Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Podstawy teorii sygnałów

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-POTES Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0710) Inżynieria i technika
Nazwa przedmiotu: Podstawy teorii sygnałów
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 6.00 LUB 5.00 (w zależności od programu)
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Analiza matematyczna, znajomość oprogramowania MS Word oraz MS Excel


Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obowiązkowy

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 (automatyka i robotyka s1: K_W09, fizyka techniczna s1: K_W06, astronomia s1: K_W09)


W2: Opisuje sygnały w dziedzinie czasu i częstotliwości (automatyka i robotyka s1: K_W09, fizyka techniczna s1: K_W06, astronomia s1: K_W08)


W3: Zna zasady próbkowania i kwantowania sygnałów i ich praktyczne uwarunkowania (automatyka i robotyka s1: K_W05, K_W09, fizyka techniczna s1: K_W06)


Efekty uczenia się - umiejętności:

U1: Posiada umiejętność pozyskiwania informacji z różnych źródeł, dokonywania ich interpretacji, a także wyciągania wniosków (automatyka i robotyka s1: K_U01, fizyka techniczna s1: K_U03)


U2: Wykorzystuje MS Word oraz MS Excel do prezentacji wyników i analizy danych (automatyka i robotyka s1: K_U02, fizyka techniczna s1: K_U06)


U3: Potrafi opracować raport zawierający omówienie wyników realizacji zadania inżynierskiego (automatyka i robotyka s1: K_U05)


U4: Potrafi samodzielnie lub w zespole planować i przeprowadzać proste symulacje przetwarzania sygnałów (automatyka i robotyka s1: K_U16, fizyka techniczna s1: K_U13, astronomia s1: K_U12)


Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1: Ma świadomość ograniczenia swojej wiedzy w zakresie analizy i przetwarzania sygnałów deterministycznych i losowych (automatyka i robotyka s1, fizyka techniczna s1, astronomia s1: K_K01)



Metody dydaktyczne:

Metoda dydaktyczna podająca:


wykład informacyjny (konwencjonalny) wzbogacany symulacjami komputerowymi przeprowadzanymi z zastosowaniem autorskich aplikacji.


Metoda dydaktyczna poszukująca:

laboratorium: doświadczeń, laboratoryjna


Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące:

- doświadczeń
- laboratoryjna

Skrócony opis:

Zajęcia z Podstaw teorii sygnałów obejmują następujące treści:

- różne klasyfikacje sygnałów,

- podstawy analizy sygnałów okresowych w dziedzinie czasu i częstotliwości,

- podstawy analizy widmowej sygnałów z wykorzystaniem ciągłego i dyskretnego przekształcenia Fouriera,

- zagadnienie przetwarzania analogowo-cyfrowego,

- tw. o próbkowaniu Kotelnikowa-Shannona oraz tw. o kwantowaniu wg Widrowa,

- specyficzne cechy oraz architektury spektrografów stosowanych w radioastronomii.

Pełny opis:

Zajęcia z przedmiotu składają się z 30 h wykładu oraz 30 h ćwiczeń laboratoryjnych.

Wykład zawiera następujące treści:

- wprowadzenie i wyjaśnienie pojęcia sygnału a następnie omówienie różnych klasyfikacji sygnałów,

- podstawowe charakterystyki i parametry sygnałów stacjonarnych,

- podstawowe łączne charakterystyki sygnałów stacjonarnych,

- opis sygnałów deterministycznych w dziedzinie czasu i częstotliwości,

- wprowadzenie do opisu sygnałów losowych,

- podstawy analizy widmowej sygnałów z wykorzystaniem ciągłego i dyskretnego przekształcenia Fouriera,

- zagadnienie przetwarzania analogowo-cyfrowego,

- tw. o próbkowaniu Kotelnikowa-Shannona oraz tw. o kwantowaniu wg Widrowa,

- specyficzne algorytmy przetwarzania sygnałów stosowane m.in. w radioastronomii.

Wykaz ćwiczeń laboratoryjnych:

1.Sygnały deterministyczne i losowe.

2.Główne charakterystyki sygnałów.

3.Łączne charakterystyki sygnałów.

4.Ilustracja twierdzenia o próbkowaniu.

5.Ilustracja kwantowania sygnałów oraz kwantowania z sygnałem ditherowym.

6.Detekcja sygnału okresowego metodą uśredniania koherentnego.

7.Detekcja sygnałów w szumie metodą autokorelacji i korelacji wzajemnej.

8.Błędy estymacji.

Podczas wykładu i ćwiczeń laboratoryjnych studenci zapoznają się ponadto z wybranymi algorytmami przetwarzania sygnałów cyfrowych, określaniem wartości średniej, średniokwadratowej, rozkładu wartości (histogramu), funkcji korelacyjnych i widmowych, metodami uśredniania sygnałów cyfrowych, koherentnym i niekoherentnym uśrednianiem sygnałów. Stosują uśredniające metody eliminowania zakłóceń z sygnałów powtarzalnych oraz metody korelacyjne do eliminowania zakłóceń z sygnałów deterministycznych i losowych. Uczą się oceny błędów estymacji podstawowych parametrów oraz charakterystyk sygnałów uzyskanych m.in. na podstawie ich cyfrowej reprezentacji.

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. Materiały do wykładów - Moodle Instytut Fizyki.

2. Lal-Jadziak J.: Przetwarzanie sygnałów. Wybrane zagadnienia. Wydawnictwo UMK, Toruń 2020.

3. Bendat J.S., Piersol A.G.: Metody pomiaru i analizy sygnałów losowych. PWN, Warszawa 1976.

4. Izydorczyk J., Płonka G., Tyma G.: Teoria sygnałów. Helion, Warszawa 2006, s. 304.

5. Jajszczyk A.: Podstawy telekomunikacji, WNT, Warszawa 2004.

6 Lal-Jadziak J., Krajewski M., Sienkowski S..: Podstawy i algorytmy przetwarzania sygnałów. Ćwiczenia laboratoryjne, Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego. Zielona Góra 2009.

7. Lyons R.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów. WKŁ, Warszawa 2010.

8. Szabatin J.: Podstawy teorii sygnałów. WKiŁ, Warszawa 2007.

Literatura uzupełniająca

1. Bendat J.S., Piersol A.G.: Engineering applications of correlation and spectral analysis. Wiley, New York 1993.

2. Bendat J.S., Piersol A.G.: Random data: Analysis and measurement procedures. Wiley, New York 2010.

3. Bilinskis I.: Digital alias free signal processing. Wiley 2007.

4. Gajda J., Szyper M.: Modelowanie i badania symulacyjne systemów pomiarowych. Jartek s.c., Kraków 1998.

5. Lal-Jadziak J: Korelatory w zastosowaniach radioastronomicznych. Pom. Auto. Kontr. 11 (2014) ; 963 - 965.

6. Lal-Jadziak J: Pomiar szumu w szumie metodą korelacyjną. Przegląd Elektrotechniczny 11 (2016); 179-182.

7. Lal-Jadziak J., Sienkowski S.: Cross-correlation Function Determination by Using Deterministic and Randomized Quantization, Przegl. Elektrotech., R. 89, NR 1a, 2013, 81 – 83.

8. Lyons R.G.: Understanding Digital Signal Processing. Prentice Hall PTR 2004.

9.Widrow B., Kollar I.: Quantization Noise, Roundoff Error in Digital Computation, Signal Processing Control, and Communications. Cambridge University Press 2008.

10. Zieliński T.P.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Od teorii do zastosowań. WKŁ, Warszawa 2007.

Metody i kryteria oceniania:

Metody oceniania:

Wykład

Osiem sprawdzianów z tematyki wykładu - W1, W2, W3

Egzamin pisemny (pytania otwarte/pytania zamknięte) - W1, W2, W3

Laboratorium

Sprawdziany z zakresu każdego ćwiczenia laboratoryjnego - W1, W2, W3

Raporty z każdego ćwiczenia laboratoryjnego U1, U2, U3, U4, U5, 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

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2017/18" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-25
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jadwiga Lal-Jadziak
Prowadzący grup: Dariusz Chaberski, Paweł Dąbkowski, Magdalena Kunert-Bajraszewska, Jadwiga Lal-Jadziak, Anna Zawadzka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2017/18" (zakończony)

Okres: 2018-02-26 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jadwiga Lal-Jadziak
Prowadzący grup: Jadwiga Lal-Jadziak, Anna Zawadzka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2018/19" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-24
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jadwiga Lal-Jadziak
Prowadzący grup: Dariusz Chaberski, Paweł Dąbkowski, Jadwiga Lal-Jadziak, Anna Zawadzka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jadwiga Lal-Jadziak
Prowadzący grup: Marcin Gahbler, Jadwiga Lal-Jadziak, Przemysław Płóciennik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jadwiga Lal-Jadziak
Prowadzący grup: Marcin Gahbler, Jadwiga Lal-Jadziak, Przemysław Płóciennik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.