《隨機信號處理實驗》課程標準

第一部分前言

一、課程基本信息

課程名課程類開課學考核方適用開課單

課程編號學時學分

稱別期式專業(yè)位

隨機信號任意選電子信機電工

AL04290080.57考查

處理實驗修息工程程學院

二、課程性質(zhì)

隨機信號處理實驗是一門任意選修課。隨機信號處理是一門理論性很強的專

業(yè)任選理論課，在理論課上主要通過一些數(shù)學公式講述隨機信號的分析和變換。

那么，隨機信號通過實際的系統(tǒng)時又是如何分析呢？本課程是隨機信號處理這門

課程的實驗課程，是電子信息工程專業(yè)的任意選修課。通過實驗，使學生對隨機

信號的產(chǎn)生方法、統(tǒng)計特性、數(shù)字特征及隨機信號分析及應(yīng)用有較全面的認識和

深刻的理解，有助于學生對隨機信號處理的理解與掌握。

三、課程基本理念

實驗課是重要的教學環(huán)節(jié)，其目的是使學生掌握隨機變量和隨機過程的基本

概念、統(tǒng)計特性的表示方法、平穩(wěn)隨機過程、遍歷性隨機過程、高斯隨機過程和

白噪聲過程的基本概念和性質(zhì)，隨機信號通過線性系統(tǒng)的分析方法，了解隨機過

程的采樣及隨機序列的定義、統(tǒng)計描述和通過離散系統(tǒng)的分析方法。通過實驗，

培養(yǎng)學生的實驗技能，動手能力，分析問題、解決問題的能力，為進一步進行工

程實踐奠定基礎(chǔ)。

四、課程的設(shè)計思路

隨機信號處理實驗是電子信息工程專業(yè)的一門任意選修實踐課程，該課程采

用學做一體，通過四個實驗來進行教學，培養(yǎng)學生的分析與解決問題的能力。實

驗一：平穩(wěn)隨機過程的數(shù)字特征；實驗二：平穩(wěn)隨機過程的譜分析；實驗三：隨

機信號通過線性系統(tǒng)的分析；實驗四：平穩(wěn)時間序列模型預(yù)測。該課程在第四學

年第一學期進行，共8學時。

第二部分課程目標

一、總體目標

實驗需每個學生獨立完成，即一人一組，著重培養(yǎng)學生的實際動手能力。實

驗前，學生應(yīng)認真閱讀實驗指導(dǎo)書，弄懂實驗原理，明確實驗?zāi)康?、?nèi)容、方法

和步驟，以及儀器使用注意事項，需要編寫軟件的應(yīng)該在實驗前寫好程序代碼。

通過實驗，使得學生養(yǎng)成善于理論聯(lián)系實際的習慣，將所學到專業(yè)理論知識應(yīng)用

于實踐當中，提高學生在實際工作中分析問題和解決問題的能力。

二、具體目標

1.知識與方法

(1)熟悉Matlab軟件的的界面和基本操作方法。

(2)熟練掌握隨機過程的具體形式，學會求它的概率分布；熟練掌握已知

隨機過程的表達式。

(3)掌握平穩(wěn)時間序列的線性模型及其性質(zhì)。

(4)掌握隨機信號通過線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的分析方法。

2.技能與能力

通過本課程的學習，使得學生養(yǎng)成善于理論聯(lián)系實際的習慣，將所學到專業(yè)

理論知識應(yīng)用于實踐當中，提高學生在實際工作中分析問題和解決問題的能力。

通過本課程的學習，發(fā)展學生的智力，培養(yǎng)分析與解決問題的能力；培養(yǎng)良

好的非智力素質(zhì)；培養(yǎng)科學的世界觀和方法論；培養(yǎng)創(chuàng)新思維意識和技術(shù)創(chuàng)新能

力。

3.情感與態(tài)度

(1)學會一定的溝通、交際、組織、團隊合作的社會能力；

(2)具有一定的自學、創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展的能力；

(3)具有一定的解決問題、分析問題的能力；

(4)具有良好的職業(yè)道德和高度的職業(yè)責任感。

第三部分內(nèi)容標準

一、課程結(jié)構(gòu)

章節(jié)/單元/項目實驗/實

序號組織形式教學場地儀器設(shè)備學時分配備注

/任務(wù)名稱踐類型

平穩(wěn)隨機過程的

1驗證性校內(nèi)實驗室計算機2學時

數(shù)字特征

平穩(wěn)隨機過程的

2驗證型校內(nèi)實驗室計算機2學時

譜分析

隨機信號通過線

3驗證型校內(nèi)實驗室計算機2學時

性系統(tǒng)的分析

平穩(wěn)時間序列模

4驗證型校內(nèi)實驗室計算機2學時

型預(yù)測

二、具體內(nèi)容和標準

章節(jié)/單元/

教學建議

序號項目/任務(wù)主要內(nèi)容內(nèi)容標準

與說明

名稱

加深理解平穩(wěn)隨機過程數(shù)字

平穩(wěn)隨機過特征的概念；掌握平穩(wěn)隨機序

平穩(wěn)隨機過程

1程的數(shù)字特列期望、自相關(guān)序列的求解；2學時

數(shù)字特征求解

征分析平穩(wěn)隨機過程數(shù)字特征

的特點。

平穩(wěn)隨機過程理解功率譜密度函數(shù)與自相

平穩(wěn)隨機過

2的譜分析和傅關(guān)函數(shù)的關(guān)系；掌握對功率譜2學時

程的譜分析

里葉變換密度函數(shù)的求解和分析。

隨機信號通線性系統(tǒng)的時掌握隨機信號通過線性系統(tǒng)

32學時

過線性系統(tǒng)域分析方法；線的分析方法；掌握系統(tǒng)輸出信

的分析性系統(tǒng)的頻域號的數(shù)字特征和功率譜密度

分析方法的求解。

掌握平穩(wěn)時間序列分析模型

平穩(wěn)時間序列的分析方法和步驟；會求平穩(wěn)

平穩(wěn)時間序

4的模型估計與時間序列的自相關(guān)函數(shù)和偏2學時

列模型預(yù)測

預(yù)測相關(guān)函數(shù)；掌握模型類別和階

數(shù)的確定。

第四部分課程實施建議

一、教學建議

(-)課程組織形式

實驗需每個學生獨立完成，即一人一組。實驗課一般分課前預(yù)習、實驗和分

析討論、書寫實驗報告三個階段，各個階段要求如下：

1.課前預(yù)習

要求在預(yù)習時仔細閱讀實驗指導(dǎo)書，復(fù)習教科書或教學參考書中有關(guān)章節(jié)或

參考有關(guān)資料，明確實驗?zāi)康?、任?wù)，了解實驗基本原理、方法、步驟。

2.實驗

(1)教師在實驗前講授實驗要求及注意事項。

(2)實驗按預(yù)定步驟進行，注意實驗儀器的正確操作方法。

(3)按要求完成全部規(guī)定的實驗項目，將實驗儀器整理好，按規(guī)定位置放

好，搞好清潔衛(wèi)生工作方可離開實驗室。

3.實驗報告

每個實驗完成后都要撰寫實驗報告。實驗報告主要包括以下內(nèi)容實驗名稱、

專業(yè)班級、姓名、實驗日期、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗程序、實驗

結(jié)果及分析和討論等。實驗報告要簡明扼要、字跡清楚、圖表整潔、結(jié)論明確。

(-)教學模式、策略和方法

實驗教學內(nèi)容的設(shè)置由淺入深、由基礎(chǔ)到綜合，注重對學生實踐動手能力和

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

實驗過程中，要求學生首先是掌握隨機信號處理的基本理論；然后學會基本

運算程序編寫方法,實現(xiàn)相應(yīng)的功能,能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的現(xiàn)象和問題做出合理的解釋。

教師對學生實驗中出現(xiàn)的問題，從基本概念、設(shè)計思路及實現(xiàn)方法上加以引導(dǎo)，

主要培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。

（三）教學媒體手段

計算機，講授，學生實驗。

（四）學生學習準備

1.實驗前應(yīng)復(fù)習教科書中有關(guān)章節(jié)，認真研讀實驗指導(dǎo)書，了解實驗后的、

項目、方法與步驟，明確實驗過程中應(yīng)注意的問題，并按照實驗項目準備記錄抄

?*4X笙o

2.實驗前應(yīng)寫好預(yù)習報告，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認為確實作好了實驗前的準備，

方可開始作實驗。

3.認真作好實驗前的準備工作，對于培養(yǎng)同學獨立工作能力，提高實驗質(zhì)量

和保護實驗設(shè)備都是很重要的。

二、實驗（實踐）條件建議

（-）教學時間設(shè)定

每項實驗項目標準用時規(guī)定2學時，具體實驗項目根據(jù)隨機信號處理理論課

程進度安排，在相應(yīng)理論課結(jié)束后及時進行。

（~）場地與環(huán)境要求

隨機信號處理實驗在電子信息實驗室進行，30臺計算機滿足每次30人的實

驗場地要求。

（三）儀器、設(shè)備與設(shè)施

計算機。

（四）安全保障與注意事項

1.進入實驗室后，到指定機器位置就坐。

2.請保持實驗室安靜、整潔。禁止大聲喧嘩、隨地吐痰不要亂扔紙屑，不要

帶食品進入實驗室。

3.請愛護儀器設(shè)雀，嚴格執(zhí)行操作規(guī)程。出現(xiàn)故障請及時跟實驗室老師聯(lián)系。

4.請建立個人文檔，不要刪改他人以及機器內(nèi)部信息。

三、評價建議

（一）考核方式

1.每次實驗，學生都必都需認真地獨立完成實驗報告。

2.實驗報告應(yīng)含：實驗原理、所用儀器、操作方法和步驟、實驗結(jié)果及討論

等內(nèi)容，學生需認真分析實驗結(jié)果，對其進行討論，杜絕相互抄襲的現(xiàn)象。

（-）評價辦法

1.本課程采用平時考核，結(jié)合每次實驗的實驗報告評分，綜合評定期末成績

（期末不另設(shè)獨立的實驗考試），平時考核占50%,實驗報告占50%。

2.實驗成績分：優(yōu)、良、中、及格、不及格五級。量化標準詳見有關(guān)規(guī)定。

四、教材選擇與編寫建議

（一）指導(dǎo)書

電子信息教研室.隨機信號處理實驗指導(dǎo)書.河北科技師范學院自編教材.

（-）參考書籍

[1]羅鵬飛，張文明.隨機信號分析與處理（第二版）.北京：清華大學出版

社,2012.

[2]趙淑清.隨機信號分析.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,1999.

[3]常建平,李海?隨機信號分析.北京:科學出版社,2017.

[4]王永德,王軍.隨機信號分析基礎(chǔ)（第四版）.北京：電子工業(yè)出版社,2013.

五、課程資源利用與開發(fā)建議

（-）校外實踐教學基地開發(fā)與建設(shè)

充分利用校外專業(yè)實習實訓基地，創(chuàng)造條件，幫助學生接觸社會生產(chǎn)實踐，