Geum.ru

Желтов Валериан Павлович рабочая программа

Вид материалаПрограмма

Содержание


Управление разработкой программных проектов
1. Цели освоения дисциплины
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
4. Структура и содержание дисциплины
Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)
4.2. Содержание лекционных занятий
4.3. Содержание лабораторных занятий
5. Образовательные технологии
6.1. Перечень заданий для самостоятельной работы и проведения текущего контроля.
6. 2. Перечень примерных тем курсовых работ.
6.3. Перечень вопросов к промежуточной аттестации.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Подобный материал:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова»


Факультет дизайна и компьютерных технологий


«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной работе


______________ А.Ю. Александров


«______»______________ 20__ г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Цифровая обработка информации»


Направление подготовки

231000 Программная инженерия


Профиль подготовки

Управление разработкой программных проектов


Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр


Форма обучения

очная


Чебоксары

2011

Рабочая программа основана на требованиях Федерального государственного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 231000 Программная инженерия, утвержденного Приказом Минобрнауки 00.00.2010 г. № 000. (соответственно порядку обложки 9.11.2009 № 553, 9.11.2009 № 542, 22.12. 2009 №783)


Составитель: доцент _________________ Михайлов А.Л.


Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании обеспечивающей кафедры – (протокол № _____ от ___________2010 г.).


Зав. кафедрой: профессор ___________________ Желтов Валериан Павлович


Рабочая программа согласована с Методической комиссией выпускающего факультета Дизайна и компьютерных технологий.


Председатель комиссии, декан: профессор ________________ Желтов Валериан Павлович


СОГЛАСОВАНО:

Зам. начальника УМУ: доцент ____________ М.Ю. Харитонов


1. Цели освоения дисциплины


Курс «Цифровая обработка информации» основной целью имеет получение студентами систематических знаний об операционных системах и технологиях, используемых в их разработке. Предусмотрено приобретение ими специальных знаний и умений, необходимых для работы с компьютерами и организации высокоэффективных компьютеризованных технологий. Следующая цель изучения дисциплины - изучение структуры операционных систем, алгоритмов управления локальными и сетевыми ресурсами, обзор существующих операционных систем, приобретение практических навыков по работе с некоторыми из операционных систем. В результате изучения дисциплины студенты должны иметь представления о существующих операционных системах, знать отличия между ними.

Дисциплина " Цифровая обработка информации" предназначена для студентов 2 и 3 курса, обучающихся по направлению 231000 Программная инженерия.


2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата


Цикл, к которому относится дисциплина: Профессиональный цикл (базовая часть).

Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента, необходимым для ее изучения:

- владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

- умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

- понимание основных концепций, принципов, теорий и фактов, связанных с информатикой (ПК-1)

- умение применять основы информатики и программирования к проектированию, конструированию и тестированию программных продуктов (ПК-10);

- умение применять основные методы и инструменты разработки программного обеспечения (ПК-17).

Дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей

- конструирование программного обеспечения;

- тестирование программного обеспечения;

- компьютерные сети;

- проектирование и архитектура программных систем (по результатам 5 сем.);

- периферийные устройства ЭВМ (по результатам 5 сем.);

- информационная безопасность;

- логическое и функциональное программирование;

- человеко-центрированное проектирование ПО;

- технология командной разработки ПО.


3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины


    Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

    - готовность к использованию методов и инструментальных средств исследования объектов профессиональной деятельности (ПК-3);

    - умение готовить презентации, оформлять научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, публиковать результаты исследований в виде статей и докладов на научно-технических конференциях (ПК-5);

    - знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9);

    - способность создавать программные интерфейсы (ПК-14);

    - навыки использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-15);

    - навыки использования различных технологий разработки программного обеспечения (ПК-16).

В результате изучения дисциплины студент должен:

    Знать: управление процессорами (в т.ч. параллельными); взаимодействие процессов в распределенных системах; проблемы монопольного использования разделяемых ресурсов в ядре системы; управление памятью, основные принципы построения и функционирования сетевых операционных систем, алгоритмы управления ресурсами.

    Уметь: дезассемблировать исходные коды и анализировать их, работать с системными таблицами, с регистрами процессора в защищенном режиме; разрабатывать собственные обработчики прерываний защищенного режима, перепрограммировать контроллер прерываний, управлять работой устройств через порты ввода-вывода; реализовывать корректное взаимодействие параллельных процессов; разрабатывать мониторы для различных ОС, администрировать сети, построенные на базе ОС Windows.

    Владеть: современной терминологией и методологией в области операционных систем.



4. Структура и содержание дисциплины


4.1. Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.




№

п/п

Раздел

Дисциплины
Семестр
Неделя семестра
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)
Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации (по семестрам)

Лекции
Практ. зан.
Лабор. зан.
КСР *
СРС **
Всего
Из ауд. зан. в интер. форме

1
Области применения цифровой обработки сигналов.
5
1,2
4
-






13









2
Методы цифрового спектрального анализа.
5
3
2
-






13









3
Цифровая обработка пространственно-временных сигналов.
5
4,5
4
-
4



13









4
Цифровая обработка мгногомерных сигналов.
5
6,7,8
6
-
4



13









5
Принципы построения устройств ЦОС.
5
9,10
4
-
4



13









6
Кодирование цифровых сигналов.
5
11
2
-






13









7
Архитектуры цифровых сигнальных процессоров.
5
12
2
-






13









8
Семейства цифровых сигнальных процессоров.
5
13
2
-






13









9
Реализация типовых алгоритмов ЦОС на ЦСП.
5
14,15
4
-
4



13









10
Перспективы развития систем на основе цифровой обработки сигналов.
5
16
2
-






13












Итого
5



32
-
16
2
130
180



Экзамен


* Контроль самостоятельной работы: аудиторные занятия для проверки самостоятельной работы студентов, приема зачета, проведения текущих консультаций.

** Самостоятельная работа студента, включая курсовой проект, курсовую работу, расчетно-графические работы.


4.2. Содержание лекционных занятий


1.Области применения цифровой обработки сигналов. 4 часа

Основные определения и понятия. Содержание цифровой обработки сигналов (ЦОС). Операции над комплексными числами. Преобразование Фурье. Дельта-функция во временной и частотной областях. Преобразование Фурье функий sin и cos для частоты fo. Преобразование Фурье от четной и нечетной функций. Свойство четности преобразования Фурье. Свойство симметрии преобразования Фурье. Прямоугольный импульс и его преобразование Фурье. Эффекты конечной длины выборки.


2.Методы спектрального анализа. 2 часа

Параметрический класс. Непараметрический класс. Модель случайного сигнала. Модельный спектральный анализ.


3. Цифровая обработка пространственно-временных сигналов. 4 часа

Пространственно временные сигналы и помехи. Приемы пространственно временых сигналов. Их оптимизация. Определение координат и производных координат целей. Устойчивость алгоритмов сигналов. Вопросы реализации алгоритмов сигналов.


4. Цифровая обработка многомерных сигналов. 6 часов

Линейная фильтрация. Адаптивная фильтрация. Свертка - традиционные типы. Цифровая обработка сигнала в передатчике. Распространение сигналов по каналу связи. Цифровая обработка сигнала в приёмнике.


5. Принципы построения устройств ЦОС.4 часа

Сжатие полосы частот передаваемого сигнала. Фильтрация. Автокорреляция. Структурная схема цифрового устройства обработки сигнала.


6. Кодирование цифровых сигналов. 2 часа

Формы кодов. Бинарное кодирование. Манчестерское кодирование. Биполярный код AMI. HDB3. MLT-3


7. Архитектуры цифровых сигнальных процессоров. 2 часа

Устройства фокусированной обработки. Требования к устройствам цифровой обработки сигналов


8. Семейства цифровых сигнальных процессоров. 2 часа

Особенности архитектуры. Области применения. Основные параметы ЦСП. Классификация ЦСП по архитектуре. Суперскалярыне ЦСП. Гибридные ЦСП.


9. Реализация типовых алгоритмов ЦОС на ЦСП. 4 часа

Реализация алгоритмов цифровой обработки сигналов на базе специальных БИС. Имплементация алгоритмов цифровой обработки сигналов в базисе ЦСП. Выполнение алгоритмов цифровой обработки сигнолов в базисе программтруемых логических интегральных схем.



10. Перспективы развития систем на основе цифровой обработки сигналов. 2 часа


4.3. Содержание лабораторных занятий


1.Цифровая демодуляция сигналов 4 часа.

Изучение методов цифровой демодуляции сигналов.


2. Цифровая фильтрация сообщений. 4 часа

Исследование цифровой фильтрации сигналов принимаемых на фоне помех.


3. Синтез цифровых фильтров. 4часа.

Изучение способов синтеза цифровых фильтров


4. Методы цифрового спектрального анализа. 4часа.

Изучение методов цифрового спектрального анализа


5. Образовательные технологии


В процессе изучения дисциплины используются:

• раздаточный материал для изучения лекционного материала;

• учебный материал в электронном виде;

• контрольные программы по курсу для подготовки к сдаче семестровой аттестации и экзамена;

• программное обеспечение в соответствии с содержанием дисциплины;


6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.


6.1. Перечень заданий для самостоятельной работы и проведения текущего контроля.


Примеры задач
  1. Даны две последовательности

    ,

    .

Найдите: нормы , ; скалярное произведение ; угол между и ; расстояние .
  1. Найдите z-образ последовательности . Постройте нуль-полюсную диаграмму, отобразите область сходимости.



  1. Пусть и – векторы единичной нормы в действительном пространстве со скалярным произведением. Покажите, что векторы и взаимно ортогональны.
  2. Найдите последовательность, соответствующую z-образу

    , .


6. 2. Перечень примерных тем курсовых работ.


Синтезируйте цифровой согласованный фильтр для сигнала, заданного в таблице. Сигнал наблюдается на фоне белого гауссовского шума с нулевым математическим ожиданием и дисперсией . Для синтезированного фильтра:
    • рассчитайте и постройте график исходного сигнала;
    • определите импульсную характеристику фильтра, постройте ее график;
    • определите передаточную функцию фильтра;
    • рассчитайте и постройте АЧХ и ФЧХ фильтра;
    • рассчитайте и постройте графики модуля и аргумента спектральной плотности исходного сигнала;
    • найдите автокорреляционную функцию исходного сигнала, рассчитайте и постройте ее график;
    • определите аналитическое выражение отклика согласованного фильтра, получаемого при воздействии на его вход исходного сигнала, отобразите его на графике;
    • рассчитайте методом быстрой свертки отклик согласованного фильтра, получаемый при подаче на его вход заданного сигнала; сравните полученный результат с результатами расчетов, полученных в предыдущем пункте;
    • найдите отношение сигнал/шум на входе и выходе согласованного фильтра.


6.3. Перечень вопросов к промежуточной аттестации.


Вопросы к экзамену

  1. Методы спектрального анализа. Параметрические и непараметрические методы анализа. Периодограммный и коррелограммный методы. Параметрические модели случайных процессов: авторегрессии (АР), скользящего среднего (СС), авторегрессии-скользящего среднего (АРСС). Уравнения Юла-Уолкера. Спектральное оценивание методом линейного предсказания.
  2. Типовые алгоритмы цифровой обработки сигналов. Цифровой согласованный фильтр. Интерполяция и децимация дискретных сигналов. Перенос спектра дискретного сигнала. Формирование сигнала с одной боковой полосой. Цифровая демодуляция сигналов.
  3. Многомерные последовательности. Элементарные двумерные последовательности. Периодические последовательности.
  4. Многомерные системы. Линейные многомерные системы. Инвариантные к сдвигу многомерные системы. Линейные инвариантные к сдвигу многомерные системы. Представление многомерных ЛИС-систем импульсной характеристикой. Двумерная свертка и ее свойства. Разделимые многомерные ЛИС-системы. Устойчивые многомерные системы. Устойчивые многомерные ЛИС-системы.
  5. Многомерное z-преобразование. Область сходимости многомерного z-преобразования. Свойства двумерного z-преобразования. Связь условия устойчивости двумерных ЛИС-систем с областью сходимости z-преобразования их импульсных характеристик.
  6. Многомерное преобразование Фурье и его свойства. Теорема Парсеваля.
  7. Дискретизация непрерывных двумерных сигналов. Связь спектральных плотностей непрерывного и дискретизированного сигналов. Условие точного восстановления непрерывного сигнала.
  8. Многомерное дискретное преобразование Фурье и его свойства. Циклический сдвиг и циклическая свертка. Связь циклической и линейной свертки. Вычислительная сложность двумерного ДПФ.
  9. Многомерные рекурсивные системы. КИХ- и БИХ-системы. Рекурсивная вычислимость. Передаточная функция многомерной рекурсивной системы. Условие устойчивости многомерных рекурсивных систем. Диаграмма корней.
  10. Многомерные случайные последовательности. Полное вероятностное описание многомерных случайных последовательностей. Однородные и изотропные многомерные случайные последовательности. Моментные характеристики многомерных случайных последовательностей. Математическое ожидание, средняя мощность, дисперсия, корреляционная функция, ковариационная функция, спектральная плотность мощности. Воздействие однородных случайных последовательностей на ЛИС-системы.
  11. Синтез многомерных цифровых фильтров. Методы синтеза КИХ-фильтров: метод взвешивания, метод трансформации, метод быстрой свертки. Секционирование свертки. Методы реализации двумерных БИХ-фильтров: прямая форма, каскадная форма, параллельная форма, итерационный метод реализации.
  12. Методы оптимального квантования. Оптимальное квантование с минимальным искажением. Оптимальное квантование равномерно распределенных случайных величин. Оптимальное квантование с ограниченной энтропией.
  13. Цифровая обработка пространственно-временных сигналов.
  14. Цифровая обработка речевых сигналов. Модели речевых сигналов. Упрощенная математическая модель речеобразования. Кратковременное преобразование Фурье и его свойства. Вокодеры. Гомоморфная обработка речевых сигналов.
  15. Цифровая обработка сигнала в системах сотовой связи.
  16. Цифровые сигнальные процессоры, их архитектура и классификация. Семейства цифровых сигнальных процессоров. Реализация типовых алгоритмов ЦОС на ЦСП.
  17. Перспективы развития систем на основе цифровой обработки сигналов.


7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины


а) основная
  1. Васюков В.Н. Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры в системах подвижной радиосвязи: учебник / В.Н. Васюков. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 292 с.
  2. Васюков В.Н. Цифровая обработка сигналов: сборник задач и упражнений для студентов вузов / В.Н. Васюков, Д.В. Голещихин. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. – 40 с.
  3. Голд Б. Цифровая обработка сигналов / Б. Голд, Ч. Рейдер. – М.: Сов. радио, 1973. – 368 с.
  4. Гольденберг Л.М. Цифровая обработка сигналов / Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. – М.: Радио и связь, 1990. – 256 с.
  5. Гольденберг Л.М. Цифровая обработка сигналов: справочник / Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. – М.: Радио и связь, 1990. – 256 с.
  6. Марпл-мл. С. Цифровой спектральный анализ и его приложения / С. Марпл-мл. – М.: Мир, 1990.
  7. Оппенгейм А.В. Цифровая обработка сигналов / А.В. Оппенгейм, Р.В. Шафер – М.: Связь, 1979. – 416 с.
  8. Применение цифровой обработки сигналов / Под ред. А. Оппенгейма. – М: Мир, 1980.
  9. Рабинер Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л. Рабинер, Б. Гоулд. – М.: Мир, 1978. – 848 с.

10. Рабинер Л. Цифровая обработка речевых сигналов / Л. Рабинер, Р.В. Шафер. – М.: Радио и связь, 1981.


б) дополнительная литература:
  1. Айфичер Э.С. Цифровая обработка сигналов: практический подход / Э.С. Айфичер, Б.У. Джервис. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. – 992 с.
  2. Васюков В.Н. Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры в системах подвижной радиосвязи: рабочая программа и контрольные задания / В.Н. Васюков, Д.В. Голещихин. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. – 38 с.
  3. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов / А.Б. Сергиенко. – СПб.: Питер, 2002. – 608 с.


8. Материально-техническое обеспечение дисциплины:


Персональные компьютеры – не менее 0,5 шт. на студента, объединенные в локальную сеть