随机信号分析与处理简明教程教学设计
《随机信号分析与处理》教学大纲
《随机信号分析与处理》教学⼤纲《随机信号分析与处理》教学⼤纲（执笔⼈：罗鹏飞教授学院：电⼦科学与⼯程学院）课程编号：070504209英⽂名称：Random Signal Analysis and Processing预修课程：概率论与数理统计、信号与系统、数字信号处理学时安排：60学时，其中讲授54学时，实践6学时学分：3⼀、课程概述（⼀）课程性质地位本课程是电⼦⼯程、通信⼯程专业的⼀门学科基础课程。
该课程系统地介绍随机信号的基本概念、随机信号的统计特性分析⽅法以及随机信号通过系统的分析⽅法；介绍信号检测、估计、滤波等信号处理理论的基本原理和信息提取⽅法。
其⽬的是使学⽣通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理的基本概念、基本原理和基本⽅法，培养学⽣运⽤随机信号分析与处理的理论解决⼯程实际问题的能⼒，提⾼综合素质，为后续课程的学习打下必要的理论基础。
本课程是电⼦信息技术核⼼理论基础。
电⼦信息系统中的关键技术是信息获取、信息传输、信息处理，这些技术的理论基础就是随机信号的分析、检测、估计、滤波等理论，这正是本课程的主要内容。
因此，本课程内容是电⼦信息类应⽤型⼈才知识结构中不可或缺的必备知识。
⼆、课程⽬标（⼀）知识与技能通过本课程的学习，掌握随机信号分析与处理基本概念和基本分析⽅法。
内容包括：1.理解和掌握随机过程基本概念和统计描述；2.掌握随机过程通过线性和⾮线性系统分析⽅法3.理解和掌握典型随机过程的特点及分析⽅法；4.掌握参数估计的概念、规则和性能分析⽅法；5.掌握信号检测的概念、规则和性能分析⽅法；6.掌握⾼斯⽩噪声中最佳检测器的结构和性能分析。
通过本课程的学习，要达到的能⼒⽬标是：1.具有正确地理解、阐述、解释⽣活中的随机现象的能⼒，即培养统计思维能⼒；2.运⽤概率、统计的数学⽅法和计算机⽅法分析和处理随机信号的能⼒；3.初步具备雷达、通信、导航等技术领域的信号处理系统的分析、设计、仿真的科学研究能⼒；4.培养⾃主学习能⼒；5.培养技术交流能⼒（包括论⽂写作和⼝头表达）；6.培养协作学习的能⼒；（⼆）过程与⽅法依托“理论、实践、第⼆课堂”三个基本教学平台，通过课堂教学、概念测试、课堂研讨、案例研究、作业、实验、课程论⽂、⽹络教学等多种教学形式，采⽤研究型、案例式、互动研讨、基于团队学习、基于MATLAB的教学以及基于多媒体的教学等多种教学⽅法和⼿段，使学⽣加深对随机信号分析与处理的基本概念、基本原理以及应⽤的理解，并使学⽣通过⾃主学习、⼩组作业、案例研究、实验、课题论⽂等主动学习形式，培养⾃学能⼒和协同学习的能⼒，使学⽣不仅获得知识、综合素质得到提⾼。
“随机信号分析与处理”课程案例式教学的实践
我国许多高校都在积极 开展案例式教 学的研 究与实践 ， 我校“ 随机信号分析与处理 ” 课程组在这 方面作了很多探索 与研 究 ， 形成 了“ 以科研 成果为 素材 ， 以课堂教学为主线 ， 以互 动教学为基本 内容” 的教 学模 式 。这 种 教 学 模 式 突 出 了 学 生 的 学 习 主
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随机信号分析第四版课程设计
随机信号分析第四版课程设计1. 课程简介随机信号分析是现代通信技术中不可或缺的一部分。
本课程主要介绍随机信号的基本概念、特性以及在通信系统中的应用。
通过本课程的学习，学生将了解各种随机信号模型及其分析方法，了解随机过程及其在通信系统中的应用。
2. 教学目标•了解随机信号的基本概念、特性及其在通信系统中的应用•掌握各种随机信号模型及其分析方法•熟悉随机过程及其在通信系统中的应用•培养学生独立分析、解决问题的能力3. 教学内容3.1 随机信号基础•随机信号的定义和特性•随机变量、随机过程的概念及应用•矩、自相关函数、功率谱密度、自回归模型等概念及相关分析方法3.2 随机过程分析及应用•马尔可夫过程及其性质•随机过程的时间平均与期望平均、稳态平均等性质及其应用•广义随机过程、增量随机过程的概念及相关分析方法•随机过程的仿真和识别3.3 随机过程在通信系统中的应用•噪声和信噪比•抗干扰性能分析•微波通信系统中的噪声分析和设计应用•无线通信系统中的噪声分析和设计应用4. 教学方式本课程以理论讲授为主，结合实例分析，帮助学生深入理解各种随机信号模型及其分析方法。
同时，教师将引导学生独立完成相关理论分析和仿真实验，并通过互动授课和在线讨论等方式促进学生交流和思考，提升其研究能力和解决问题的能力。
5. 课程作业课程作业旨在帮助学生深刻理解课程内容，培养学生的分析思维和解决问题的能力。
具体作业要求如下：1.独立完成一份随机信号分析的实验报告，具体内容包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据分析及结论等。
2.独立完成一份随机过程仿真实验报告，具体内容包括仿真目的、仿真模型建立、仿真参数选取、仿真结果分析及结论等。
6. 考核方式本课程采用闭卷考试和作业评分相结合的考核方式，其中闭卷考试占总成绩的50%。
作业将根据任务完成情况、报告质量等综合评分，占总成绩的50%。
7. 参考书目1.Shynk, J. J. Introduction to Random Signals and AppliedKalman Filtering, 3rd ed. John Wiley&Sons, 2018.2.Kay, S. M. Fundamentals of Statistical Signal Processing,vol. 1: Estimation Theory. Prentice Hall, 1993.3.Papoulis, A. Probability, Random Variables, and StochasticProcesses, 4th ed. McGraw-Hill, 2002.以上参考书目仅供学生参考，详细阅读范围请参考相关教学资料。
《随机信号分析与处理》课程学习指导
《随机信号分析与处理》课程学习指导一、课程发展的简要历史早上世纪50年代末，国防科学技术大学的前身哈尔滨军事工程学院的无线电系就开设有《噪声中的无线电理论》，进入上世纪70年代末，国防科学技术大学原电子技术系为77级本科生开设有《统计无线电理论》、《信号检测与估计》两门课程，是电子工程、通信工程和信息工程专业的专业基础课，也是当时的研究生入学考试课程。
进入上世纪九十年代，随机过程的应用范围扩大，不仅局限于无线电系统，所以将《统计无线电》的名称改为《随机信号分析》，2002年，两门课程整合成《随机信号分析与处理》，课时80学时，2009年压缩成60学时。
该课程一直是电子信息类专业的重要基础课程之一。
70年代末-90年代初50-70年代90年代初-2001年2009-至今 图1：课程发展历史二、课程学习的重要性学过了《信号与系统》、《数字信号处理》的课程，为什么还要学习《随机信号分析与处理》的课程？这是因为，前两个课程介绍的是确定性信号的分析与处理，这在实际中，我们遇到的绝大部分信号都是随机信号。
这些信号的变化规律是不确定的，不能用数学表达式精确地进行描述。
如雷达接收机的噪声信号、各类通信信号、被动声纳记录的信号、温度变化数据、地震信号等，这些信号的产生存在很多不确定性。
在通信系统中，通信信号在信道传播中会叠加上信道噪声，通信接收机的处理对象是受到信道噪声污染的信号-即随机信号，要最佳地提取有用信息，就需要对噪声和信号的特性进行深入的了解，才能有效地提取有用信息，只有掌握了随机信号分析与处理的基础理论和基本方法，才能设计出最佳的处理系统，满足工程技术领域应用的需要。
对此类信号的基本分析与处理方法的学习，是本门课程目的。
再比如雷达系统，对于典型的脉冲雷达，雷达发射周期性脉冲串信号，遇到目标后会产生回波信号，雷达接收到回波信号以后，经过放大和信号处理，在接收机的输出端可以看到回波信号，由于接收机内部噪声的存在，以及周围环境的一些干扰也会产生一些噪声，使得雷达接收机接收到的并不是清晰的回波信号波形，而是信号和噪声的混合波形，对于雷达信号的处理，存在两个方面的主要问题，（1）如何从回波信号和噪声的混合波形中检测到雷达回波信号，这是一个信号检测问题，如果检测到了信号，那末也就意味着发现了目标；（2）检测到目标后，如何确定雷达与目标之间的距离，雷达与目标之间的距离是通过回波到达的时间反映出来的，要确定雷达与目标的距离，就需要估计雷达回波到达时间，回波到达时间是信号的一个参数，这是一个信号参数的估计问题。
《随机信号分析与处理》课程案例式教学实践探索
【 ＯｘｏｄＲ．．ａｇ ａｅＬ ａ ｉｇＳｒ ｅｉ ： ｈｔ ｖｒ ａｈ ｒ ２ ｆ ， ＬＬｎ ｕｇ ｅｒ ｎ ｔ ｔｇ ｓｗ ａ ｅ ｅ ｔ ｃｅ ］ ｒ ｎ ａ ｅ ｙｅ
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说 ， 言能力 ， 语 即能说 、 出合乎语 法规则 的句子 并不 写 等同于交 际能力 ，交 际能力更多 的体现 于在特定 的语 言环境下能够运用语言知识 到达交 际的 目的能力 。 认知是心理 活动的一个方面 ，和心理 活动的其它 方面 ， 如态 度 、 绪和情感 一样 ， 情 都可能 成为影 响学 习 者语 言交 际的心理 障碍 ，而 以上讨论 的两 种情况便是 对 口语学 习认识 的偏差所造成的。学习者的思想观念 、 认识 制约学 习行 为和学习策略选择 ；而行 为和策略又 决定 学习效 果。这 样认识 偏差严重影 响学 习者进行 口 语 练习的积极性 ， 结果是正常 的 口头交 际难 以展开 ， 直 接影 响影 响学习者学习方法 的选择 和学 习效果 。学 习 者的 口语能力也就一直处于停滞不前 的状况 。 以 ， 所 大
关键词 ： 学改革， 教 案例教 学法，Ｐ 教 学法， ＬＣ 随机信号分析与处理 中图分类号 ： ４ Ｇ６ ２
一
．
文章编号 ：６ ４ ９ ２ （０ ２ ０ — １ ８ ０ １ ７ — ３４ ２ １ ）６ ０ ４ — ２
文献标识码 ： Ａ
、
引 言
果。
《 随机信号分 析与处 理》 电子科学 与技术 、 是 信息 与通信工程各专业 的重点专业基 础课 。它研究随机变
化过程 的规律性 ， 主要 内容包括 ： 其 概率论与 随机过程 基本概念 、 平稳 随机过程 及其遍 历性 、 功率谱密 度 、 线 性系统对随机信号 的响应 、 窄带 随机过程 、 随机信号通
随机信号分析与应用教学设计
随机信号分析与应用教学设计一、绪论随机信号是在一定意义下具有随机性质的信号，是现代通信、控制、检测等技术应用中不可避免的问题。
因此，随机信号分析与应用在现代工程技术中显得尤为重要。
随机信号的分析方法包括时间域分析、频域分析、功率谱分析等等。
其中，时间域分析方法是最为基础的方法。
二、教学目的本次教学的目的是：1.了解随机变量基本概念，熟悉一些常用的随机过程模型。
2.熟悉随机过程常用的时间域分析方法。
3.能够应用所学的知识对信号进行分析和处理。
三、教学内容3.1 随机变量随机变量是一种随机数学模型，其取值不是确定的，而是服从某个分布规律的随机数。
在本次教学中将会涉及到以下随机变量的概念：•离散型随机变量•连续型随机变量•期望值和方差3.2 随机过程随机过程是一个随机变量的序列，是时间的函数，并且随机变量在不同时间之间是相关的。
•平稳随机过程•广义平稳随机过程•白噪声过程3.3 时间域分析时间域分析是指直接对时域信号进行分析的方法。
常用的时间域分析方法包括：•典型分量分解•自相关函数•互相关函数3.4 应用分析最后，我们将会通过以下几个应用场景进行信号分析：•经典数字通信系统中的相干/非相干检测与最佳接收机实现•随机过程中的随机振动及其分析•抖动分析四、教学方法本次教学以理论教学为主，结合实际问题进行案例分析。
在教学的过程中，我们将采用以下教学方法：•课堂笔记•课堂讲解•互动讨论•实际案例分析五、教学评估为了确保教学效果，我们将采取以下考核方式：•学生的出勤情况•课堂笔记•课堂互动参与度•作业实验报告六、结语随机信号分析与应用是一项不断发展和更新的技术，我们只有不断学习并应用这项技术，才能更好地为现代工程技术服务。
通过本次教学，希望同学们可以在随机信号分析与应用方面有所收获。
《随机信号分析》课程教学大纲
《随机信号分析》教学大纲课程代码：ABJD0633课程中文名称:随机信号分析课程英文名称：RandomSigna1Ana1ysis课程性质：选修课程学分数：2课程学时数：32授课对象：电子信息工程本课程的前导课程：概率论、信号与系统、数字信号分析一、课程简介《随机信号分析》课程是电子信息类、自动控制类、检测技术类专业本科生必修的一门重要的专业基础课。
它是一门研究随机信号规律性的课程。
近年来，随着现代通讯和信息理论的飞速发展，对随机信号的研究已渗透到的各个科学技术领域，随机信号的处理是现代信号处理的重要理论基础和有效方法之一。
《随机信号分析》课程已成为相关学科重要的学科基础课。
本课程作为一门专业基础课，在整个专业知识结构中起着承上启下的作用。
本课程的培养目标是：面向新世纪专业人才培养的要求，紧跟当代电子信息领域内技术的发展。
课程旨在通过各种教学环节，使学生掌握扎实的基础理论知识和科学的思维方法；培养学生解决问题、分析问题的能力，使本科生既有追踪当代科技前沿的理论功底，又有解决当前工程技术问题的能力。
二、教学基本内容和要求（一）随机变量课程教学内容：随机变量要点回顾；随机变量的特征函数；随机信号实用分布律课程的重点、难点：本章重点：随机变量的分布函数与分布密度、随机变量的函数。
本章难点：随机变量的特征函数。
课程教学要求：了解随机信号分析的基本概念、学科体系、相关技术以及其应用现状和发展趋势，掌握随机变量函数的分布、特征函数概念。
（二）从随机变量到随机过程课程教学内容：从随机变量到随机过程；平稳随机过程和各态历经过程；平稳随机过程的功率谱及高阶谱；高斯过程与白噪声；随机序列课程的重点、难点：本章重点：随机过程的基本概念及定义、平稳随机过程、随机过程的联合分布和互相关函数、随机过程的功率谱密度。
本章难点：随机过程的联合分布和互相关函数、随机过程的功率谱密度。
课程教学要求：熟练掌握根据随机过程的具体形式，学会求它的概率分布及各种数字特；熟练掌握已知随机过程的表达式判断该过程是否具有平稳性、遍历性；有图示的函数曲线或者给定的数学表达式，判定其是否是平稳随机过程的正确的相关函数曲线或表达式；掌握对于平稳随机过程，计算它的相关函数和相关时间；熟练掌握平稳过程的自相关函数与功率谱密度之间、联合平稳随机过程的互相关函数与互谱密度之间的关系，知其一可求其二,并能求出平均功率、互功率；熟练掌握功率谱密度、互谱密度的定义、性质及应用。
随机信号处理教程课程设计
随机信号处理教程课程设计一、背景介绍和目标随机信号处理是现代信号处理学科中的重要分支之一。
本课程设计的目的是帮助学生深入理解随机信号的基本概念和处理方法，并通过实践掌握随机信号处理的方法和技巧。
对于学习随机信号处理的本科生和研究生来说，本课程设计是一个非常有帮助的教学资源。
二、教学内容本课程设计包括以下内容：2.1 随机变量在这一部分中，我们将讨论随机变量及其概率密度函数、累积分布函数、期望值和方差等基本概念。
我们还将介绍几种常见的随机变量分布，例如正态分布、均匀分布和伽玛分布。
2.2 随机过程在这一部分中，我们将介绍随机过程的基本概念和性质。
我们将讨论随机过程的均值、自相关函数、功率谱密度等重要概念，并介绍几种常见的随机过程模型，例如白噪声过程、自回归过程和移动平均过程等。
2.3 随机信号的数字处理在这一部分中，我们将介绍随机信号的数字处理方法。
我们将讨论数字滤波器的设计和实现，以及基于小波变换的信号分析方法。
我们还将介绍常见的随机信号处理应用，例如信号压缩和信号降噪等。
2.4 随机信号的实际应用在这一部分中，我们将介绍随机信号处理在实际应用中的应用。
我们将探讨几个具体的应用案例，例如通信系统中的随机信号处理、医学图像处理中的随机信号处理等。
三、课程设计要求•学生需要掌握课程设计中介绍的随机信号处理基本概念和方法。
•学生需要使用MATLAB等数字信号处理工具完成相关的数字处理实验，并撰写实验报告。
•学生需要参与课堂讨论及小组研讨，与同学分享学习成果和互相提供帮助。
四、课程设计评分标准•实验报告：40%•课堂表现：30%•课程作业：20%•项目演示：10%五、推荐参考书目•刘禹，数学物理方法在信号与系统中的应用，机械工业出版社。
•巴特勒，数字滤波器设计，机械工业出版社。
•马拉多尼亚，小波变换及其在信号处理中的应用，机械工业出版社。
六、总结本课程设计旨在帮助学生深入理解随机信号处理的基本概念和处理方法，并掌握相关的数字处理技巧。
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随机信号分析与处理简明教程教学设计
一、教学目标
1.理解随机信号的定义和特征，掌握随机变量、随机过程的
概念及其常用分布类型。
2.掌握随机信号的性质分析方法，包括自相关函数、功率谱
密度、自谱密度等。
3.掌握随机信号的常见处理方法，包括滤波、采样、信号平
均等。
4.能够利用 Matlab等软件对随机信号进行仿真和分析。
二、教学内容
1. 随机信号的基本概念
•随机信号的定义和分类
•随机变量的概念及其常用分布类型
•随机过程的概念及其常用分布类型
2. 随机信号的性质分析
•自相关函数与互相关函数的定义和性质
•自谱密度与互谱密度的定义和性质
•功率谱密度的定义和性质
•序列平稳性和宽平稳性
3. 随机信号的处理方法
•滤波和降噪
•采样与重构
•信号平均和时间平均
4. 随机信号的仿真和分析
•Matlab随机信号仿真工具箱的使用
•随机信号的仿真实例分析
三、教学方法
本课程采用“理论讲解+实践操作”的教学方法。
其中，理论讲解和案例分析以讲授为主，通过引导学生发散思维和解决实际问题，形成深度探讨和广度交流。
实践操作部分，将主要通过实验、仿真等方式进行讲授，在操作过程中梳理和总结理论知识。
具体教学方法如下：
1.现场讲解：以PowerPoint为主，讲解随机信号相关的理论
知识。
2.实践操作：在 Matlab软件环境下，模拟随机信号的性质
分析过程，进行实验验证。
3.讨论互动：学生就实验结果进行分析、解释，提出问题和
质疑，并进行深入探究和解决问题。
4.实例分析：以工程实际问题为案例，引导学生通过分析和
实践来解决问题。
四、教学评估
教学评估通过考核学生综合理解和实战练习能力来进行。
具体考核方式如下：
1.期中考试：主要测试学生掌握的理论知识。
考试时间为90
分钟，总分100分。
占总成绩的30%。
2.实验作业：通过对所学实验进行分析，编写程序进行仿真
测试，对实验结果进行分析解释，以及撰写实验报告等方式来评估学生的学习成果。
占总成绩的40%。
3.期末考试：考查学生的理论知识和实际应用能力。
考试时
间为120分钟，总分100分。
占总成绩的30%。
五、教学资源
1.教材：《随机信号分析与处理》（王为人著）
2.软件：Matlab，PowerPoint等
3.实验设备：计算机、数字信号处理器、信号发生器等设备
六、教学进度安排
章节教学内容教学时间
第一章随机信号的基本概念6课时
第二章随机信号的性质分析12课时
第三章随机信号的处理方法12课时
第四章随机信号的仿真和分析6课时
章节教学内容教学时间
第五章综合案例分析6课时
——合计42课时
七、教学团队
主讲教师：某某某（博士，副教授），主要研究方向为信号处理与
模式识别。
配合教师：某某某（硕士，讲师），主要研究方向为数字信号处理。