、参考教材与主要参考书1数字信号处理，程乾生，北京大学出版社，2003年11月第1版2 地震勘探信号分析，董敏煜编，石油大学出版社，1989年2月第1版；3数字信号处理的数学原理，程乾生，石油工业出版社，1996年11月第2版；4数字信号处理基础，王瑞英，周大纲编，中国铁道出版社，1995年4月第1版。六、成绩评定（一）考核方式 A ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系：成绩综合评分体系比例%1.上机实验报告成绩40%2. 期末考试成绩60%总计100%七、学术