3.信号分析与处理

中国海洋大学本科生课程大纲
课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修
一、课程介绍
1.课程描述：
信号分析与处理是利用数学工具（傅里叶变换，Z变换等）对数字信号进行分析和处理研究，是地球信息科学与技术专业的学科基础课程。

本课程主要讲述信号分析与处理的基本原理和方法，共包括三部分。

第一部分包括：连续信号与系统、离散信号与系统、Z变换、物理可实现信号的相位性质、离散傅氏变换等，主要讲述信号分析的基本原理和方法；第二部分包括：相关分析、线性最优化方法、数值逼近等，主要讲述对数字信号进行一些修饰性的处理；第三部分是上机实验，包括四个编程实验：①雷克子波的波形显示及一维地震记录的合成；②连续信号的采样与重采样；③带通滤波及频谱分析；④半圆曲线拟合。

Signal analysis and processing is to use mathematical tools (Fourier transform, Z transform, etc.) to analyze and process digital signals. It is a basic course of Earth Information Science and technology.This course is mainly about the basic principles and methods of signal analysis and processing, including three parts.The first part includes: continuous signals and systems, discrete signals and systems, Z-transform, phase properties of physically realizable signals, and discrete Fourier transform, etc., which mainly describes the basic
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principles and methods of signal analysis;The second part includes: correlation analysis, linear optimization method, numerical approximation, etc., which is mainly about the modification of digital signal processing；The third part is the computer experiment，which includes four programming experiments:①waveform display of Ricker wavelet and synthesis of one-dimensional seismic records；②sampling and resampling of continuous signal；③band-pass filtering and spectrum analysis；④semicircular curve fitting.
2.设计思路：
地球信息科学与技术专业涉及地球物理学、海洋探测技术、地球物理探测技术等专业知识，这些专业知识的学习会涉及到对数字信号进行分析和处理，本课程是学好这些专业课的前提。

本课程讲授的内容选取了相应专业课程最需要也是信号分析与处理课程中最基本的内容，以利于学生能更好地学习相应的专业课程。

通过本课程的学习，学生应完全能够对数字信号进行分析和处理，包括对数字信号进行频谱分析、设计合适的滤波器以及滤波处理等。

课程内容包括三大部分：信号分析的基本理论部分、信号的修饰性处理部分及上机实验部分。

（1）信号分析的基本理论部分：
在了解连续信号处理的一般原理的基础上，学习离散信号处理的基本原理，主要是应用离散傅里叶变换对离散信号进行变换分析。

包括：连续信号与系统、离散信号与系统、Z变换、物理可实现信号的相位性质、离散付氏变换等。

（2）信号的修饰性处理部分：
在学习了信号分析与处理的基本理论后，还需要能够对信号进行一些修饰性的处理。

包括：相关分析、线性最优化方法、数值逼近等。

（3）上机实验部分：
为了更好掌握基本理论知识，就需要理论联系实际，共安排了四个编程实验，包
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括：①雷克子波的波形显示及一维地震记录的合成；②连续信号的采样与重采样；③带通滤波及频谱分析；④半圆曲线拟合。

3. 课程与其他课程的关系
先修课程：高等数学Ⅰ2，线性代数， C及C++程序设计。

后置课程：修习了本门课程，可为应用地球物理学、海底探测数据处理与解译、计算地球物理原理等课程的学习打下良好的基础。

二、课程目标
（一）专业教育目标
通过本课程的学习，学生应能够：（支撑毕业要求1.1）
（1）掌握信号分析与处理的基本原理和方法，能对具体的数字信号进行频谱分析、滤波器的设计以及滤波等处理，并能用常用的数学方法对数字信号进行一些修饰性的处理，从而为专业课程的学习及相关学科的研究打下良好的基础；
（2）认识到信号分析与处理在将来的学习和工作中的重要性，能在哪些领域可以应用本门课程的知识；
（3）独立进行程序编写，建立信号模型，并对其进行分析和处理。

（二）思政教育目标
在教学过程中通过讲解信号分析与处理在我国国防科技建设方面的重要应用，以及在各个领域的先进水平，激发学生的学习热情和民族自豪感；通过介绍曾为我国建设事业做出过突出贡献的典型专家的案例，激发学生的爱国热情，从而激励学生能够努力学习、奋发向上，为我们祖国的伟大复兴贡献自己的力量。

通过本课程的学习，学生应能提升自己的思政觉悟，立志做一个爱祖国、爱人民、能为祖国做贡献的有用人才。

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三、学习要求
本课程涉及数学、计算机编程等内容，学生不仅要有扎实的数学理论基础，而且要有一定的计算机编程能力，要达到良好的学习效果，必须做到：
（1）课前做好课前预习工作，尤其需要复习已经学过的数学知识；
（2）上课认真听讲，认真记笔记，积极思考，参与课堂讨论；
（3）课下复习所讲的内容，认真完成作业，并能阅读课外参考书，扩展自己的思路；（4）对课上讲解的习题，要掌握解题思路和方法原理，做到融会贯通。

四、教学进度
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五、参考教材与主要参考书
[1] 《数字信号处理》，程乾生，北京大学出版社，2003年11月第1版
[2] 《地震勘探信号分析》，董敏煜编，石油大学出版社，1989年2月第1版；
[3] 《数字信号处理的数学原理》，程乾生，石油工业出版社，1996年11月第2版；
[4] 《数字信号处理基础》，王瑞英，周大纲编，中国铁道出版社，1995年4月第1版。

六、成绩评定
（一）考核方式 A ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他
（二）成绩综合评分体系：
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1）课下作业评分标准（百分制）
2）上机实验报告评分标准（百分制）
七、学术诚信
学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。

他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。

本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。

八、大纲审核
教学院长：院学术委员会签章：
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