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1、随机信号分析与处理,主讲教师：罗鹏飞教授张文明副教授,联系电话：73488（O)13808414295（罗）13308441360（张） 邮箱： luopfGFKD.mtn,Random Signal Analysis and Processing,本次课的教学内容课程发展的历史 课程学习的必要性 课程学习的目标 课程的教学内容 课程的教学组织和安排 如何学好本课程 随机变量基础,一、课程发展的历史沿革,二、课程的重要性,1.从课程研究对象分析,每天我们都要遇到许多各种类型的信号，许多信号是不能用解析的表达式（Analytical Expression) 或者确定的方式(Determinist
2、ic Manner)来建模。,Such as,Speech Waveforms Communication Signals Biological Signals Seismological Signals Passive Sonar Records Temperature Histories .,How do we model them?,Random processes are basic in the field of,Electrical and computer science engineering (Especially in Communication, Radar, Navig
3、ation, Computer Vision, Digital Signal Processing),Signal in real world can be classified as two types,A Deterministic Signal is a signal in which each value of the signal is fixed and can be determined by a mathematical expression, rule, or table.,The future values of the signal can be calculated f
4、rom past values with complete confidence.,A random signal has a lot of uncertainty about its behavior,The future values of a random signal cannot be accurately predicted and can usually only be guessed based on the averages of sets of signals.,正弦信号,调制信号,周期性脉冲信号,雷达接收机的噪声,鸟叫声,爆破信号,实际中的信号,移动通信,卫星通信,通信中
5、的随机信号,两个基本问题: 如何可靠地传输信息? 如何有效地传输信息?,雷达发射机,收发转换开关,雷达接收机,接收机输出,接收机输出噪声,两个基本问题: 如何检测回波信号 如何估计信号的参数,统计思维方法：从不确定中把握确定性,大量样本平均展示出的特征： 均值 方差 PDF ,随机信号：一类随时间变化的、且变换规律带有许多不确定性的信号。,2. 从课程体系分析,电磁场系列 电路系列 计算机及其应用系列 信号处理系列课,电类本科专业基础系列课,信号处理系列 信号处理与系统（上）（信号与系统） 信号处理与系统（下）（数字信号处理） 随机信号分析与处理,信号与系统,数字信号处理,随机信号分析与处理,
6、现代通 信原理,模式 识别,雷达 系统,图像 处理,信息论编码,现代数字信号处理,自适应信号处理,统计信号处理,时频 分析,小波 分析,我院信号分析与处理课程体系结构,专业基础课,专业课程,研究生 课程,定位于学科专业基础课 军用电子信息技术核心理论基础 在课程体系中起承上启下的作用,对学科支撑作用明显,三、课程学习的目标,通过学习随机信号分析的基本理论，要学会运用概率的方法分析随机信号的统计特性，结合信号与系统的理论掌握随机信号通过系统的分析方法。要系统地掌握电子系统中遇到的一些典型的随机过程，如正态随机过程、窄带随机过程、马尔可夫过程等的特点，并在实际中能够熟练的运用。,随机信号分析 信号
7、检测与估计,通过检测与估计理论的学习要掌握假设检验的基本概念、基本判决准则。要能够把假设检验的数学理论应用于噪声中信号检测问题中，解决雷达、通信中常见的检测问题，并能分析检测器的性能。通过估计理论的学习，掌握参数估计的基本方法、基本估计准则，掌握评价估计量好坏的性能指标。,知识和能力要能够有机地统一起来， 使综合素质得到提高。,四、教学内容和教学组织,实验内容,教学环节,五 课程考评方式课程考评以综合能力为目的，考核方式为：,期终考试+实验+课程论文+平时表现 （55% +15% + 15% + 15%）,三个实验，每个实验5%,平时表现=作业（5%）+课堂讨论（5%）+网络表现（5%）,六、
8、参考书,（1）、随机信号分析、哈尔滨工业大学，赵淑清 （2）、随机信号分析、清华大学，杨福生 （3）、“Probability,Random Variables and Stochastic Processes ”，Papoulis,(有中译本） （4）An introduction to Statistical Signal Processing with Applications，Srinath M.D. John Wily & Sons INC,1979. （5）Detection of Signals in Noise，Anthony D.Whalen，Academic Press。1
9、995 （6）probability and random processes with applications to signal processing and communications,(7) 网络课程提供的大量参考文献,七、如何学好本课程,（1）要用研究的观点学习本课程，开展研究性学习,研究型教学是相对于单向性知识传授为主的传统教学模式提出的，是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础，引导学生创造性地运用知识和能力，自主地发现问题、研究问题和解决问题，在研讨中积累知识、培养能力和锻炼思维的新型教学模式。,主要特征： 教师引导、学员自主学习，学员是课程学习的主体； 要有批判的眼光，发
10、现问题、提出问题和解决问题 研究、探索与实践 课程论文培养科研素养 交流互动，协作学习、基于网络的学习 考核: 综合评定,教学目的：提高基本素质、夯实基本知识、培养基本能力、提高基本技能； 教学形式：由“单一的课堂教学”，转化为“多形式的互动交流”； 学习流程由顺序学习转化为平台跳跃式； 教学氛围有浓烈的研究气氛。,具体做法：,理念： 研究性学习的理念 培养随机世界的认知、科学描述与实践的能力,随机世界认知,科学描述,实践,课堂教学：提炼学科核心基础理论，启发式教学、精讲精练，互动式教学； 实验教学：培养实践能力，Matlab的使用、随机过程的模拟、Monte-carlo仿真，检测器性能仿真分
11、析； 讨论课：12个学时的讨论课（习题、课题研究课程学习体会、实验经验，以学员为主） 课题研究：提出研究课题，写出研究小论文； 网络教学：网络自学、交流、论坛互动；,设置多个教学环节,分组学习（培养协作精神） 分组：三人一组以组的形式开展课程论文研究以组的形式完成作业以组的形式参与课堂讨论以组的形式开展自学（互相讲解）,（2）注意掌握与信号分析与处理前后课程之间的联系,信号可以分为确定性信号与随机信号（包括连续的和离散的），信号与系统分析、时域离散时间信号分析两门课程学习了连续信号、离散信号以及这些信号通过系统的分析处理方法。,信号分析的基本方法：时域分析、变换域分析 时域分析：涉及到卷积、微
12、分方程求解、算子运算、 状态空间法。 变换域法：涉及到傅立叶变换、拉氏变换、z变换。 随机信号的分析方法与确定性信号有雷同之处。,（3）、要深刻理解随机信号与确定性信号特征之间的同异，从不确定中掌握确定性。,（4）、深刻理解与掌握统计分析的方法，尽快 实现从确定性思维向统计思维方法的转变。（统计分析方法强调大样本平均而言呈现出来的规律特性）,（5）、注意掌握本课程的基础性（基本概念的理解和表达）、应用性（实际例子、参考文献的阅读）和综合能力（仿真作业、实验、课题研究、学习的互动交流、协作）培养。,小结课程发展的历史 从两个方面阐述课程学习的重要性 课程学习的目标（目标的多样性） 课程的教学内容与组织 如何学好本课程（研究性学习、自主学习、分组学习、交流互动、与其它课程关系、培养统计思维）,
