Робоча навчальна програма кредитного модуля з дисципліни "Цифрова обробка сигналів"
| Вид материала | Документы |
- Робоча навчальна програма дисципліни для студентів спеціальності 030304 Археологія, 408.61kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни Для студентів спеціальності 030303 "Видавнича, 307.17kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни київ-2009 робоча навчальна програма з дисципліни, 628.97kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни для студентів спеціальності 030304 Археологія, 246.31kb.
- Робоча навчальна програма Дисципліни Етика та естетика І цінності сучасного суспільства, 204.54kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни для студентів спеціальності 030300 Історія Затверджено, 188.45kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни для студентів спеціальності 030304 Археологія, 279.76kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни за вільним вибором студентів для студентів спеціальності, 176.29kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни за вільним вибором студентів для студентів магістратури, 191.68kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни за вільним вибором студентів для студентів спеціальності, 280.46kb.
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 вимірюваннях
Дослідження ефективності використання вагових функцій при спектральних вимірюваннях
Тема 5 (6 годин)
Вивчення характеристик цифрових БІХ-фільтрів
Вивчення характеристик цифрових КІХ-фільтрів
Вивчення характеристик цифрових октавних фільтрів
Тема 6 (8 годин)
Вимірювання періоду сигнала на фоні шума
Вимірювання часового зсуву
Вимірювання імпульсної характеристики лінійних систем
Вимірювання системної функції лінійних систем
Тема 7 (8 годин)
Вивчення алгоритму коррелограмного метода спектрального аналізу
Вивчення алгоритму періодограмного метода спектрального аналізу. Періодограма Бартлетта
Вивчення алгоритму періодограмного метода спектрального аналізу. Періодограма Уєлча.
Вивчення алгоритму параметричних методів спектрального аналізу. Алгоритм Берга
Тема 8 (4 годин)
Вивчення алгоритму децімації
Вивчення алгоритму інтерполяції
ІV.4. індивідуальні завдання
Навчальним планом дисципліни визначена розрахункова графічна робота (РГР), що виконується під час СРС та сприяє більш поглибленому вивченню студентом теоретичного матеріалу, формуванню вмінь використання знань для вирішення відповідних вимірювальних завдань.
Виконання домашньої контрольної роботи передбачає вирішення конкретної вимірювальної навчальної задачі з використанням самостійно вивченого теоретичного матеріалу і виконується до чинних нормативних вимог ЄСПД. Терміни видачі, виконання і захисту РГР визначаються графіком, що розробляється на кожний семестр. РГР виконується студентами самостійно із забезпеченням необхідних консультацій з окремих питань з боку викладача.
Студент, який без поважної причини не подав РГР у зазначений
термін або не захистив її, вважається таким, що має академічну заборгованість. При отриманні незадовільної оцінки студент перепрацьовує роботу у визначений термін. Наявність позитивної оцінки за РГР є необхідною умовою допуску до семестрового контролю з даної дисципліни.
Рекомендації, поради та орієнтації щодо організації самостійної роботи студентів над освоєнням курсу “ Цифрова обробка сигналів ” надаються в процесі читання лекції. Впродовж учбового процесу студенти по літературі та матеріалу лекцій вивчають та засвоюють основні поняття цифрової обробки сигналів.
Тематика РГР визначена методичними вказівками до виконання РГР з дисципліни.
Результати захисту РГР оцінюються відповідно до Положення про рейтингову систему оцінки успішності студентів з дисципліни, що додається.
ІV.5. контрольні роботи
Модульні контрольні роботи виконуються студентами під час проведення оцінювання досягнутих результатів навчання при семестрової атестації відповідно до графіку учбового процессу. Мета МКР – контроль знань та вмінь студентів використовувати отримані знання.
Контрольні роботи передбачають самостійне виконання студентом комплексного контрольного задання з певної теоретичної і практичної роботи на основі засвоєного теоретичного матеріалу.
V. Методичні вказівки
Навчальним планом дисципліни передбачені такі види навчальних занять: лекції, лабораторні заняття, що виконуються в навчальних лабораторіях та в комп’ютерному класі. Під час СРС студентами виконується розрахункова графічна робота (РГР). Контроль знань та вмінь їх практично використовувати здійснюється проведенням МКР.
Лекції - основний вид навчальних занять. Лекції призначені для викладення теоретичного матеріалу є елементами курсу лекцій, що охоплює основний теоретичний матеріал одної або декількох тем кредитного модуля. Тематика лекцій визначається робочою навчальною програмою кредитного модуля.
Лабораторні заняття – вид навчальних занять на яких студенти під керівництвом викладача шляхом виконання певних відповідно сформульованих завдань закріплюють теоретичні положення навчальної дисципліни і набувають вмінь та навичок їх практичного застосування. Перелік тем лабораторних занять визначається робочою навчальною програмою дисципліни.
Оцінки, одержані студентом під час виконання лабораторних робіт, враховується при визначенні рейтингу відповідно до Положення про рейтингову систему оцінки успішності студентів з даної дисципліни.
Наявність позитивних оцінок за усі лабораторні роботи, передбачені робочою програмою, є необхідною умовою його допуску до семестрового контролю з даної дисципліни.
Технічне та програмне забезпечення до кредитного модуля для проведення лабораторних робіт в копмп’юторному класі:
технічне забезпечення:
- компютер - IBM Pentium IV (f≥1.2 ГГц);
- ОЗП - 512Мбайт;
- відеоадаптер - SVGA
- монітор - SVGA 17"
програмне забезпечення:
- операційна система - Windows XP
- Microsoft Office XP
- LabView RunTime 8.0
Розрахункова графічна робота - індивідуальне завдання з дисципліни, що виконуються під час СРС і сприяє більш поглибленому вивченню студентом теоретичного матеріалу, формуванню вмінь використання знань для вирішення відповідних практичних завдань. РГР виконується студентами самостійно із забезпеченням необхідних консультацій з окремих питань з боку викладача. Наявність позитивних оцінок, отриманих студентом за РГР, є необхідною умовою допуску до семестрового контролю з данного кредитного модуля.
Модульний контроль – це контроль знань студентів після вивчення логічно завершеної частини навчальної програми дисципліни. Цей контроль тематичний і проводитися у формі контрольної роботи або тестування. Модульний контроль є необхідним елементом модульно-рейтингової технології навчального процесу1.
Оцінки, одержані студентом за окремі лабораторні заняття, РГР, МКР враховуються при визначенні рейтингу відповідно до Положення про рейтингову систему оцінки успішності студентів з даної дисципліни.
Успішність вивчення кредитного модуля дисципліни оцінюється сумою набраних балів – рейтинговою оцінкою (RD). Шкала рейтингу, критерії оцінювання та відповідні рівні наведено в Положеннях про рейтингову систему оцінки успішності студентів, які ухвалюються на засіданні кафедри.
VI. навчально-методичні матеріали
Інформаційно-методичне забезпечення включає методичні вказівки та інструктивно-методичні матеріали, щодо проведення лабораторних занять, домашньої самостійної роботи.
VІ.1. основна навчальна література
- Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. -М.: Мир, 1978.
- Макс Ж., Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях.- М.: Мир, 1983. т. 1, 2.
- Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов.- М.: Мир, 1971.
- Гольденберг Л.М.,Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов.- М.: Радио и связь, 1985.
- Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы,средства проектирования. - СПб.: Политехника, 1998.
- Методические указания к практическим занятиям по дисциплине “Числовые измерительные преобразователи”.- Киев, КПИ, 1992.
- Методические указания к изучению дисциплины “Методы и техника обработки сигналов ”.-Киев, КПИ, 1999.
- Методические указания к лабораторным работам по дисциплине “Методы и техника обработки сигналов ”.- Киев, КПИ, 2000.
- Текст лекций по дисциплине “Методы и техника обработки сигналов ”. - Киев, КПИ, 2001.
VІ.2. додаткова навчальна література
- Справочник по устройствам цифровой обработки информации / Под редакцией В.Н.Яковлева.-Киев: Техника, 1988.
- Применение корреляционного и спектрального анализа / Под редакцией И.Н.Коваленко.-М. : Мир, 1983.
- Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах/ Под редакцией Б.Ф. Высоцкого.-М. : Радио и связь, 1984.
- Применение цифровой обработки сигналов / Под ред. Э.Оппенгейма. – М.: Мир, 1980.
Знаходження навчальної літератури: науково-технічна бібліотека НТУУ „КПІ”, кабінет курсового та дипломного проектування кафедри ІВТ.
Робоча навчальна програма кредитного модуля складена на основі навчальної програми дисципліни
Цифрова обробка сигналів
(назва дисципліни)
Затвердженої деканом факультету АКС, протокол № б/н від « 25» 06 2010 р.
(посада і дата затверддження)
Робочу навчальну програму кредитного модуля розробив:
доцент кафедри ІВТ, Синиця В.І.
(вчений ступінь, звання, приз віще та ініціали автора програми)
Синиця В.І.
(підпис) (приз віще та ініціали)
1 Див. “Положення про рейтингову систему оцінки рівня підготовки студентів”.