数字信号处理(地学)  071M4013H

学期:2017—2018学年(秋)第一学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:周元泽,艾印双,吴庆举
授课时间: 星期四, 第1、2、3节
授课地点: 教2-127
授课周次: 16、17、19、20
授课时间: 星期三, 第9、10、11节
授课地点: 教2-127
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14
授课时间: 星期二, 第1、2、3节
授课地点: 教2-127
授课周次: 16、17、19、20、21
课程编号: 071M4013H 课时: 60 学分: 4.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:周元泽,艾印双,吴庆举
英文名称: Digital Signal Processing for Geosciences

教学目的、要求

本课程为地球动力学、固体地球物理、地震学硕士和博士研究生的专业核心课,同时可以作为地学相关各学科,如大气科学、海洋科学、遥感科学等学科研究生的专业普及课。学生通过本课程学习数学信号分析的基本理论和概念,掌握数字信号分析的基本技术和方法,并能够用于地学资料分析。

预修课程

高等数学、概率与统计、线性代数、普通物理

教 材

Lathi and Green, Essentials of Digital Signal Processing, 2014

主要内容

第一章	信号与系统概要(3学时)
信号的定义、信号运算、重要信号模型
系统定义、系统模型、系统分类以及分析方法
第二章	连续时间系统时域分析(3学时)
零输入响应和零状态响应、冲击响应、褶积
第三章	Fourier分析(6学时)
历史背景、常用Fourier级数、有限时间信号Fourier级数展开、Gibbs现象、Parseval定理、Fourier变换及基本性质、重要信号模型的谱、连续时间系统谱分析
第四章	Laplace变换(3学时)
双边Laplace变换、单边Laplace变换、Laplace变换性质、Laplace变换的逆、积分和微分方程的解
第五章	模拟滤波器(3学时)
基于零极点分布的模拟滤波器设计、典型滤波器设计(主要讲Butterworth滤波器)
第六章	采样定理与离散Fourier变换(3学时)
频域采样定理、时域采样定理、有限离散Fourier变换
第七章	离散时间信号与系统(3学时)
典型离散时间信号模型、离散时间信号度量与运算、数字信号处理的优点、离散时间系统的时域分析
第八章	Z变换与数字滤波器设计(6学时)
Z变换基础、性质、反变换求取方法、传输函数、零极点分布与频响关系、数字滤波器设计准则、有限和无限脉冲响应滤波器设计及其优缺点
第九章	专题1:线性时频分析(9学时)
短时Fourier变换、Haar变换、一般性小波变换概念、连续小波变换离散化、多分辨率时频分析
第十章	专题2:信号模型化、现代谱估计与自适应滤波(9学时)
随机信号定义及描述、AR、MA和ARMA模型、全极点模型(Yule-Walker方程、Prony方法)、全零点模型、零-极点模型
非参数谱估计(周期图谱、相关图谱、高分辨率非参数方法:Capon方法、最大熵谱)
高分辨率参数方法(谐和模型、Pisarenko谐和分解、MUSIC方法、最小范数方法等)
第十一章	专题3:数字信号处理在地学中的应用案例(9)

参考文献