《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)大綱

《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱數(shù)字信號(hào)處理課程英文名稱DigitalSignalProcessing課程編號(hào)33342104課程模塊￡思想政治理論課￡通識(shí)教育課￡專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)課課程性質(zhì)必修￡限選￡專業(yè)任選￡任選總學(xué)時(shí)40講授學(xué)時(shí)40實(shí)驗(yàn)（專題輔導(dǎo)）學(xué)時(shí)8總學(xué)分3開課單位電子與信息工程學(xué)院開課系（室）海洋技術(shù)系授課對(duì)象海洋技術(shù)專業(yè)本科生適用專業(yè)海洋技術(shù)先修課程高等數(shù)學(xué)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、信號(hào)與系統(tǒng)二、課程簡(jiǎn)介和教學(xué)目標(biāo)1．課程簡(jiǎn)介數(shù)字信號(hào)處理課程是電子與信息工程學(xué)院海洋技術(shù)專業(yè)本科生專業(yè)必修課程。本課程通過理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本理論和方法。課程以離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)頻分析、離散變換及其快速算法為基礎(chǔ)，重點(diǎn)闡述數(shù)字濾波器的基本理論、結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法。在各章節(jié)中導(dǎo)入應(yīng)用實(shí)例和綜合實(shí)例，詳細(xì)介紹數(shù)字信號(hào)處理軟、硬件實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域。使學(xué)生掌握數(shù)字信號(hào)處理基本分析方法和分析工具，培養(yǎng)能夠從數(shù)學(xué)概念、物理概念及工程概念去分析問題和解決問題的能力。2.教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1：具備運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理的基本概念、方法，將其應(yīng)用于海洋技術(shù)行業(yè)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。教學(xué)目標(biāo)2：具備將數(shù)字信號(hào)算法通過具體的編程語言加以實(shí)現(xiàn)的能力。能夠正確采集、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。教學(xué)目標(biāo)3：能夠?qū)?shù)字信號(hào)處理問題的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確描述，具備有效溝通并能夠合理決策。教學(xué)目標(biāo)4：具備進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，將數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)用于解決實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域問題。教學(xué)目標(biāo)5：（課程思政）：，以信號(hào)處理學(xué)科內(nèi)容為主線，開展線上和線下混合式教學(xué)，將唯物辯證法作為思想政治接入點(diǎn)的思想政治教育融入方法，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的能力。3．教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐關(guān)系教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)11.1工程（相關(guān)）知識(shí)教學(xué)目標(biāo)22.1問題分析教學(xué)目標(biāo)310溝通教學(xué)目標(biāo)43.1設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案教學(xué)目標(biāo)512終身學(xué)習(xí)三、理論教學(xué)表1理論教學(xué)安排序號(hào)章節(jié)（學(xué)時(shí)）學(xué)習(xí)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）教學(xué)方法、手段支撐教學(xué)目標(biāo)其他1緒論(2學(xué)時(shí))了解數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展歷史理解數(shù)字信號(hào)處理的基本概念與系統(tǒng)的組成；（）掌握數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)；（）了解數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用領(lǐng)域。線上和線下混合式教學(xué)；線下教師講授、課堂討論和學(xué)習(xí)通、學(xué)銀在線、學(xué)堂在線學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。1，2，52離散時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間系統(tǒng)(4學(xué)時(shí))了解離散時(shí)間信號(hào)數(shù)學(xué)表示及典型序列理解離散時(shí)間信號(hào)的運(yùn)算（）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)系統(tǒng)函數(shù)、頻率響應(yīng)及系統(tǒng)特性（）掌握離散時(shí)間系統(tǒng)差分方程描述及求解方法（）線上和線下混合式教學(xué)；線下教師講授、課堂討論和學(xué)習(xí)通、學(xué)銀在線、學(xué)堂在線學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。1，2，53z變換及離散系統(tǒng)的頻域分析（4學(xué)時(shí)）了解z變換的定義及z變換的收斂域。理解z反變換求解方法（）理解3.3z變換的性質(zhì)和定理（）掌握z變換與拉氏變換和傅里葉變換的關(guān)系（）掌握序列的傅里葉變換及性質(zhì)（）掌握離散系統(tǒng)的頻域分析方法（）線上和線下混合式教學(xué)；線下教師講授、課堂討論和學(xué)習(xí)通、學(xué)銀在線、學(xué)堂在線學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。1，2，54離散傅里葉變換與快速變換算法（6學(xué)時(shí)）了解傅里葉變換的幾種形式理解周期序列的傅里葉級(jí)數(shù)性質(zhì)；周期卷積過程及原理（）理解離散傅里葉變換(DFT)（）理解離散傅里葉變換的性質(zhì)（）了解利用DFT對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行譜分析掌握快速傅里葉變換(FFT)（）掌握FFT的應(yīng)用（）線上和線下混合式教學(xué)；線下教師講授、課堂討論和學(xué)習(xí)通、學(xué)銀在線、學(xué)堂在線學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。1，2，55模擬濾波器的設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))了解模擬濾波器的逼近方法掌握巴特沃斯濾波器特點(diǎn)與系統(tǒng)函數(shù)設(shè)計(jì)方法（）掌握切比雪夫?yàn)V波器特點(diǎn)與系統(tǒng)函數(shù)設(shè)計(jì)方法（）了解橢圓濾波器特點(diǎn)與系統(tǒng)函數(shù)設(shè)計(jì)方法線上和線下混合式教學(xué)；線下教師講授、課堂討論和學(xué)習(xí)通、學(xué)銀在線、學(xué)堂在線學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。1，2，56IIR濾波器的設(shè)計(jì)(8學(xué)時(shí))掌握根據(jù)模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR濾波器原理（）了解IIR數(shù)字濾波器的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法理解IIR濾波器的頻率變換法（）線上和線下混合式教學(xué)；線下教師講授、課堂討論和學(xué)習(xí)通、學(xué)銀在線、學(xué)堂在線學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。1，2，57FIR濾波器的設(shè)計(jì)（8學(xué)時(shí)）理解FIR數(shù)字濾波器的線性相位特性（）理解FIR濾波器幅度特性（）理解FIR濾波器零點(diǎn)特性（）掌握窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器（）理解頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器了解IIR和FIR濾波器的性能綜合比較線上和線下混合式教學(xué)；線下教師講授、課堂討論和學(xué)習(xí)通、學(xué)銀在線、學(xué)堂在線學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。1，2，3，4，58數(shù)字濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（6學(xué)時(shí)）了解數(shù)字濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示掌握FIR數(shù)字濾波器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（）掌握IIR濾波器的結(jié)構(gòu)（）線上和線下混合式教學(xué)；線下教師講授、課堂討論和學(xué)習(xí)通、學(xué)銀在線、學(xué)堂在線學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。1，2，5四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)表2實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱（學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)類型支撐教學(xué)目標(biāo)其他1MATLAB基本操作實(shí)驗(yàn)和基本信號(hào)波型仿真試驗(yàn)(2學(xué)時(shí))掌握MATLAB語言的基本操作，學(xué)習(xí)基本的編程功能；熟練掌握常用函數(shù)及其波形的應(yīng)用和特性。驗(yàn)證1，22DFT和FFT算法實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時(shí)）掌握MATLAB產(chǎn)生常用離散時(shí)間信號(hào)的編程方法；熟悉連續(xù)信號(hào)經(jīng)過采樣前后的頻譜變化，加深對(duì)采樣定理的理解；掌握FFT算法的優(yōu)勢(shì)。驗(yàn)證1，23IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）熟悉Butterworth濾波器、Chebyshev濾波器的頻率特性；掌握雙線性變換法及脈沖相應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的具體設(shè)計(jì)方法及其原理；驗(yàn)證1,24FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）掌握窗函數(shù)法和頻率采樣法設(shè)計(jì)線性相位FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法和原理；了解各種窗函數(shù)變化對(duì)濾波器性能的影響。綜合1，2，3，4五、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定方法表3課程考核及評(píng)價(jià)細(xì)則成績(jī)組成考核/評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則支撐教學(xué)目標(biāo)平時(shí)成績(jī)（40%）課堂考勤5學(xué)習(xí)通簽到、教師隨機(jī)點(diǎn)名5課堂表現(xiàn)5隨機(jī)提問、小組討論5平時(shí)作業(yè)5批改檢查作業(yè)完成情況1，2線下自學(xué)5網(wǎng)絡(luò)視頻學(xué)習(xí)學(xué)時(shí)及積分5單元測(cè)試10網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)單元測(cè)試1，2實(shí)驗(yàn)考核10操作及編程1，2，3，4考試成績(jī)（60%）期末考試60閉卷考試1，2六、建議教材及相關(guān)教學(xué)資源[1]王震宇、張培珍主編，《數(shù)字信號(hào)處理》，21世紀(jì)全國本科院校電氣信息類創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材，北京大學(xué)出版社出版，2010.2本課程推薦參考書:[1]吳鎮(zhèn)揚(yáng).數(shù)字信