《数字信号处理》课程教学大纲

《数字信号处理》教学大纲一、课程基本信息课程名称数字信号处理DigitalSignalProcessing课程编码CTL122121020开课院部控制科学与工程学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业自动化授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、信号与系统课程简介（限选）本课程是自动化专业的限选课，课程主要讲述离散时间信号和系统的基本概念与基础理论、离散傅立叶变换DFT理论及其快速算法FFT，IIR和FIR数字滤波器的设计方法和结构等。通过本课程的学习，学生能掌握离散系统的基本概念和对离散系统进行分析和设计的能力，达到信号处理系统的信号算法设计和处理的素质培养目标。ThiscourseisthedistributionalelectivecourseofAutomation.Thecontentcontainsthebasicconceptofdiscretetimesignalandsystem,DFT,FFT,IIRandFIRfilterdesignmethodsandstructures,etc.Thiscoursecanhelpstudentstogetthebasicprincipleandanalyzingmethodofdigitalsignalprocessing，andachievethesignalprocessingsystem’ssignalalgorithmdesignandprocessingqualitytrainingobjectives.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握数字信号处理基本概念、离散时间信号系统的描述、z变换的收敛域判别系统稳定性和因果性。是1.32M2目标2：掌握离散傅里叶变换的具体推导和计算过程，针对实际应用中系统滤波或变换等复杂问题，择优设定速度最快或最优的方法。是2.23M3目标3：掌握无限长单位脉冲响应滤波器、有限长单位脉冲响应滤波器的具体设计方法，能够根据实际系统要求，选择IIR和FIR滤波器的类型、模拟滤波器的类型、窗函数的类型。理解这些选择对设计系统的性能影响。能够通过文献查找例如自适应滤波器，维纳滤波器等更适合系统的方案。是2.34M4目标4：根据设计的任务，能够多人合作完成一个系统的信号的频谱分析、滤波器选择和设计，团员直接有效沟通，合理分配任务，合作完成设计目标。是9.19.15M5目标5：能够根据指定的任务，设计整个数字信号处理系统方案，组织协调各个队员的任务。是9.29.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1绪论绪论数字信号处理的基本概念。M1,M4,M52讲授2自学2第一章第一章离散时间信号与系统本章重点难点：DTFT，系统的稳定性、因果性，Z变换////31.11.1离散时间信号常用典型序列，序列的运算。M11讲授1作业/自学41.21.2采样离散时间信号的采样，采样信号频谱的变化，采样定理，信号的恢复。M11讲授1作业/自学51.31.3DTFT与Z变换DTFT，Z变换，逆Z变换，Z变换的性质，Z变换与DTFT的关系，Parseval定理M13讲授3作业/自学61.41.4离散时间系统线性系统，时不变系统，线性时不变系统，系统的稳定性与因果性，系统的差分方程描述M12讲授2作业/自学71.51.5系统的频率响应与系统函数系统的频率响应与系统函数概念。M11讲授1作业/自学8第二章第二章离散傅里叶变换本章重点难点：离散傅里叶变换的定义、快速傅里叶变换////92.12.1离散傅里叶变换离散傅里叶级数，离散傅里叶变换应用。M24讲授4作业/自学102.22.2快速傅里叶变换快速傅里叶变换的基本原理。M2,M4,M54讲授4作业/自学112.32.3FFT变换的应用用FFT计算IDFT，实数序列的FFT，线性卷积的FFT算法，用FFT计算相关函数。M2,M5,M62讲授/讨论2作业/自学12第三章第三章无限长脉冲响应数字滤波器设计本章重点难点：模拟滤波器的设计、脉冲响应不变法和双线性变换设计IIR数字滤波器////133.13.1常用模拟低通滤波器特性Butterworth滤波器，Chebyshev滤波器，椭圆滤波器。M3,M5,M62讲授2自学143.23.2IIR滤波器设计方法脉冲响应不变法，双线性变换法。M3,M5,M63讲授3作业/自学153.33.3从模拟低通原型到各种数字滤波器的频率变换模拟低通到数字高通，模拟低通到数字带通，模拟低通到数字带阻。M3,M5,M61讲授/讨论1自学16第四章第四章有限长脉冲响应数字滤波器设计本章重点难点：线性相位FIR滤波器、窗函数法设计FIR滤波器////174.14.1线性相位FIR滤波器的特点线性相位的条件，幅度特性，零点特性。M3,M5,M62讲授/讨论2作业/自学184.24.2窗口设计法 窗函数设计法的基本原理，序列加窗之后的影响，设计步骤。M3,M5,M62讲授2作业/自学194.34.3频率取样法与FIR滤波器的最优化设计频率取样法，非线性最优法，插值解法，Remez交替算法。M3,M5,M62讲授/讨论2作业/自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1、每章布置5-8道题目，平均每次课1道题以上。2、成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3、考核学生对数字信号处理基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有计算、分析和绘图等。20%2大作业1、布置一个综合整本书知识的大作业，由团队协作完成。使用C++语言分别完成不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能。2、成绩采用百分制，根据团队工作的系统设计、负责部分功能完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分，是否体现团队合作等评分。20%3期末考试1、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对数字信号处理基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、选择题、问答题和计算题。60%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业25%A-独立思考、按时完成，计算作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，计算作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，计算和作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱2M1期末考试75%依据试卷评分标准评定成绩。3M2平时作业25%A-独立思考、按时完成，计算作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，计算作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，计算和作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱4M2期末考试75%依据试卷评分标准评定成绩。5M3期末考试75%依据试卷评分标准评定成绩。6M3平时作业25%A-独立思考、按时完成，计算作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，计算作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，计算和作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱7M4大作业100%A-设计的整体系统方案图绘制美观，方案正确，使用C++语言实现的不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能美观和正确，报告详尽正确描述。B-设计的整体系统方案正确，使用C++语言实现的不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能正确，报告正确描述。C-设计的整体系统方案基本正确，使用C++语言实现的不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能基本正确，报告简单描述。D-设计的整体系统方案不正确，使用C++语言实现的不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能，不正确，报告没有描述。8M5大作业100%A-设计的整体系统方案图绘制美观，方案正确，使用C++语言实现的不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能美观和正确，报告详尽正确描述。B-设计的整体系统方案正确，使用C++语言实现的不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能正确，报告正确描述。C-设计的整体系统方案基本正确，使用C++语言实现的不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能基本正确，报告简单描述。D-设计的整体系统方案不正确，使用C++语言实现的不同频率数字信号的产生，傅里叶变换计算信号的频谱、信号的滤波、绘图等功能，不正确，报告没有描述。评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-75,0-59];六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|