Podstawy i algorytmy przetwarzania sygnałów 0800-ALTES

Zajęcia z przedmiotu składają się z wykładu oraz ćwiczeń laboratoryjnych.

Zakres tematów wykładów:

1.Klasyfikacja sygnałów. Sygnał deterministyczny i losowy, proces losowy, ergodyczność, stacjonarność, losowa niezależność. Algorytmy stosowane do generacji sygnałów.
2.Główne i łączne charakterystyki sygnałów: parametry sygnałów, funkcje rozkładu wartości, funkcje korelacyjne i widmowe. Definicje i algorytmy stosowane do ich realizacji.
3.Podstawy estymacji i detekcji: pojęcie estymatora, błędy estymacji i ich praktyczna ocena. Wybrane metody detekcji sygnału ukrytego w szumie i odpowiadające im algorytmy.
4.Podstawowe procedury przetwarzania sygnałów: próbkowanie, kwantowanie, kwantowanie z sygnałem diherowym i uśrednianiem, kodowanie. Twierdzenie o próbkowaniu oraz twierdzenie o kwantowaniu wg Widrowa. Algorytm kwantowania zaokrąglającego stosowany w przetworniku bipolarnym.
5.Podstawowe algorytmy przetwarzania sygnałów cyfrowych: dyskretne przekształcenie Fouriera i jego modyfikacje, koherentne i niekoherentne uśrednianie sygnałów i ograniczenia w jego stosowaniu, określanie wartości średniej, średniokwadratowej, rozkładu wartości (histogram), funkcji korelacyjnych i widmowych.

Wykaz ćwiczeń laboratoryjnych:

1.Sygnały deterministyczne i losowe – opis i algorytmy stosowane do ich generacji.
2.Główne charakterystyki sygnałów – definicje, estymatory i algorytmy komputerowe stosowane do ich realizacji.
3.Łączne charakterystyki sygnałów – definicje, estymatory i algorytmy komputerowe stosowane do ich realizacji.
4.Ilustracja twierdzenia o próbkowaniu – praktyczne ograniczenia algorytmów DFT/FFT.
5.Ilustracja kwantowania sygnałów oraz kwantowania z sygnałem ditherowym – porównanie dwóch podstawowych algorytmów kwantowania.
6.Detekcja sygnału okresowego metodą uśredniania koherentnego – analiza algorytmu i jego ograniczenia, podstawowe zastosowania.
7.Detekcja sygnałów w szumie metodą autokorelacji i korelacji wzajemnej – przykłady zastosowań: pomiar parametrów sygnałów deterministycznych/ losowych w obecności losowych zakłóceń, pomiar opóźnień czasowych.
8.Błędy estymacji – kryteria oceny estymatorów i odpowiadających im algorytmów.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli: (75 godz.) - udział w wykładach - 30 h, - udział w laboratoriach - 30 h, - konsultacje - 15 h. Czas poświęcony na indywidualną pracę studenta: (75 godz.) - przygotowanie do laboratorium: 35 h, - przygotowanie do sprawdzianów i egzaminu: 40 h. Łącznie: 150 h (6 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Ma wiedzę z zakresu podstawowych charakterystyk i parametrów sygnałów deterministycznych i losowych - K_W02 W2: Opisuje sygnały w dziedzinie czasu i częstotliwości - K_W02 W3: Zna zasady otrzymywania cyfrowej reprezentacji sygnałów- K_W02 W4: Posiada wiedzę w zakresie tworzenia i zastosowania wybranych algorytmów przetwarzania sygnałów K_W04

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Potrafi wykorzystać nabytą wiedzę do tworzenia wybranych algorytmów przetwarzania sygnałów - K_U01 U2: Analizuje informacje pozyskane z różnych źródeł i dokonuje ich oceny - K_U04 U3: Realizuje proste symulacje z dziedziny przetwarzania sygnałów, interpretuje uzyskane wyniki i wyciąga wnioski - K_U06 U4: Potrafi pracować indywidualnie i w zespole oraz dotrzymywać terminów - K_U24

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Ma potrzebę zachowań profesjonalnych i przestrzegania zasad etyki - K_K02 K2: Ma świadomość ograniczenia swojej wiedzy - K_K06

Metody dydaktyczne

Metoda dydaktyczna podająca: wykład informacyjny (konwencjonalny) wzbogacony symulacjami komputerowymi Metoda dydaktyczna poszukująca: laboratorium: doświadczeń, laboratoryjna

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- doświadczeń
- laboratoryjna

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Podstawowa wiedza z analizy i statystyki matematycznej, znajomość MS Word oraz MS Excel

Koordynatorzy przedmiotu

Jadwiga Lal-Jadziak

Kryteria oceniania

Metody oceniania:
Wykład
Osiem sprawdzianów z tematyki wykładu - W1, W2, W3, W4
Egzamin pisemny (pytania otwarte/pytania zamknięte) - W1, W2, W3, W4
Laboratorium
Sprawdziany z zakresu każdego ćwiczenia laboratoryjnego - W1, W2, W3, W4
Raporty z każdego ćwiczenia laboratoryjnego U1, U2, U3, U4, K1, K2
Warunkiem zaliczenia laboratorium jest zaliczenie wszystkich ćwiczeń.
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia laboratorium.
Podstawą oceny z egzaminu/laboratorium jest liczba uzyskanych punktów.
Przyjmuje się następujące kryteria:
dst - od 50% maksymalnej liczby punktów
dst plus - od 60% maksymalnej liczby punktów
db - od 70% maksymalnej liczby punktów
db plus - od 80% maksymalnej liczby punktów
bdb - od 90% maksymalnej liczby punktów

Praktyki zawodowe

nie dotyczy

Literatura

Literatura podstawowa:

1. Lal-Jadziak J., Sienkowski S., Krajewski M.: Przetwarzanie sygnałów. Wybrane algorytmy i zastosowania. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2023.
2. Lal-Jadziak J.: Przetwarzanie sygnałów. Wybrane zagadnienia. Wydawnictwo UMK, Toruń 2020.

Literatura uzupełniająca:

1. Bendat J.S., Piersol A.G.: Random data: Analysis and measurement procedures. Wiley, New York 2010.
2. Lal-Jadziak J: Korelatory w zastosowaniach radioastronomicznych. Pom. Auto. Kontr. 11 (2014) ; 963 - 965.
3. Lal-Jadziak J: Pomiar szumu w szumie metodą korelacyjną. Przegląd Elektrotechniczny 11 (2016); 179-182.
4. Lal-Jadziak J., Sienkowski S.: Cross-correlation Function Determination by Using Deterministic and Randomized Quantization, Przegl. Elektrotech., R. 89, NR 1a, 2013, 81 – 83.
5. Lyons R.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów. WKŁ, Warszawa 2010.
6. Zieliński T.P.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań. WKŁ, Warszawa 2007.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-ALTES w USOSweb