《随机信号处理》课程设计
随机信号处理实验报告讲诉
随机信号处理实验报告目录一、实验要求： (3)二、实验原理： (3)2.1 随机信号的分析方法 (3)2.2 随机过程的频谱 (3)2.3 随机过程的相关函数和功率谱 (4)（1）随机信号的相关函数： (4)（2）随机信号的功率谱 (4)三、实验步骤与分析 (5)3.1实验方案 (5)3.2实验步骤与分析 (5)任务一：（s1 变量）求噪声下正弦信号的振幅和频率 (5)任务二：（s1 变量）求噪声下正弦信号的相位 (8)任务三：（s1 变量）求信号自相关函数和功率谱 (11)任务四：（s变量）求噪声下信号的振幅和频率 (14)任务五：（s变量）求信号的自相关函数和功率谱 (17)3.3实验结果与误差分析 (19)（1）实验结果 (19)（2）结果验证 (19)（3）误差分析 (21)四、实验总结和感悟 (22)1、实验总结 (22)2、实验感悟 (23)五、附低通滤波器的Matlab程序 (23)一、实验要求：（学号末尾3，7）两个数据文件，第一个文件数据中只包含一个正弦波，通过MA TLAB 仿真计算信号频谱和功率谱来估计该信号的幅度，功率，频率和相位？对第二个文件数据估计其中正弦波的幅度，功率和频率？写出报告，包含理论分析，仿真程序及说明，误差精度分析等。
第一文件调用格式load FileDat01_1 s1，数据在变量s1中；第二文件调用格式load FileDat01_2 s ，数据在变量s 中。
二、实验原理：2.1 随机信号的分析方法在信号与系统中，我们把信号分为确知信号和随机信号。
其中随机信号无确定的变化规律，需要用统计特新进行分析。
这里我们引入随机过程的概念，所谓随机过程就是随机变量的集合，每个随机变量都是随机过程的一个取样序列。
随机过程的统计特性一般采用随机过程的分布函数和概率密度来描述，他们能够对随机过程作完整的描述。
但由于在实践中难以求得，在工程技术中，一般采用描述随机过程的主要平均统计特性的几个函数，包括均值、方差、相关函数、频谱及功率谱密度等来描述它们。
《随机信号分析与处理》教学大纲
《随机信号分析与处理》教学大纲（执笔人：罗鹏飞教授学院：电子科学与工程学院）课程编号：070504209英文名称：Random Signal Analysis and Processing预修课程：概率论与数理统计、信号与系统、数字信号处理学时安排：60学时，其中讲授54学时，实践6学时学分：3一、课程概述（一）课程性质地位本课程是电子工程、通信工程专业的一门学科基础课程。
该课程系统地介绍随机信号的基本概念、随机信号的统计特性分析方法以及随机信号通过系统的分析方法；介绍信号检测、估计、滤波等信号处理理论的基本原理和信息提取方法。
其目的是使学生通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生运用随机信号分析与处理的理论解决工程实际问题的能力，提高综合素质，为后续课程的学习打下必要的理论基础。
本课程是电子信息技术核心理论基础。
电子信息系统中的关键技术是信息获取、信息传输、信息处理，这些技术的理论基础就是随机信号的分析、检测、估计、滤波等理论，这正是本课程的主要内容。
因此，本课程内容是电子信息类应用型人才知识结构中不可或缺的必备知识。
二、课程目标（一）知识与技能通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理基本概念和基本分析方法。
内容包括：1.理解和掌握随机过程基本概念和统计描述；2.掌握随机过程通过线性和非线性系统分析方法3.理解和掌握典型随机过程的特点及分析方法；4.掌握参数估计的概念、规则和性能分析方法；5.掌握信号检测的概念、规则和性能分析方法；6.掌握高斯白噪声中最佳检测器的结构和性能分析。
通过本课程的学习，要达到的能力目标是：1.具有正确地理解、阐述、解释生活中的随机现象的能力，即培养统计思维能力；2.运用概率、统计的数学方法和计算机方法分析和处理随机信号的能力；3.初步具备雷达、通信、导航等技术领域的信号处理系统的分析、设计、仿真的科学研究能力；4.培养自主学习能力；5.培养技术交流能力（包括论文写作和口头表达）；6.培养协作学习的能力；（二）过程与方法依托“理论、实践、第二课堂”三个基本教学平台，通过课堂教学、概念测试、课堂研讨、案例研究、作业、实验、课程论文、网络教学等多种教学形式，采用研究型、案例式、互动研讨、基于团队学习、基于MATLAB的教学以及基于多媒体的教学等多种教学方法和手段，使学生加深对随机信号分析与处理的基本概念、基本原理以及应用的理解，并使学生通过自主学习、小组作业、案例研究、实验、课题论文等主动学习形式，培养自学能力和协同学习的能力，使学生不仅获得知识、综合素质得到提高。
随机信号分析与处理简明教程教学设计
随机信号分析与处理简明教程教学设计一、教学目标1.理解随机信号的定义和特征，掌握随机变量、随机过程的概念及其常用分布类型。
2.掌握随机信号的性质分析方法，包括自相关函数、功率谱密度、自谱密度等。
3.掌握随机信号的常见处理方法，包括滤波、采样、信号平均等。
4.能够利用 Matlab等软件对随机信号进行仿真和分析。
二、教学内容1. 随机信号的基本概念•随机信号的定义和分类•随机变量的概念及其常用分布类型•随机过程的概念及其常用分布类型2. 随机信号的性质分析•自相关函数与互相关函数的定义和性质•自谱密度与互谱密度的定义和性质•功率谱密度的定义和性质•序列平稳性和宽平稳性3. 随机信号的处理方法•滤波和降噪•采样与重构•信号平均和时间平均4. 随机信号的仿真和分析•Matlab随机信号仿真工具箱的使用•随机信号的仿真实例分析三、教学方法本课程采用“理论讲解+实践操作”的教学方法。
其中，理论讲解和案例分析以讲授为主，通过引导学生发散思维和解决实际问题，形成深度探讨和广度交流。
实践操作部分，将主要通过实验、仿真等方式进行讲授，在操作过程中梳理和总结理论知识。
具体教学方法如下：1.现场讲解：以PowerPoint为主，讲解随机信号相关的理论知识。
2.实践操作：在 Matlab软件环境下，模拟随机信号的性质分析过程，进行实验验证。
3.讨论互动：学生就实验结果进行分析、解释，提出问题和质疑，并进行深入探究和解决问题。
4.实例分析：以工程实际问题为案例，引导学生通过分析和实践来解决问题。
四、教学评估教学评估通过考核学生综合理解和实战练习能力来进行。
具体考核方式如下：1.期中考试：主要测试学生掌握的理论知识。
考试时间为90分钟，总分100分。
占总成绩的30%。
2.实验作业：通过对所学实验进行分析，编写程序进行仿真测试，对实验结果进行分析解释，以及撰写实验报告等方式来评估学生的学习成果。
占总成绩的40%。
3.期末考试：考查学生的理论知识和实际应用能力。
“随机信号分析与处理”课程案例式教学的实践
我国许多高校都在积极 开展案例式教 学的研 究与实践 ， 我校“ 随机信号分析与处理 ” 课程组在这 方面作了很多探索 与研 究 ， 形成 了“ 以科研 成果为 素材 ， 以课堂教学为主线 ， 以互 动教学为基本 内容” 的教 学模 式 。这 种 教 学 模 式 突 出 了 学 生 的 学 习 主
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌｐ ａ ｔ ｅ ｉ ａ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ｉ ｈ ｕ ｅ ｓ ｉ ｎ ｉ ｃ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｒ ｄ ｃ ｓ ｏ ｅ ｓ ｃ ｅ ｓｕ ｒ ｃｉ ｎ ｃ ｓ － ｃ ｉ ｇ ｗｈ ｃ ｓ ｃｅ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｃ ｅ ｉ ｆ ｏ ａ ｈ ａ ｅ ， ｌ ｓｒ ｏ ｔａ ｈ ｎ ｓｔ ｅ ｃｕ ｎ ｔｒ ｏ ｓ ｔ ｅ ｃ ｓ ｃａ ｓｏ ｍ ｅ ｃ ｉｇ ａ ｈ ｌ ｅａ ｄ ｉ ｅ ｃ ｍｍｕ ｉｎ ａ ｅ ｂ ｓ ．Ｔ ｉ ｔａ ｈ ｎ ｄ ｉｅ ｒ ｒｍｉ ｎ ｎ ｏ ｓｔ ａ ｅ ｈ ｓ ｅ ｃ ｉ ｇ ｍｏ ｅｇ ｖ ｓｍｏ ｅｐ ｏ － ｈ ｎ ｎ ｅ ｔ ｔ ｄ ｎ ｓ ａ ｄ ｒ ａｉｅ ｈ ｏ ｌ ｈ ｔ ｏ ｒｅ ｉ ｕ ｅ ｒｃ ｌ ｖ ｔ ｇ ｓｕ ｅ ｔ ｉ ｎ ｖ ｔ ｅ ｉ ｅ ｎ ｂ ｌ ｙ ．Ｔ ｉ ｅ ｃ ｏ ｓ ｅ ｔ ｎ ｅ ｌ ｓｔ ｅ ｇ ａ ａ ｕ ｓ ｓ ｓ ｄ ｆ ｕｔ ａｉ ｔ ｄ ｎ ｓ ｎ ｏ ａｉ ｄ ａ ａ ｄ ａ ｉ ｔ ｕ ｚ ｔ ｃ ｏ ｉ ｎ ｖ ｉ ｈｓ ｔａ ｈ ｎ ｄ ｓｐ ｏ ｅ ｏ ｂ ｅ ｙ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅ ｃ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｖ ｒ ｆ ｃｉ ． ｖ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｃ ｓ — ａ ｈ ｎ ；ｅ ｔ ｔ ｎ；ｅ ｔ ｃ ｒ ｃ ｌｒｒ ｓ ａ ｃ ｙ ｒ ｓ ａ ｅ ｔ ｃ ｉ ｇ ｓｉ ｉ ｅ ｍａ ｏ ｘ ｒ ｕ ｒ ｕ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｉ
通信原理教案_ch3_随机信号处理
系部：信电学院任课教师：
课时安排：理论2课时
时刻求得，但t1是任意的，所以它是时间的函数。
协方差函数
2. 平稳随机过程
平稳随机过程的方差为
由此可见平稳随机过程的数学期望和方差均与时间无关；它的自相关函数只与时间间隔有关，即
⎧=|)(|m t X E
4. R(∞)为X(t)的直流功率：R(∞)=E2[X(t)]
5. R(0)-R(∞)为X(t)的交流功率：R(0)-R(∞)=σ2
2.4 平稳随机过程通过线性系统
1. Y(t)的数学期望
自相关函数只依赖于时间间隔，而与时间起点无关。
基于1、2两点，此时输出过程是宽平稳的。
称之为一维正态分布的随机变量。
函数的定义为：
2.6 窄带随机过程窄带系统是指通带宽度∆f<<f c，。
《随机信号分析与处理》课程案例式教学实践探索
【 ＯｘｏｄＲ．．ａｇ ａｅＬ ａ ｉｇＳｒ ｅｉ ： ｈｔ ｖｒ ａｈ ｒ ２ ｆ ， ＬＬｎ ｕｇ ｅｒ ｎ ｔ ｔｇ ｓｗ ａ ｅ ｅ ｔ ｃｅ ］ ｒ ｎ ａ ｅ ｙｅ
ｓ ｕ ｄ ｋｎ ｗ ． Ｎ ｅ Ｙ ｏ ｋ：Ｎ ｅ ｈｏ ｌ ｏ ｗ ｒ ｗｂｕ ｙ Ｈ ｏｕ ｅ１ ０． ｒ ｓ ．９９
说 ， 言能力 ， 语 即能说 、 出合乎语 法规则 的句子 并不 写 等同于交 际能力 ，交 际能力更多 的体现 于在特定 的语 言环境下能够运用语言知识 到达交 际的 目的能力 。 认知是心理 活动的一个方面 ，和心理 活动的其它 方面 ， 如态 度 、 绪和情感 一样 ， 情 都可能 成为影 响学 习 者语 言交 际的心理 障碍 ，而 以上讨论 的两 种情况便是 对 口语学 习认识 的偏差所造成的。学习者的思想观念 、 认识 制约学 习行 为和学习策略选择 ；而行 为和策略又 决定 学习效 果。这 样认识 偏差严重影 响学 习者进行 口 语 练习的积极性 ， 结果是正常 的 口头交 际难 以展开 ， 直 接影 响影 响学习者学习方法 的选择 和学 习效果 。学 习 者的 口语能力也就一直处于停滞不前 的状况 。 以 ， 所 大
关键词 ： 学改革， 教 案例教 学法，Ｐ 教 学法， ＬＣ 随机信号分析与处理 中图分类号 ： ４ Ｇ６ ２
一
．
文章编号 ：６ ４ ９ ２ （０ ２ ０ — １ ８ ０ １ ７ — ３４ ２ １ ）６ ０ ４ — ２
文献标识码 ： Ａ
、
引 言
果。
《 随机信号分 析与处 理》 电子科学 与技术 、 是 信息 与通信工程各专业 的重点专业基 础课 。它研究随机变
化过程 的规律性 ， 主要 内容包括 ： 其 概率论与 随机过程 基本概念 、 平稳 随机过程 及其遍 历性 、 功率谱密 度 、 线 性系统对随机信号 的响应 、 窄带 随机过程 、 随机信号通
《随机信号分析》课程教学大纲
《随机信号分析》教学大纲课程代码：ABJD0633课程中文名称:随机信号分析课程英文名称：RandomSigna1Ana1ysis课程性质：选修课程学分数：2课程学时数：32授课对象：电子信息工程本课程的前导课程：概率论、信号与系统、数字信号分析一、课程简介《随机信号分析》课程是电子信息类、自动控制类、检测技术类专业本科生必修的一门重要的专业基础课。
它是一门研究随机信号规律性的课程。
近年来，随着现代通讯和信息理论的飞速发展，对随机信号的研究已渗透到的各个科学技术领域，随机信号的处理是现代信号处理的重要理论基础和有效方法之一。
《随机信号分析》课程已成为相关学科重要的学科基础课。
本课程作为一门专业基础课，在整个专业知识结构中起着承上启下的作用。
本课程的培养目标是：面向新世纪专业人才培养的要求，紧跟当代电子信息领域内技术的发展。
课程旨在通过各种教学环节，使学生掌握扎实的基础理论知识和科学的思维方法；培养学生解决问题、分析问题的能力，使本科生既有追踪当代科技前沿的理论功底，又有解决当前工程技术问题的能力。
二、教学基本内容和要求（一）随机变量课程教学内容：随机变量要点回顾；随机变量的特征函数；随机信号实用分布律课程的重点、难点：本章重点：随机变量的分布函数与分布密度、随机变量的函数。
本章难点：随机变量的特征函数。
课程教学要求：了解随机信号分析的基本概念、学科体系、相关技术以及其应用现状和发展趋势，掌握随机变量函数的分布、特征函数概念。
（二）从随机变量到随机过程课程教学内容：从随机变量到随机过程；平稳随机过程和各态历经过程；平稳随机过程的功率谱及高阶谱；高斯过程与白噪声；随机序列课程的重点、难点：本章重点：随机过程的基本概念及定义、平稳随机过程、随机过程的联合分布和互相关函数、随机过程的功率谱密度。
本章难点：随机过程的联合分布和互相关函数、随机过程的功率谱密度。
课程教学要求：熟练掌握根据随机过程的具体形式，学会求它的概率分布及各种数字特；熟练掌握已知随机过程的表达式判断该过程是否具有平稳性、遍历性；有图示的函数曲线或者给定的数学表达式，判定其是否是平稳随机过程的正确的相关函数曲线或表达式；掌握对于平稳随机过程，计算它的相关函数和相关时间；熟练掌握平稳过程的自相关函数与功率谱密度之间、联合平稳随机过程的互相关函数与互谱密度之间的关系，知其一可求其二,并能求出平均功率、互功率；熟练掌握功率谱密度、互谱密度的定义、性质及应用。
随机信号处理教程课程设计
随机信号处理教程课程设计一、背景介绍和目标随机信号处理是现代信号处理学科中的重要分支之一。
本课程设计的目的是帮助学生深入理解随机信号的基本概念和处理方法，并通过实践掌握随机信号处理的方法和技巧。
对于学习随机信号处理的本科生和研究生来说，本课程设计是一个非常有帮助的教学资源。
二、教学内容本课程设计包括以下内容：2.1 随机变量在这一部分中，我们将讨论随机变量及其概率密度函数、累积分布函数、期望值和方差等基本概念。
我们还将介绍几种常见的随机变量分布，例如正态分布、均匀分布和伽玛分布。
2.2 随机过程在这一部分中，我们将介绍随机过程的基本概念和性质。
我们将讨论随机过程的均值、自相关函数、功率谱密度等重要概念，并介绍几种常见的随机过程模型，例如白噪声过程、自回归过程和移动平均过程等。
2.3 随机信号的数字处理在这一部分中，我们将介绍随机信号的数字处理方法。
我们将讨论数字滤波器的设计和实现，以及基于小波变换的信号分析方法。
我们还将介绍常见的随机信号处理应用，例如信号压缩和信号降噪等。
2.4 随机信号的实际应用在这一部分中，我们将介绍随机信号处理在实际应用中的应用。
我们将探讨几个具体的应用案例，例如通信系统中的随机信号处理、医学图像处理中的随机信号处理等。
三、课程设计要求•学生需要掌握课程设计中介绍的随机信号处理基本概念和方法。
•学生需要使用MATLAB等数字信号处理工具完成相关的数字处理实验，并撰写实验报告。
•学生需要参与课堂讨论及小组研讨，与同学分享学习成果和互相提供帮助。
四、课程设计评分标准•实验报告：40%•课堂表现：30%•课程作业：20%•项目演示：10%五、推荐参考书目•刘禹，数学物理方法在信号与系统中的应用，机械工业出版社。
•巴特勒，数字滤波器设计，机械工业出版社。
•马拉多尼亚，小波变换及其在信号处理中的应用，机械工业出版社。
六、总结本课程设计旨在帮助学生深入理解随机信号处理的基本概念和处理方法，并掌握相关的数字处理技巧。
随机信号处理实验报告二
实验二 随机信号处理的工程编程实现030841103 钱进红一、实验目的1、熟悉各种随机信号分析及处理方法。
2、掌握运用MATLAB 中的统计工具包和信号处理工具包绘制概率密度的方法 二、实验原理 1平滑滤波平滑滤波可以与中值滤波结合使用，对应的线性平滑器可以仅仅用低阶的低通滤波器（如果采用高阶的系统，则将抹掉信号中应该保存的不连续性）。
2、IIR 数字滤波器设计原理利用双线性变换设计IIR 滤波器（只介绍巴特沃斯数字滤波器的设计），首先要设计出满足指标要求的模拟滤波器的传递函数)(s H a ，然后由)(s H a 通过双线性变换可得所要设计的IIR 滤波器的系统函数)(z H 。
3、协方差设两个随机变量X 和Y ，定义： 为X 和Y 的协方差。
其相关函数为：)()(),cov(Y D X D Y X rxy=由此可见协方差的相关性与X 和Y 是密切相关的，表征两个函数变化的相似性4、互相关互相关函数定义为：如果X （t ）与Y （t ）是相互独立的，则一定是不相关的。
反之则不一定成立。
它是两个随机过程联合统计特性中重要的数字特征。
5、频率响应反映仪器对频率动态反应的重要参数。
时间序列经过滤波处理后，原来序列中各种频率振动的振幅会受到削弱。
各种频率振动过滤前后振幅之比值称为频率响应。
它反映输出信号随输入信号的频率变化而变化的情况。
6、白噪声的检测与分析白噪声信号是一个均值为零的随机过程，任一时刻是均值为零的随机变量。
而服从高斯分布的白噪声即称为高斯白噪声。
三、实验内容基于matlab 的随机语音信号的平滑滤波、IIR 高通/低通/带通/带阻滤波、概率密度、互相关、最大似然估计、产生白噪声并求其平均功率谱密度及自相关、求混合噪声自相关及平均功率谱密度。
四、实验结果及分析 1.平滑滤波由图知，经过平滑滤波后，原始信号的峰值变化减小了，信号的频谱变得平滑了很多。
说明平滑滤波对信号具有很好的平滑效果。
随机信号分析与处理简明教程教学设计 (2)
随机信号分析与处理简明教程教学设计一、引言随机信号分析与处理是信息科学中的一个重要领域，广泛应用于信号处理、通信、控制、成像、金融、医学工程等领域。
作为一名教育工作者，了解随机信号分析与处理的知识，并且能够将其教导给学生，是非常必要的。
因此，本文将为大家介绍如何设计一堂随机信号分析与处理的简明教程。
二、教学目标本课程的教学目标是：1.了解随机信号的基本概念和统计特性；2.掌握常见的随机信号生成方法；3.了解常用的随机过程模型，如高斯过程、马尔可夫过程和泊松过程；4.学会对随机信号进行分析和处理，如分布函数拟合、功率谱密度估计、自相关和互相关分析等。
三、教学内容3.1 随机信号的基本概念和统计特性讲解内容：1.随机信号的概念和定义；2.随机过程的定义和性质；3.随机变量、概率、期望和方差的定义和计算方法。
教学重点：理解并掌握随机信号的概念、随机过程的定义和性质，以及随机变量、概率、期望和方差的计算方法。
3.2 随机信号的生成方法讲解内容：1.噪声信号的定义和分类；2.噪声信号的生成方法；3.随机过程的生成方法，如白噪声过程、随机游走过程等。
教学重点：理解并掌握噪声信号的定义和分类，以及常见的随机过程生成方法。
3.3 随机过程模型讲解内容：1.常用的随机过程模型，如高斯过程、马尔可夫过程和泊松过程；2.随机过程的统计特性，如平均值、自相关和功率谱密度。
教学重点：理解并掌握常用的随机过程模型和其统计特性。
3.4 随机信号分析与处理讲解内容：1.随机信号的分布函数拟合；2.随机信号的功率谱密度估计；3.随机信号的自相关和互相关分析。
教学重点：掌握随机信号分析与处理的方法和技巧。
四、教学方法本课程的教学方法包含以下几种：1.课堂讲解：讲解随机信号的基本概念和统计特性、常见的随机信号生成方法、随机过程模型以及随机信号分析与处理的方法和技巧；2.实验演示：使用MATLAB等工具演示随机信号的生成和分析过程；3.提问答疑：通过提问答疑的方式，检验和加强学生的理解能力。
《随机信号分析与处理》教学大纲
《随机信号分析与处理》教学大纲（执笔人：罗鹏飞教授学院：电子科学与工程学院）课程编号：070504209英文名称：Random Signal Analysis and Processing预修课程：概率论与数理统计、信号与系统、数字信号处理学时安排：60学时，其中讲授54学时，实践6学时学分：3一、课程概述（一）课程性质地位本课程是电子工程、通信工程专业的一门学科基础课程。
该课程系统地介绍随机信号的基本概念、随机信号的统计特性分析方法以及随机信号通过系统的分析方法；介绍信号检测、估计、滤波等信号处理理论的基本原理和信息提取方法。
其目的是使学生通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生运用随机信号分析与处理的理论解决工程实际问题的能力，提高综合素质，为后续课程的学习打下必要的理论基础。
本课程是电子信息技术核心理论基础。
电子信息系统中的关键技术是信息获取、信息传输、信息处理，这些技术的理论基础就是随机信号的分析、检测、估计、滤波等理论，这正是本课程的主要内容。
因此，本课程内容是电子信息类应用型人才知识结构中不可或缺的必备知识。
二、课程目标（一）知识与技能通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理基本概念和基本分析方法。
内容包括：1.理解和掌握随机过程基本概念和统计描述；2.掌握随机过程通过线性和非线性系统分析方法3.理解和掌握典型随机过程的特点及分析方法；4.掌握参数估计的概念、规则和性能分析方法；5.掌握信号检测的概念、规则和性能分析方法；6.掌握高斯白噪声中最佳检测器的结构和性能分析。
通过本课程的学习，要达到的能力目标是：1.具有正确地理解、阐述、解释生活中的随机现象的能力，即培养统计思维能力；2.运用概率、统计的数学方法和计算机方法分析和处理随机信号的能力；3.初步具备雷达、通信、导航等技术领域的信号处理系统的分析、设计、仿真的科学研究能力；4.培养自主学习能力；5.培养技术交流能力（包括论文写作和口头表达）；6.培养协作学习的能力；（二）过程与方法依托“理论、实践、第二课堂”三个基本教学平台，通过课堂教学、概念测试、课堂研讨、案例研究、作业、实验、课程论文、网络教学等多种教学形式，采用研究型、案例式、互动研讨、基于团队学习、基于MATLAB的教学以及基于多媒体的教学等多种教学方法和手段，使学生加深对随机信号分析与处理的基本概念、基本原理以及应用的理解，并使学生通过自主学习、小组作业、案例研究、实验、课题论文等主动学习形式，培养自学能力和协同学习的能力，使学生不仅获得知识、综合素质得到提高。
随机信号分析第四版课程设计
随机信号分析第四版课程设计1. 课程设计概述本次课程设计旨在帮助学生深入理解随机信号分析的基本概念、理论和方法，并能够通过计算机仿真和实验验证这些理论。
课程设计主要包括以下内容：1.基础知识：随机变量、随机过程、功率谱密度等基本概念；2.随机信号的特性分析：自相关函数、互相关函数、功率谱等；3.随机信号的数字处理：抽样、量化、编码等；4.随机信号的数字信号处理：滤波、谱分析、抽样定理等；5.实验与仿真：基于MATLAB或Python进行随机信号分析的计算机仿真与实验。
通过本次课程设计，学生将掌握随机信号分析的基本方法和技能，能够运用随机信号分析在通信、信号处理、控制等领域进行科学研究和技术应用。
2. 课程设计要求2.1 随机信号分析模型设计根据本课程设计要求，学生需要在MATLAB或Python中设计模拟随机信号，包括高斯白噪声、随机振荡信号、随机脉冲序列、随机步进序列、随机序列等多种类型的随机信号。
学生需要通过编程计算随机信号的特性参数，包括自相关函数、互相关函数、功率谱密度、平均功率等，并分析不同类型随机信号特征参数的差异。
2.3 数字信号处理和仿真学生需要设计一定的数字信号处理方法，包括滤波、谱分析、抽样定理等，并通过MATLAB或Python进行仿真，验证数字处理方法的有效性。
2.4 实验验证学生需要通过实验验证所设计的随机信号分析模型和数字信号处理方法的有效性，并撰写实验报告，进行分析和总结。
3. 设计思路3.1 随机信号模型设计随机信号的模型设计是本次课程设计的重点内容。
学生需要充分理解不同类型随机信号的特点和特性，通过MATLAB或Python编程设计不同类型的随机信号模型，并对随机信号进行可视化展示，从而加深对随机信号的理解和认识。
随机信号的特性分析是本次课程设计的核心内容。
学生需要通过编程计算不同类型随机信号的特性参数，并分析不同类型随机信号特征参数的差异。
3.3 数字信号处理和仿真学生需要设计一定的数字信号处理方法，包括滤波、谱分析、抽样定理等，并通过MATLAB或Python进行仿真，验证数字处理方法的有效性。
《随机信号分析与处理》课程学习指导
《随机信号分析与处理》课程学习指导一、课程发展的简要历史早上世纪50年代末，国防科学技术大学的前身哈尔滨军事工程学院的无线电系就开设有《噪声中的无线电理论》，进入上世纪70年代末，国防科学技术大学原电子技术系为77级本科生开设有《统计无线电理论》、《信号检测与估计》两门课程，是电子工程、通信工程和信息工程专业的专业基础课，也是当时的研究生入学考试课程。
进入上世纪九十年代，随机过程的应用范围扩大，不仅局限于无线电系统，所以将《统计无线电》的名称改为《随机信号分析》，2002年，两门课程整合成《随机信号分析与处理》，课时80学时，2009年压缩成60学时。
该课程一直是电子信息类专业的重要基础课程之一。
70年代末-90年代初50-70年代90年代初-2001年2009-至今 图1：课程发展历史二、课程学习的重要性学过了《信号与系统》、《数字信号处理》的课程，为什么还要学习《随机信号分析与处理》的课程？这是因为，前两个课程介绍的是确定性信号的分析与处理，这在实际中，我们遇到的绝大部分信号都是随机信号。
这些信号的变化规律是不确定的，不能用数学表达式精确地进行描述。
如雷达接收机的噪声信号、各类通信信号、被动声纳记录的信号、温度变化数据、地震信号等，这些信号的产生存在很多不确定性。
在通信系统中，通信信号在信道传播中会叠加上信道噪声，通信接收机的处理对象是受到信道噪声污染的信号-即随机信号，要最佳地提取有用信息，就需要对噪声和信号的特性进行深入的了解，才能有效地提取有用信息，只有掌握了随机信号分析与处理的基础理论和基本方法，才能设计出最佳的处理系统，满足工程技术领域应用的需要。
对此类信号的基本分析与处理方法的学习，是本门课程目的。
再比如雷达系统，对于典型的脉冲雷达，雷达发射周期性脉冲串信号，遇到目标后会产生回波信号，雷达接收到回波信号以后，经过放大和信号处理，在接收机的输出端可以看到回波信号，由于接收机内部噪声的存在，以及周围环境的一些干扰也会产生一些噪声，使得雷达接收机接收到的并不是清晰的回波信号波形，而是信号和噪声的混合波形，对于雷达信号的处理，存在两个方面的主要问题，（1）如何从回波信号和噪声的混合波形中检测到雷达回波信号，这是一个信号检测问题，如果检测到了信号，那末也就意味着发现了目标；（2）检测到目标后，如何确定雷达与目标之间的距离，雷达与目标之间的距离是通过回波到达的时间反映出来的，要确定雷达与目标的距离，就需要估计雷达回波到达时间，回波到达时间是信号的一个参数，这是一个信号参数的估计问题。
随机信号处理教学文本
随机信号处理教学文本随机信号处理教学大纲课程名称：随机信号处理学时：45学时开课学期：第六学期适用专业：电子信息工程、电子科学与技术课程类别：选修课程性质：专业基础课先修课程：数字信号处理、概率论与数理统计、数字电路、计算机原理教材：《随机信号处理》张玲华，郑宝玉著清华大学出版社2003年9月第一版(一)本课程的地位、性质和任务随机信号是客观世界中普遍存在的一类信号，对其特性的深入理解以及掌握相应的分析与处理方法，对电子信息工程专业的学生是非常重要的。
本课程是电子信息工程、信息对抗技术专业的本科生掌握现代电子技术必备的一门学科基础课。
学习本课程的目的在于掌握信号统计分析与处理的理论和方法，通过学习，具备一定的随机信号分析和处理的能力，为以后专业课学习打下基础。
(二)课程教学的基本要求：通过该课程的学习，要求学生理解随机信号的基本概念，掌握随机信号的基本理论和分析处理方法，为学习“统计信号处理”或“信号检测与估值”等后续课程以及将来的发展奠定坚实的基础。
(三)课程主要内容及学时分配：第1章绪论(2学时)要求了解数字信号处理的基本概念，学科概貌，DSP的基本组成、特点等。
主要包括下面几部分内容：1.1 数字信号处理的基本概念1.2 数字信号处理的学科概貌（研究内容）1.3 数字信号处理系统的基本组成1.4 数字信号处理的特点1.5 本课程的特点第1章数字信号处理基础（10学时）要求掌握离散时间信号系统相关概念、数字滤波器的结构等内容。
主要包括下面几部分内容：1.1 离散时间信号系统1.2 数字滤波器的结构第2章随机信号的特性及其估计（10学时）要求掌握随机过程基础、估计的质量评价、相关函数、功率谱、白噪声与谐波过程。
主要包括下面几部分内容：2.1 随机过程基础2.2 估计的质量评价2.3 均值、方差、自相关函数的估计2.4 相关函数与功率谱2.5 白噪声过程与谐波过程第3章平稳过程的线性模型（10学时）要求掌握有理分式，平稳随机信号通过线性系统的定理，AR、MA、ARMA模型的正则方程及其参数的计算。
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《随机信号处理》课程设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：华北水利水电大学随机信号处理上机实验报告学院：数学与信息科学专业：信息与计算科学姓名：孙志攀学号：201216511指导老师：蒋礼日期：2015年10月20日实验一1、熟悉并练习使用下列Matlab 的函数，给出各个函数的功能说明和内部参数的意义，并给出至少一个使用例子和运行结果1.rand()(1)Y = rand(n) 生成n×n 随机矩阵，其元素在（0，1）内(2)Y = rand(m,n) 生成m×n 随机矩阵(3)Y = rand([m n]) 生成m×n 随机矩阵(4)Y = rand(m,n,p,…) 生成m×n×p×…随机矩阵或数组(5)Y = rand([m n p…]) 生成m×n×p×…随机矩阵或数组(6)Y = rand(size(A)) 生成与矩阵A 相同大小的随机矩阵选择（3）作为例子，运行结果如下：2.randn()产生随机数数组或矩阵，其元素服从均值为0，方差为1的正态分布（1）Y = randn 产生一个伪随机数（2）Y = randn(n) 产生n×n的矩阵，其元素服从均值为0，方差为1的正态分布（3）Y = randn(m,n) 产生m×n的矩阵，其元素服从均值为0，方差为1的正态分布（4）Y= randn([m n]) 产生m×n的矩阵，其元素服从均值为0，方差为1的正态分布选择（3）作为例子，运行结果如下：3．normrnd()产生服从正态分布的随机数（1）R = normrnd(mu,sigma) 产生服从均值为mu，标准差为sigma的随机数，mu和sigma 可以为向量、矩阵、或多维数组。
（2）R = normrnd(mu,sigma,v) 产生服从均值为mu 标准差为sigma的随机数，v是一个行向量。
如果v是一个1×2的向量，则R为一个1行2列的矩阵。
如果v是1×n的，那么R 是一个n维数组（3）R = normrnd(mu,sigma,m,n) 产生服从均值为mu 标准差为sigma的随机数，标量m和n是R的行数和列数。
选择（3）作为例子，运行结果如下：>> R = normrnd(2,1,3,4)R =1.41172.1139 1.9044 0.66384.1832 3.0668 1.1677 2.71431.86362.0593 2.29443.62364．mean()（1）M = mean(A) 如果A是一个向量，则返回A的均值。
如果A是一个矩阵，则把A的每一列看成一个矩阵，返回一个均值（每一列的均值）行矩阵（2）M = mean(A,dim) 返回由标量dim标定的那个维度的平均值。
如（A，2）是一个列向量，包含着A中每一行的均值。
选择（2）作为例子，运行结果如下：>> A = [2 2 3; 3 4 6; 4 5 8; 3 9 7];M=mean(A,2)M =2.33334.33335.66676.33335．var()求方差（1）V = var(X) 返回X的每一列的方差，即返回一个行向量。
（2）V = var(X,w) 计算方差时加上权重w选择（2）作为例子，运行结果如下：>> X=[1:1:5;1:2:10];V=var(X,1)V =0 0.2500 1.0000 2.2500 4.00006．xcorr()计算互相关（1）c=xcorr(x,y) 计算x,y的互相关（2）c=xcorr(x) 计算x的自相关选择（2）作为例子，运行结果如下：>> x=normrnd(3,1,3,4);c=xcorr(x)c =Columns 1 through 65.7322 5.5904 9.4211 10.1106 4.6526 4.537518.1391 15.0984 23.3099 23.7231 14.3009 11.843326.5151 21.2285 25.1494 27.2039 21.2285 17.135618.1391 14.3009 13.3476 15.5832 15.0984 11.84335.7322 4.6526 3.0791 4.3145 5.5904 4.5375Columns 7 through 127.6467 8.2064 3.0791 3.0029 5.0606 5.431018.2264 18.5110 13.3476 11.6251 18.4445 19.100020.4102 22.1727 25.1494 20.4102 27.3464 28.649811.6251 13.2468 23.3099 18.2264 18.4445 20.71743.00294.2078 9.4211 7.64675.0606 7.0910Columns 13 through 164.3145 4.2078 7.0910 7.610015.5832 13.2468 20.7174 21.260627.2039 22.1727 28.6498 30.472323.7231 18.5110 19.1000 21.260610.1106 8.2064 5.4310 7.61007．periodogram()计算功率谱密度[Pxx,w]=periodogram(x) 计算x的功率谱密度运行结果如下：X=[-20:4:20];Y=periodogram(X);plot(Y)8．fft()离散傅里叶变换（1）Y = fft(X) 返回向量X用快速傅里叶算法得到的离散傅里叶变换，如果X是一个矩阵，则返回矩阵每一列的傅里叶变换（2）Y = fft(X,n) 返回n点的离散傅里叶变换，如果X的长度小于n，X的末尾填零。
如果X的长度大于n，则X被截断。
当X是一个矩阵时，列的长度也服从同样的操作。
选择（1）作为例子，运行结果如下：X=[0:.2:1];Y = fft(X)Y =3.0000 -0.6000 + 1.0392i -0.6000 + 0.3464i -0.6000 -0.6000 - 0.3464i -0.6000 - 1.0392i9．normpdf()求正态分布概率密度函数值Y = normpdf(X,mu,sigma) 对每一个X中的值返回参数为mu,sigma的正态分布概率密度函数值运行结果如下：>> x=-5:0.1:5;y=normpdf(x,1,2);plot(x,y)10．normcdf()求正态分布概率分布函数值P = normcdf(X,mu,sigma) 对每一个X中的值返回参数为mu,sigma的累计分布函数值运行结果如下：>> p = normcdf(1:4,0,1)p =0.8413 0.9772 0.9987 1.000011．unifpdf()求连续均匀分布的概率密度函数值Y = unifpdf(X,A,B) 对每一个X中的值返回参数为A,B的均匀分布函数值运行结果如下：>> x = 1:0.1:3;y = unifpdf(x,1,2)y =Columns 1 through 101 1 1 1 1 1 1 1 1 1Columns 11 through 201 0 0 0 0 0 0 0 0 0Column 2112．unifcdf()求连续均匀分布的概率分布函数值P = unifcdf(X,A,B) 对每一个X中的值返回参数为A,B的均匀分布累计分布函数值运行结果如下：>> y=unifcdf(0.5,-1,1)y =0.750013．raylpdf()求瑞利概率密度分布函数值Y = raylpdf(X,B) 对每一个X中的值返回参数为B的瑞利概率分布函数值运行结果如下：x = 0:0.2:4;p = raylpdf(x,1);plot(x,p)14．raylcdf()求瑞利分布的概率分布函数值P = raylcdf(X,B) 对每一个X中的值返回参数为B的瑞利分布的累计分布函数值运行结果如下：x = 0:0.2:5;p = raylcdf(x,1);plot(x,p)15．exppdf()求指数分布的概率密度函数值Y = exppdf(X,mu) 对每一个X中的值返回参数为mu的瑞利分布的概率密度函数值运行结果如下：>> y = exppdf(3,2:6)y =0.1116 0.1226 0.1181 0.1098 0.101116．expcdf()求指数分布的概率分布函数值P = expcdf(X,mu) 对每一个X中的值返回参数为mu的瑞利分布的概率分布函数值运行结果如下：>> x = 0:0.2:5;p = expcdf(x,2);plot(x,p)17．chol()对称正定矩阵的Cholesky分解（1）R=chol(X) 产生一个上三角阵R，使R'R=X。
若X为非对称正定，则输出一个出错信息（2）[R,p]=chol(X) 不输出出错信息。
当X为对称正定的，则p=0，R与上述格式得到的结果相同；否则p为一个正整数。
如果X为满秩矩阵，则R为一个阶数为q=p-1的上三角阵，且满足R'R=X(1:q,1:q)。
选择（2）作为例子，运行结果如下：>> n = 4;X = pascal(n);R = chol(X)R =1 1 1 10 1 2 30 0 1 30 0 0 118. ksdensity()核平滑密度估计（1）[f,xi] = ksdensity(x) 计算向量x样本的一个概率密度估计，返回向量f是在xi 各个点估计出的密度值（2）f = ksdensity(x,xi) 计算在确定点xi处的估计值选择（1）作为例子，运行结果如下：R = normrnd(2,1);[f,xi] = ksdensity(R);plot(xi,f)19. hist()画柱状图（1）n = hist(Y) 将向量Y中的元素分成10个等长的区间，再返回每区间中元素个数，是个行向量（2）n = hist(Y,x) 画以x元素为中心的柱状图（3）n = hist(Y,nbins) 画以nbins为宽度的柱状图运行结果如下：Y=rand(80,2);hist(Y,8)20. int()计算积分（1）int(s) 对符号表达式s中确定的符号变量计算计算不定积分（2）int(s,v) 对符号表达式s中指定的符号变量v计算不定积分.（3）int(s,a,b) 符号表达式s的定积分，a,b分别为积分的上、下限（4）int(s,v,a,b) 符号表达式s关于变量v的定积分，a,b为积分的上下限运行结果如下：>> syms x;int(x)ans =1/2*x^22、产生高斯随机变量（1）产生数学期望为0，方差为1 的高斯随机变量；（2）产生数学期望为5，方差为10 的高斯随机变量；（3）利用计算机求上述随机变量的100 个样本的数学期望和方差，并与理论值比较；解：（1）randn(3,4)ans =0.9572 0.1419 0.7922 0.03570.4854 0.4218 0.9595 0.84910.8003 0.9157 0.6557 0.9340（2）normrnd(5,10,3,4)ans =27.4330 5.0029 14.6365 15.836013.5432 6.9760 7.0150 14.1185-4.3204 7.9095 -3.6209 1.6324（3）若x=randn(1,100)y=mean(x)z=var(x,1)经matlab运行后得到：y =-0.0102z =1.0122计算结果中均值与方差均为随机变量，经多次运算，均值与方差均变化较大，但他们分别得期望可以认为是0和1。