《數字信號分析》課程教學大綱

1、PAGE PAGE - 4 -本科生課程大綱課程名稱數字信號分析（Digital Signal Analysis）課程代碼081502201293課程屬性學科基礎課時/學分48/2.5課程性質必修實踐學時16責任教師 課外學時0課程屬性：公共基礎/通識教育/學科基礎/專業(yè)知識/工作技能，課程性質：必修、選修一、 課程介紹1.課程描述：數字信號分析是利用數學工具（傅里葉變換，Z變換等）對數字信號進行處理和分析研究，是勘查技術與工程專業(yè)的專業(yè)基礎課程。本課程主要講述數字信號分析的基本原理和方法，共包括三部分。第一部分包括：第一章連續(xù)信號與系統(tǒng)、第二章離散信號與系統(tǒng)、第三章Z變換、第四章物理可實現信

2、號的相位性質、第五章離散傅氏變換，主要講述信號分析的基本原理和方法；第二部分包括：第六章相關分析、第七章線性最優(yōu)化方法、第八章數值逼近，主要講述對數字信號進行一些修飾性的處理；第三部分是上機實驗，包括：雷克子波的波形顯示及一維地震記錄的合成；連續(xù)信號的采樣與重采樣；帶通濾波及頻譜分析；半圓曲線擬合等四個編程實驗。2.設計思路：勘查技術與工程專業(yè)涉及到的專業(yè)課程,例如重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探數據處理等，都需要對數字信號進行分析和處理，尤其是地震勘探數據處理課程，更是需要對大量的數字信號進行處理，因而開設數字信號分析課程是學好各門專業(yè)課的前提。本課程講授的內容是各門專業(yè)課程最需要也是

3、數字信號分析中最基本的內容。通過本課程的學習，學生完全能夠對數字信號進行分析和處理；能夠識別和判斷復雜地球物理問題的關鍵環(huán)節(jié)和參數；能夠通過建模進行采集參數/處理參數等模擬計算。課程內容包括三大部分：信號分析的基本理論部分、信號的修飾性處理部分及上機實驗部分。（1）信號分析的基本理論部分：在了解連續(xù)信號處理的一般原理的基礎上，學習離散信號處理的基本原理，主要是應用離散傅里葉變換對離散信號進行變換分析。包括：連續(xù)信號與系統(tǒng)、離散信號與系統(tǒng)、Z變換、物理可實現信號的相位性質、離散付氏變換等。（2）信號的修飾性處理部分：在學習了數字信號分析基本理論后，還需要能夠對信號進行一些修飾性的處理，例如對信號

4、進行數據擬合、數據平滑、數據插值等。包括相關分析、線性最優(yōu)化方法、數值逼近等。（3）上機實驗部分：為了理論聯(lián)系實際，鞏固數字信號分析的基本理論，安排了四個編程實驗，包括：雷克子波的波形顯示及一維地震記錄的合成；連續(xù)信號的采樣與重采樣；帶通濾波及頻譜分析；半圓曲線擬合等四個編程實驗。3. 課程與其他課程的關系先修課程：高等數學2，線性代數，數學物理方法A，MATLAB應用或C程序設計，只有在學習了這幾門課程的基礎上，各門專業(yè)課的學習才能達到較好的效果。二、課程目標通過本課程的學習，應掌握數字信號分析的基本原理和方法，能對具體的數字信號進行頻譜分析、濾波器設計以及濾波處理，并能用常用的數學方法對數

5、字信號進行平滑、擬合及插值等修飾性處理，從而為專業(yè)課程的學習及相關學科的學習打下良好的基礎。通過本課程的學習，應掌握數字信號分析的基本方法和原理，應能建立相應的信號模型，并能夠進行處理和分析。課程具體要求如下：（1）要求學生掌握離散傅氏變換的方法和原理；（2）要求學生能建立數字信號模型并進行頻譜分析，根據有效信號和干擾信號的頻率范圍差異，并設計合適的濾波器將干擾信號進行壓制；（3）要求學生能利用設計的濾波器進行濾波處理，并能對處理結果加以分析。三、學習要求本課程涉及數學、計算機編程等內容，學生不僅要有扎實的數學理論基礎，而且要有一定的計算機編程能力，要達到良好的學習效果，必須做到：（1）課前做

6、好預習工作，提前復習已經學過的數學知識；（2）上課認真聽講，認真記筆記，積極思考，參與課堂討論；（3）課下認真復習所學的內容，多做課外習題，多看課外參考書，擴展自己的思路，才能夠不斷掌握所學的內容；（4）對課上講解的習題，要掌握解題解題思路和方法原理，做到融會貫通。四、教學內容序號主題計劃課時主要內容概述0緒論2信號分析的基本思想及數字信號分析存在的基本問題。1第一章 連續(xù)信號與系統(tǒng)4連續(xù)信號處理的一般原理以及線性時不變系統(tǒng)的性質。2第二章離散信號與系統(tǒng)4信號的采樣；采樣恢復；信號的重采樣；基本序列；離散線性時不變系統(tǒng)的性質；離散線性褶積的公式計算。3第三章Z變換4變換的引進；Z變換與付氏變換

7、的關系；變換和采樣序列間的關系；Z變換收斂域；反Z變換。4第四章 物理可實現信號的相位性質3相位滯后特性；最小相位信號的性質；譜因式分解。5第五章 離散付氏變換6離散付氏級數；離散付氏變換；快速付氏變換。6第六章 相關分析3相關函數；自相關與互相關的性質；相關計算；相關譜。7第七章 線性最優(yōu)化方法3最優(yōu)化的概念；線性最小二乘法參數估計的一般原理；超定方程組的廣義解；欠定方程組的廣義解。8第八章 數值逼近3數據擬合；數據平滑；數據插值；樣條函數的數值逼近方法。9上機實驗16雷克子波的波形顯示及一維地震記錄的合成；連續(xù)信號的采樣與重采樣；帶通濾波及頻譜分析；半圓曲線擬合。五、參考教材與主要參考書1數字信號處理，程乾生，北京大學出版社，2003年11月第1版2 地震勘探信號分析，董敏煜編，石油大學出版社，1989年2月第1版；3數字信號處理的數學原理，程乾生，石油工業(yè)出版社，1996年11月第2版；4數字信號處理基礎，王瑞英，周大綱編，中國鐵道出版社，1995年4月第1版。六、成績評定（一）考核方式 A ：A.閉卷考試 B.開卷考試 C.論文 D.考查 E.其他（二）成績綜合評分體系：成績綜合評分體系比例%1.上機實驗報告成績40%2. 期末考試成績60%總計100%七、學術