六、课程成绩评定6.1课程成绩最终成绩由平时表现、课程实验、期末报告等组合而成。考核方式、考核内容及成绩比例表考核方式备注考核内容成绩比例（%）平时表现作业、课堂表现6020课程实验实验操作、实验报告20期末报告报告内容、创新性、格式等6.2课程教学目标与考核方式的对应关系课程目标与考核方式对应关系表课程目标平时表现课程实验期末报告VV课程教学目标1VVVL课程教学目标2VVV课程教学目标3七、建议教材与主要参考书建议教材：浦昭邦，《光电测试技术》，机械工业出版社，2010。参考书：1.刘华峰，《光电检测技术及系统》，浙江大学出版社，2015;2.刘东，《光电干涉检测技术》，浙江大学出版社，20203.王庆有，《光电技术（第四版）》，电子工业出版社，2018八、编制与审核工作内容负责人完成时间王雷编制（任课教师）2024年8月审核（学科、专吕勇2024年8月业负责人）张雯批准（主管院长）2024年8月19
19 六、课程成绩评定 6.1 课程成绩 最终成绩由平时表现、课程实验、期末报告等组合而成。 考核方式、考核内容及成绩比例表 考核方式 考核内容 成绩比例（%） 备注 平时表现 作业、课堂表现 60 课程实验 实验操作、实验报告 20 期末报告 报告内容、创新性、格式等 20 6.2 课程教学目标与考核方式的对应关系 课程目标与考核方式对应关系表 课程目标 平时表现 课程实验 期末报告 课程教学目标 1 √ √ √ 课程教学目标 2 √ √ √ 课程教学目标 3 √ √ √ 七、建议教材与主要参考书 建议教材：浦昭邦，《光电测试技术》，机械工业出版社，2010。 参考书：1. 刘华峰，《光电检测技术及系统》，浙江大学出版社，2015； 2. 刘东，《光电干涉检测技术》，浙江大学出版社，2020； 3. 王庆有，《光电技术（第四版）》，电子工业出版社，2018。 八、编制与审核 工作内容 负责人 完成时间 编制（任课教师） 王雷 2024 年 8 月 审核（学科、专 业负责人） 吕勇 2024 年 8 月 批准（主管院长） 张雯 2024 年 8 月
《现代信号分析与处理》课程教学大纲课程名称课程编码IS504现代信号分析与处理Modern SignalAnalysis英文名称考核方式口考试口考查and Processing公共必修课学分2口专业必修课口公共选修课课程性质团专业选修课32总学时口补修课口其他口本研一体化课程团特色课程口学科交叉融合课程口全英文授课课程课程特点实验学时4口双语授课课程口案例课程口校企联合课程口其他先修课程（已具《概率论与数理统计》、《复变函数》、《矩阵分析》、《信号与系统》备知识能力）适用学科/专业仪器科学与技术、光学工程学位类别（领域）一、课程教学目标（说明：根据培养目标，紧密结合本课程特性与内涵，概括性的确定出学习者学习该课程后，在知识、科研实践能力和创新能力等方面应达到的目标与要求。）本课程较为系统全面地介绍了现代信号处理的基础理论、代表性方法及典型应用。全课程包括七讲，即随机信号基础、估计理论基础、最优滤波器、自适应滤波器、现代谱估计、时频分析、小波变换等。学习该课程后学生可基本掌握现代信号处理的相关理论、方法、技术，在此基础上会使用计算机软件设计现代信号系统并实现信号的分析与处理，达到运用现代信号与系统理论解决实际问题的目的，提高工程实践能力和综合素质。具体教学目标如下：20
20 《现代信号分析与处理》课程教学大纲 课程名称 现代信号分析与处理 课程编码 IS504 英文名称 Modern Signal Analysis and Processing 考核方式 考试 □考查 课程性质 □公共必修课 □专业必修课 □公共选修课 专业选修课 □补修课 □其他_ 学分 2 总学时 32 课程特点 □本研一体化课程 特色课程 □学科交叉融合课程 □全英文授课课程 □双语授课课程 □案例课程 □校企联合课程 □其他_ 实验学时 4 先修课程（已具 备知识能力） 《概率论与数理统计》、《复变函数》、《矩阵分析》、《信号与系统》 适用学科/专业 学位类别（领域） 仪器科学与技术、光学工程 一、课程教学目标 （说明：根据培养目标，紧密结合本课程特性与内涵，概括性的确定出学习者学习该课 程后，在知识、科研实践能力和创新能力等方面应达到的目标与要求。） 本课程较为系统全面地介绍了现代信号处理的基础理论、代表性方法及典型应用。全课 程包括七讲，即随机信号基础、估计理论基础、最优滤波器、自适应滤波器、现代谱估计、 时频分析、小波变换等。学习该课程后学生可基本掌握现代信号处理的相关理论、方法、技 术，在此基础上会使用计算机软件设计现代信号系统并实现信号的分析与处理，达到运用现 代信号与系统理论解决实际问题的目的，提高工程实践能力和综合素质。 具体教学目标如下：
1.理解随机信号的分类、基本特征、典型参数及模型，能用软件程序仿真产生随机信号；2.知晓参数估计理论的四种方法：最大似然估计、Bayes估计、线性均方估计、最小二乘估计；3.理解最优滤波器的概念，掌握设计维纳滤波器的基本方法，了解卡尔曼滤波器原理；4.了解自适应滤波器的两种常用算法（LMS、RLS）原理：5.掌握功率谱估计的一般方法，了解用AR、MA、ARMA模型法对随机信号进行功率谱估计的特点，能用软件程序实现信号的功率谱估计；6.了解时频分析的一般概念，了解短时Fourier变换和Gaber变换对信号进行分析的原理，了解时频分布的一般理论以及常见的wigner-Ville分布；7.理解小波变换的原理，了解多分辨率分析及Ma11at算法。二、课程教学内容提要与基本要求理论部分28学时序号学时教学内容提要基本要求第1讲随机信号基础及模型了解现代信号处理的研究对象为随机信号1.0课程简介的特点，了解现代信号处理的广泛应用。1.1随机信号的统计描述（定义、学习随机信号的基本概念，包括随机信号1数学表示、常见信号举例）的描述、分类、模型、特征以及通过线性51.2随机信号的基本特征系统的分析方法，区分平稳随机信号和非平稳随机信号。1.3随机信号通过线性系统的响应1.4随机信号的模型第2讲估计理论理解参数估计器的基本性能：无偏估计、2.1基本知识（克拉美-劳下界）渐近无偏估计和有效性，了解品质函数的2.2最大似然估计方差及方差下界，掌握参数估计的四种基232.3贝叶斯估计本方法：最大似然估计、贝叶斯估计、线2.4线性均方估计性均方估计、最小二乘估计。2.5最小二乘估计第3讲最优滤波器理解维纳滤波器、卡尔曼滤波器的工作原3.1最优滤波的概念理，了解最优线性预测的原理，会设计并33.2维纳滤波器5实现维纳、卡尔曼两种滤波器。3.3最优线性预测3.4卡尔曼滤波器21
21 1.理解随机信号的分类、基本特征、典型参数及模型，能用软件程序仿真产生随机信号； 2.知晓参数估计理论的四种方法：最大似然估计、Bayes 估计、线性均方估计、最小二 乘估计； 3.理解最优滤波器的概念，掌握设计维纳滤波器的基本方法，了解卡尔曼滤波器原理； 4.了解自适应滤波器的两种常用算法（LMS、RLS）原理； 5.掌握功率谱估计的一般方法，了解用 AR、MA、ARMA 模型法对随机信号进行功率谱估 计的特点，能用软件程序实现信号的功率谱估计； 6.了解时频分析的一般概念，了解短时 Fourier 变换和 Gaber 变换对信号进行分析的原 理，了解时频分布的一般理论以及常见的 Wigner-Ville 分布； 7.理解小波变换的原理，了解多分辨率分析及 Mallat 算法。 二、课程教学内容提要与基本要求 理论部分 28 学时 序号 教学内容提要 基本要求 学时 1 第 1 讲 随机信号基础及模型 1.0 课程简介 1.1 随机信号的统计描述（定义、 数学表示、常见信号举例） 1.2 随机信号的基本特征 1.3 随机信号通过线性系统的响应 1.4 随机信号的模型 了解现代信号处理的研究对象为随机信号 的特点，了解现代信号处理的广泛应用。 学习随机信号的基本概念，包括随机信号 的描述、分类、模型、特征以及通过线性 系统的分析方法，区分平稳随机信号和非 平稳随机信号。 5 2 第 2 讲 估计理论 2.1 基本知识（克拉美-劳下界） 2.2 最大似然估计 2.3 贝叶斯估计 2.4 线性均方估计 2.5 最小二乘估计 理解参数估计器的基本性能：无偏估计、 渐近无偏估计和有效性，了解品质函数的 方差及方差下界，掌握参数估计的四种基 本方法：最大似然估计、贝叶斯估计、线 性均方估计、最小二乘估计。 3 3 第 3 讲 最优滤波器 3.1 最优滤波的概念 3.2 维纳滤波器 3.3 最优线性预测 3.4 卡尔曼滤波器 理解维纳滤波器、卡尔曼滤波器的工作原 理，了解最优线性预测的原理，会设计并 实现维纳、卡尔曼两种滤波器。 5
第4讲自适应滤波器理解自适应滤波器的两种常用算法（LMS、4.1自适应滤波的概念RLS）原理，会设计自适应滤波器的结构，4.2LMS（最小均方）自适应算法34.3RLS（最小二乘）自适应算法4.4自适应滤波器的应用第5讲功率谱估计学习自相关函数的估计，学习经典谱估计5.1经典谱估计的周期图法、现代谱估计的AR、MA、ARMA55.2AR模型谱估计模型法，掌握其原理、实现方法和特点。45.3MA模型谱估计5.4ARMA模型谱估计第6讲时频分析学习非平稳随机信号的线性变换（如短时6.1预备知识傅里叶变换、Gabor变换）的原理和实现66.2短时傅里叶变换3方法，掌握非平稳随机信号的非线性变换6.3Gabor变换（如时频分布）原理和实现方法。6.4Wigner-Ville分布第7讲小波变换了解小波变换概念，掌握小波分析的多分7.1连续小波变换辨率特点，掌握其原理和实现方法。157.2小波函数7.3离散小波变换7.4多分辨率分析及Ma1lat算法实验部分4学时实验必开/实验内容、要求及时间安排、仪器要序号实验项目名称求选开类型时产生随机信号并对其时频域特征进行必开设计随机信号的产生和分析1分析设计实现功率谱估计的两种及以上方法，必开功率谱估计及方法比较比较其特点。三、教学方法以课堂讲授、翻转课堂、仿真实验结合的方法为主，另外辅以习题练习和问题讨论配合教学。课堂讲授方法主要采用多媒体教学的方式；翻转课堂方法选择合适的章节进行师生角色互换，包括演讲、点评、讨论等环节；实验教学方法采用线下线上相结合的方式进行，线上展示讲解典型实验程序及运行结果，线下解决实际程序调试过程中出现的问题和难点。22
22 4 第 4 讲 自适应滤波器 4.1 自适应滤波的概念 4.2 LMS（最小均方）自适应算法 4.3 RLS（最小二乘）自适应算法 4.4 自适应滤波器的应用 理解自适应滤波器的两种常用算法（LMS、 RLS）原理，会设计自适应滤波器的结构。 3 5 第 5 讲 功率谱估计 5.1 经典谱估计 5.2 AR 模型谱估计 5.3 MA 模型谱估计 5.4 ARMA 模型谱估计 学习自相关函数的估计，学习经典谱估计 的周期图法、现代谱估计的 AR、MA、ARMA 模型法，掌握其原理、实现方法和特点。 4 6 第 6 讲 时频分析 6.1 预备知识 6.2 短时傅里叶变换 6.3 Gabor 变换 6.4 Wigner-Ville 分布 学习非平稳随机信号的线性变换（如短时 傅里叶变换、Gabor 变换）的原理和实现 方法， 掌握非平稳随机信号的非线性变换 （如时频分布）原理和实现方法。 3 7 第 7 讲 小波变换 7.1 连续小波变换 7.2 小波函数 7.3 离散小波变换 7.4 多分辨率分析及 Mallat 算法 了解小波变换概念，掌握小波分析的多分 辨率特点，掌握其原理和实现方法。 5 实验部分 4 学时 序号 实验项目名称 学 时 实验内容、要求及时间安排、仪器要 求 必开/ 选开 实验 类型 1 随机信号的产生和分析 2 产生随机信号并对其时频域特征进行 分析 必开 设计 2 功率谱估计及方法比较 2 实现功率谱估计的两种及以上方法， 比较其特点。 必开 设计 三、教学方法 以课堂讲授、翻转课堂、仿真实验结合的方法为主，另外辅以习题练习和问题讨论配合 教学。课堂讲授方法主要采用多媒体教学的方式；翻转课堂方法选择合适的章节进行师生角 色互换，包括演讲、点评、讨论等环节；实验教学方法采用线下线上相结合的方式进行，线 上展示讲解典型实验程序及运行结果，线下解决实际程序调试过程中出现的问题和难点
四、课程思政内容（说明：课程思政建设内容要围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，从政治认同、家国情怀、文化素养、法治意识、道德修养等方面入手优化课程思政设计，系统开展中国特色社会主义和中国梦、社会主义核心价值观、法治意识、中华优秀传统文化等内容教育。）1.通过梳理现代信号分析与处理技术发展现状和趋势，讨论目前国内外信号分析与处理领域面临的间题和不足，从而调动学生自主学习的主动性，增强学生的使命感和责任感。2.通过信号处理典型案例的介绍和分析，让学生了解信号分析与处理技术在日常生活、科学研究、工业生产、国防安全等方面发挥的巨大作用，激励学生发现间题、解决问题，鼓励学生积极投身国家当前面临的技术短板和卡脖子问题，激发学生的爱国情怀。3.针对不同信号分析方法，讲述卓越科学家和工程师的生平事迹，引导学生相信科学、追求真理，敢于突破传统、勇于创新。五、教学目标达成与评价方式（说明：本课程支撑的知识获得、科研实践能力提升、创新能力提升等方面的教学目标达成与评价方式）教学目标通过课堂教学、实验仿真、习题练习、间题讨论等方法达成。1．课堂教学：主要讲解现代信号分析与处理有关的基本概念、基本理论以及基本方法，结合多媒体技术，引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。2.课堂小测验：针对本课程涉及的信号分析与处理基本概念不定期进行测验。3.课后作业：针对课程知识点在课后适量布置书面习题或思考题，并批改后计分。4.课后答疑：每周固定一个时段和地点，对学生学习过程中遇到的间题进行讨论和辅导。5.课程实验：实验内容与理论知识紧密结合，锻炼学生的实际动手能力，训练方面包括理论知识理解、实验方案设计、实验过程操作、实验结果与分析等，并提交实验报告。6.期末考试：内容涉及本课程的全部理论和基本方法，以基础知识为主，题型包括简答题、计算题、分析题等，采用闭卷形式。课程结束后，进行课程目标达成度评价。教学目标1、5通过课堂教学、实验仿真、课后作业、问题讨论等方法达成；达成情况通过作业、测验、考试、实验报告等进行评价；评价方式可采用修课学生调查间卷法、课程考核过程分析法或课程成绩分析法。教学目标2、23
23 四、课程思政内容 （说明：课程思政建设内容要围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱 人民、爱集体为主线，从政治认同、家国情怀、文化素养、法治意识、道德修养等方面入手 优化课程思政设计，系统开展中国特色社会主义和中国梦、社会主义核心价值观、法治意识、 中华优秀传统文化等内容教育。） 1.通过梳理现代信号分析与处理技术发展现状和趋势，讨论目前国内外信号分析与处理 领域面临的问题和不足，从而调动学生自主学习的主动性，增强学生的使命感和责任感。 2.通过信号处理典型案例的介绍和分析，让学生了解信号分析与处理技术在日常生活、 科学研究、工业生产、国防安全等方面发挥的巨大作用，激励学生发现问题、解决问题，鼓 励学生积极投身国家当前面临的技术短板和卡脖子问题，激发学生的爱国情怀。 3.针对不同信号分析方法，讲述卓越科学家和工程师的生平事迹，引导学生相信科学、 追求真理，敢于突破传统、勇于创新。 五、教学目标达成与评价方式 （说明：本课程支撑的知识获得、科研实践能力提升、创新能力提升等方面的教学目标达成 与评价方式） 教学目标通过课堂教学、实验仿真、习题练习、问题讨论等方法达成。 1. 课堂教学：主要讲解现代信号分析与处理有关的基本概念、基本理论以及基本方法， 结合多媒体技术，引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。 2. 课堂小测验：针对本课程涉及的信号分析与处理基本概念不定期进行测验。 3. 课后作业：针对课程知识点在课后适量布置书面习题或思考题，并批改后计分。 4. 课后答疑：每周固定一个时段和地点，对学生学习过程中遇到的问题进行讨论和辅 导。 5. 课程实验：实验内容与理论知识紧密结合，锻炼学生的实际动手能力，训练方面包 括理论知识理解、实验方案设计、实验过程操作、实验结果与分析等，并提交实验 报告。 6. 期末考试：内容涉及本课程的全部理论和基本方法，以基础知识为主，题型包括简 答题、计算题、分析题等，采用闭卷形式。 课程结束后，进行课程目标达成度评价。教学目标 1、5 通过课堂教学、实验仿真、课 后作业、问题讨论等方法达成；达成情况通过作业、测验、考试、实验报告等进行评价；评 价方式可采用修课学生调查问卷法、课程考核过程分析法或课程成绩分析法。教学目标 2