《水聲信號處理》課程教學(xué)大綱

《水聲信號處理》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱水聲信號處理課程英文名稱UnderwaterAcousticSignalProcessing課程編號33341601課程模塊思想政治理論課通識教育課專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)課課程性質(zhì)必修限選專業(yè)任選任選總學(xué)時32講授學(xué)時24實驗（專題輔導(dǎo)）學(xué)時8總學(xué)分2開課單位電子與信息工程學(xué)院開課系（室）海洋技術(shù)系授課對象海洋技術(shù)專業(yè)本科生適用專業(yè)海洋技術(shù)先修課程高等數(shù)學(xué)、數(shù)字信號處理、水聲學(xué)、聲學(xué)基礎(chǔ)二、課程簡介和教學(xué)目標(biāo)1．課程簡介本課程是海洋技術(shù)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)任選課程，主要授課對象為海洋技術(shù)專業(yè)本科學(xué)生。水聲信號處理課程是一門滲透性交叉性較強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)學(xué)科，不僅數(shù)字信號處理、以及聲學(xué)基礎(chǔ)、水聲學(xué)等課程密切先關(guān)，要求將水聲物理基礎(chǔ)與信號處理技術(shù)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生應(yīng)認(rèn)識水聲信號處理對水聲工程技術(shù)發(fā)展所起的作用，作為學(xué)科專業(yè)拓展課程，為學(xué)生在水聲工程及相關(guān)領(lǐng)域中從事海洋聲場分析、水下噪聲及減振降噪、水聲信號處理等設(shè)計、開發(fā)，或在國防工業(yè)領(lǐng)域和國民經(jīng)濟(jì)各部門中從事開發(fā)、應(yīng)用水聲技術(shù)研發(fā)等工作奠定基礎(chǔ)。2.教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1：掌握水聲信號處理的基本概念、方法。具有實踐經(jīng)歷，熟悉水聲信號相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)目標(biāo)2：具備將水聲信號算法通過具體的編程語言加以實現(xiàn)的能力。能夠正確采集、整理實驗數(shù)據(jù)，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。教學(xué)目標(biāo)3：能夠?qū)λ曅盘柼幚韱栴}的關(guān)鍵技術(shù)和難點進(jìn)行準(zhǔn)確描述，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。教學(xué)目標(biāo)4：具備有效溝通并能夠合理決策具有良好的交流能力、合作精神。教學(xué)目標(biāo)5：（課程思政）：通過課程實踐培養(yǎng)學(xué)生科研習(xí)慣和責(zé)任心，具備認(rèn)真負(fù)責(zé)的科學(xué)作風(fēng)，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)工程中培養(yǎng)辯證思維能力，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)能力。3．教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐關(guān)系教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求對應(yīng)指標(biāo)點教學(xué)目標(biāo)11.2工程（相關(guān)）知識7.2環(huán)境教學(xué)目標(biāo)23.1設(shè)計/開發(fā)解決方案教學(xué)目標(biāo)3問題分析4.2研究11.項目管理教學(xué)目標(biāo)4個人和團(tuán)隊10.溝通教學(xué)目標(biāo)512.終身研究三、理論教學(xué)表1理論教學(xué)安排序號章節(jié)（學(xué)時）學(xué)習(xí)內(nèi)容（含重點、難點）教學(xué)方法、手段支撐教學(xué)目標(biāo)其他1緒論(2學(xué)時)1.了解國內(nèi)外相關(guān)研究的歷史與現(xiàn)狀。2.理解水下聲信號處理研究的意義。3.掌握水聲信號處理的定義。（）多媒體講授理論課程思政1，52寬帶處理與寬帶信號分析（4學(xué)時）了解寬帶信號與寬帶處理原理和常用方法。理解寬帶調(diào)頻信號數(shù)學(xué)模型及生成。()掌握時間頻率分集信號原理。()掌握回聲定位動物發(fā)聲信號。()多媒體理論授課；導(dǎo)入實例；增加實驗驗證環(huán)節(jié)。1，2，3，53點目標(biāo)的寬帶檢測與參數(shù)估計（4學(xué)時）了解寬帶主動信號波形設(shè)計方法。理解點目標(biāo)檢測及分析算法。()掌握點目標(biāo)參數(shù)估計方法。()掌握檢測與估計算法的實現(xiàn)。()多媒體理論授課；導(dǎo)入實例；1，54小波變換域估計器-相關(guān)器（4學(xué)時）了解海森伯格群和仿射群背景知識。理解寬帶估計器-相關(guān)器。()掌握體目標(biāo)的散射函數(shù)。()多媒體理論授課；導(dǎo)入實例；增加實驗驗證環(huán)節(jié)。1，2，3，4，55散射函數(shù)估計（4學(xué)時）了解環(huán)境散射函數(shù)誤差。理解目標(biāo)散射函數(shù)誤差仿真分析方法。()掌握總散射函數(shù)誤差仿真分析和波形設(shè)計。()·1多媒體理論授課；導(dǎo)入實例；1，5寬帶散射函數(shù)估計與更新（2學(xué)時）了解寬帶散射函數(shù)的卡爾曼濾波基本原理理解卡爾曼濾波算法的推導(dǎo)；()掌握寬帶散射函數(shù)估計與更新的實現(xiàn)。()多媒體理論授課；導(dǎo)入實例；增加實驗驗證環(huán)節(jié)。1，2，3，5空時自適應(yīng)處理抗混響原理（2學(xué)時）了解STAP原理。理解全維和降維處理方法。()掌握STAP抗混響基本結(jié)構(gòu)和抗混響流程。()多媒體理論授課；1，5降維STAP抗混響方法（2學(xué)時）了解基于數(shù)據(jù)空時平滑的處理方法。了解三維STAP處理方法。()掌握梳狀譜信號的STAP處理方法。()多媒體理論授課；1，5四、實驗教學(xué)表2實驗教學(xué)安排序號實驗項目名稱（學(xué)時）實驗內(nèi)容實驗類型支撐教學(xué)目標(biāo)其他1寬帶調(diào)頻信號仿真（2學(xué)時）產(chǎn)生線性調(diào)頻信號；繪制并觀察其時域波形；繪制并觀察其頻譜。驗證2，32寬帶散射函數(shù)的卡爾曼濾波（2學(xué)時）寬帶散射函數(shù)的生成和卡爾曼濾波仿真。驗證2，33寬帶信號處理與小波變換（4學(xué)時）寬帶LFM和HFM處理基本方法及小波變換技術(shù)對真實采集聲信號處理。綜合設(shè)計1，2，3，4五、考核與成績評定方法表3課程考核及評價細(xì)則成績組成考核/評價環(huán)節(jié)分值考核/評價細(xì)則支撐教學(xué)目標(biāo)平時成績平時成績（50%）課堂考勤15學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法4回答問題10軟件APP隨機(jī)點名4專題式研討和分組報告15文獻(xiàn)總結(jié)能力、學(xué)術(shù)研究能力、語言表達(dá)能力、溝通協(xié)作能力1,2,3,4實驗報告10實際操作能力，編程能力1,2,3考試成績（50%）綜合報告50綜合能力1,2,3六、建議教材及相關(guān)教學(xué)資源[1]劉朝暉等著，水下聲信號處理技術(shù)[M]，國防工業(yè)出版社，2010.4教學(xué)參考：[1]錢秋珊，水聲信號處理基礎(chǔ)[M]，國防工業(yè)出版社，1981[2]

(丹)比約諾主編，信號處理和水聲學(xué)，國防工業(yè)出版社，1985[3]翻譯組,水聲模擬：原理、技術(shù)和應(yīng)用,

船舶總公司七院,1994[4]期刊：JournalofTheAcousticalSocietyof