МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

"УТВЕРЖДАЮ"

Декан АВТФ, профессор

__________

"___"___________2006 г.

Факультет автоматики и вычислительной техники.

Кафедра «Сетевых информационных технологий»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины " Динамические модели сигналов и систем” для направления

230100(552800) - «Информатика и вычислительная техника» (магистры).

Магистерская программа 552819- Компьютерный анализ и интерпретация

Курс - 5, семестр – 10.

Лекции -18 часов

Лабораторная работа - 18 часов

Индивидуальная работа - 18 часов

Самостоятельная работа - 40 часов

РГР - 10 семестр

Всего - 94 часа

Зачет

Новосибирск, 2006 г.

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 552800 (230100)- гос. рег.№36тех/маг от 01.01.2001.

Шифр дисциплины: СДМ.02.

Рабочая программа обсуждена на совместном заседании кафедр вычислительной техники (ВТ) и сетевых информационных технологий (СИТ) 31.08. 2006 г., протокол №7.

Программу составил:

зав. кафедрой СИТ, д. т.н., проф..

Ответственный за основную

образовательную программу

230100 , декан АВТФ,

зав. кафедрой ВТ, д. т.н., профессор

представления динамических моделей сигналов и систем; упором на сетевую технологию распределенной цифровой обработки сигналов в информационных сетях; акцентом на углубленное изложение и практическое приложение методов и принципов построения программно-технических средств цифровой обработки данных в реальных системах. В этой части аккумулируется многолетний опыт автора данной программы в области теории и практики построения систем цифровой обработки данных различного назначения; направленностью на практическое освоение студентами алгоритмов и программ статистического анализа и оценивания параметров сигналов и систем, исследование ими свойств алгоритмов на базе применения «МATLAB» и использования базы экспериментальных данных.

Курс разделен на 4 модуля.

Модуль 1. Динамические модели сигналов и систем.

Модели как основа теории информационных систем. Основные понятия: информация, информатика, информационная системы, информационные технологии. Модели динамической системы. Модели состояний динамической системы. Пространство состояний. Модели «вход-выход» линейных динамических систем. Математические модели линейных динамических систем. Z-преобразование.

Модуль 2 Математические средства линейных динамических систем.

Понятие свертки. Линейная и круговая свертка. Интеграл свертки. Методы свертки: перекрытие с суммированием, перекрытие с накоплением. Вычисление свертки на основе БПФ. Понятие импульсной функции. Имитационное моделирование сложных систем на основе импульсных функций (метод «черного ящика»). Примеры применения.

Модуль 3. Методы фильтрации сигналов. Алгоритмы и программы систем цифровой фильтрации сигналов. Синтез цифровых фильтров, оптимального фильтра Винера-Колмогорова, согласованного фильтра, фильтра Калмана, робастного фильтра. Иллюстрация работы фильтров на экспериментальных данных.

Модуль 4. Сигнальные процессоры, их структура и особенности аппаратно-программной организации. Рассматриваются архитектура, основные типы и характеристики современных СП семейства TMS320, операционная система реального времени для СП, средства разработки и отладки, практика применения. СП.

3. Цели курса.

Представления

В результате изучения дисциплины у студентов должны быть сформированы представления о:

1.  моделях динамических систем и методах оценивания их основных параметров;

2.  об алгоритмах и программах систем цифровой фильтрации сигналов, включая вопросы синтеза цифровых фильтров, оптимального фильтра Винера-Колмогорова, согласованного фильтра, фильтра Калмана

Знания

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

1.  основные модели динамических систем и методы оценивания их основных параметров;

2.  алгоритмы фильтрации сигналов в системах реального времени, их основные свойства и методологию их разработки;

3.  ознакомление и практическое освоение системы “MATLAB” и программного комплекса обработки сигналов «АСТРА», реализованного в среде МATLAB;

4.  сетевую технологию распределенной обработки данных на основе использования рабочих станций и супер-ЭВМ;

5.  принципы организации технологии обработки данных на основе сигнальных процессоров.

Умения и навыки

После изучения дисциплины студент должен приобрести умения и навыки:

1.  постановки задач анализа систем и сигналов и выбора путей их решения;

2.  освоения и применения методологии анализа сигналов в процессе выполнения курсовой работы по обработке геофизических сигналов;

3.  работы в системе МATLAB;

4.  работы на действующих системах реального времени для обработки геофизических сигналов «РОСА», «ВИРС-М», а также с операционными системами реального времени (ОС РВ) «АКСОН» и инструментальным комплексом «Астра», предназначенными для оперативной обработки геофизических сигналов.

4. Структура и содержание курса

4.1. Структура курса

4.2. Содержание курса

Семестр 1. Лекции (18 часов)

Модуль 1. Динамические модели сигналов и систем. (6 час).

Модели как основа теории информационных систем. Основные понятия: информация, информатика, информационная системы, информационные технологии.

1.1  Модели динамической системы. Модели состояний динамической системы. Пространство состояний. Модели «вход-выход» линейных динамических систем. Математические модели линейных динамических систем. Z-преобразование.

Модуль 2. Математические средства анализа линейных динамических систем. Понятие свертки. Линейная и круговая свертка. Интеграл свертки. Методы свертки: перекрытие с суммированием, перекрытие с накоплением. Вычисление свертки на основе БПФ. Понятие импульсной функции. Имитационное моделирование сложных систем на основе импульсных функций (метод «черного ящика»). Примеры применения.

Модуль 3. Фильтрация сигналов.

3.1.Цифровые фильтры как модели линейных динамических систем. Разностное уравнение ЦФ. Рекурсивные и нерекурсивные ЦФ. Нули и полюса ЦФ. Устойчивость ЦФ.

3.2.Конструирование ЦФ. Программы синтеза ЦФ в системе МATLAB: фильтры Баттерворта, Чебышева, эллиптические. Примеры ЦФ сейсмических сигналов.

3.3. Понятие оптимальной фильтрации Колмогорова –Винера. Критерий качества фильтрации. Дискретное уравнение Колмогорова-Винера. Метод Левинсона для решения уравнения Колмогорова-Винера. Примеры оптимальной фильтрации.

3.4. Понятие согласованной фильтрации. Отношение сигнал-шум на выходе согласованного фильтра. Согласованные фильтры для гармонических и ЛЧМ-сигналов. Результаты применения согласованной фильтрации вибросейсмических зондирующих сигналов на фоне помех.

3.5. Адаптивная фильтрация на основе алгоритмов Калмана. Фильтр Калмана для дискретных систем. Примеры применения.

3.6 Введение в робастные методы обработки сигналов. Робастность в оценивании параметров сигналов. Робастные согласованные фильтры.

Раздел 4 . Сигнальные процессоры, их структуры и особенности аппаратно-программной организации. ( 6 час)

2.1. Принципы организации сигнальных процессоров (СП). Архитектура, основные типы и характеристики современных СП семейства TMS320. Операционная система реального времени. для СП. Практика применения СП.

2.2. Сигнальные микрокомпьютеры класса ADSP-21**- базовая архитектура, характеристики, периферийные устройства. Технология разработки программного обеспечения. Проблемно-ориентированные системы команд. Средства разработки и отладки. Программная модель. Оценивание производительности СП по критерию «быстродействие-стоимость»

Индивидуальная работа

Тематика работ и примеры заданий приведены в приложении 1.

Работа выполняется по следующим основным темам:

1.Программные системы реального времени для сбора и цифровой обработки вибросейсмических сигналов.

2. Технология сетевой обработки вибросейсмических данных на базе супер ЭВМ.

3.Моделировние алгоритмов цифровой обработки сигналов на примере использования экспериментальных сейсмических данных..

4. Анализ программ оценивания параметров вибросейсмических сигналов на фоне шумов.

6.Организация форматов представления и методов конвертирования сейсмологических данных.

7. Обзор DSP - процессоров..

8. Обзор и анализ пакетов программ для статистической обработки сигналов.

9.Методы организации дистанционного доступа к геофизическим данным.

7.Обзор систем реального времени для диагностики сетей.

11.Конвейерные методы вычислений в цифровой обработке данных.

12. Обзор методов повышения производительности адаптивных тестирующих систем реального времени.

Практические занятия.

Темы работ:

1. Ознакомление и практическая работа с сетевой технологией обработки геофизических данных на основе рабочих станций( нижний уровень) и супер-ЭВМ “SILICON GRAPHICS”, «RM-600”, МВС-1000(верхний уровень), реализованной в ИВМиМГ СО РАН..

2. Ознакомление с организацией технических и программных средств систем реального времени «КРОСС-РС», «РОСА» для сбора и обработки геоакустических сигналов: функции, принципы структурной организации, программные средства управления и обработки. Практическая работа с системой.

3 Ознакомление и практическое освоение программной системы «АСТРА» и библиотеки программ для обработки сигналов., реализованной в среде Матлаб.:

5. Учебная деятельность

Технологическая цепочка изучения курса построена по следующей схеме. Лекционный курс включает в себя все основные темы, перечисленные в структуре курса. Практические занятия первого семестра углубляют освоение лекционного материала путем ознакомления и практической работы на основе действующих систем цифровой обработки сигналов, обеспечивают контроль усвоения материала (анализ тестовых заданий и разработка программ по вариантам).

Развитие навыков к самостоятельной работе и углубленное изучение лекционного материала достигается на основе индивидуальной и самостоятельной работы, результатом которых являются курсовые работы, тематика которых связана с основными разделами курса. Темы и пояснения к курсовым работам приведены в приложении 1.

Наиболее глубокие знания и развитие навыков самостоятельной работы достигаются при работе над магистерскими диссертациями. Темы диссертаций охватывают недостаточно изученные вопросы прикладной теории и практики разработки сетевых технологий обработки данных с выходом на супер-ЭВМ, особенности реализации алгоритмов и программ сбора и обработки сигналов в геофизических системах реального времени.

6. Контролирующие материалы :

-  Перечень вопросов к экзаменационным билетам и зачетам;

-  Индивидуальные рефераты, курсовые работы.

7. Список литературы

1.  , В. Шварц. Вероятностные модели и методы в системах связи и управления. М.::»Радио и связь», 1985

2.  . Вероятностное моделирование на электронных вычислительных машинах. М.: «Советское радио», 1971.

3.  Дж. Бенджат, А. Пирсол. Применения корреляционного и спектрального анализа. М.:»Мир», 1983.

4.  Б. Гоулд, Ч. Рэйдер. Цифровая обработка сигналов. М:. «Сов. радио», 1973.

5.  , Киселев процессоры. М.: «Нолидж», 2000.

6.  Каталог фирмы “National Instruments”, 1995/

7.  Дж. Мартин. Программирование для вычислительных систем реального времени. М.: МИР, 1986.

8.  С. Марков Цифровые сигнальные процессоры. «Микроарт», 1996.

9.  Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Изд. «Додэка»,1996.

10.  . Матлаб. М.: Диалог МИФИ, 1997.

11.  Л. Рабинер, Б. Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: «МИР», 1978.

12.  и др. Камак –системы автоматизации в экспериментальной биологии и медицине.-«Наука»,-Новосибирск, 1979, 268 с.

13.  , и др. Изучение особенностей распространения сейсмических волн методом вибрационного просвечивания Земли. Препринт № 000, Вычислительный центр СО РАН, Новосибирск, 1996, 32 с.

14.  , , Дворецкая -технические средства обработки вибросейсмических сигналов и анализа микросейсм. Препринт № 000, ВЦ СО РАН, Новосибирск, 1992, С.42.

15.  , , Дворецкая -технические средства обработки вибросейсмических сигналов и анализа микросейсм. Препринт № 000, Вычислительный центр СО РАН, Новосибирск, 1993, 42 с.

16.  , , Родионов вычислительных систем обработки сигналов в реальном времени. Труды «РОИ-95» Новосибирск, с.356-360

17.  Хайретдинов распределенной обработки вибросейсмических сигналов. . Сб. докладов конф. Информационные системы и технологии (ИСТ-2000), т.3 НГТУ, Новосибирск, 2000, С.607– 612.

18.  Седухина система обработки сейсмоданных “ASTRA” в среде Матлаб. Сб. докладов конф. Информационные системы и технологии (ИСТ-2000), т.3 НГТУ, Новосибирск, 2000, С.603-606.

19.  . Технология распределенной обработки вибросейсмических данных на базе супер-ЭВМ. Труды «РОИ 98», Новосибирск, 1998, с.461-465.

20.  Семенов ЮА. Протоколы и ресурсы Интернет.- М.: «Радио и связь»1996.

21.  , . Анализ данных на компьютере. М.: Финансы и статистика, 1995.

22.  . Цифровые фильтры. М:. «Недра», 1987.

23.  . Адаптация и обучение в автоматических системах. М:.Наука, 1968.

24.  Л. Френкс. Теория сигналов. М:. «Сов. радио» , 1974.

25.  Астафьева -анализ: основы теории и применения. Журнал «Успехи физических наук», т.166, №11, 1996, с.1145-1170.

26.  Intel Native Signal Processing Library for the Pentium Processor. Reference Manual. 1995/

27.  Unix, X Windows, Motif. Основы программирования.- М.:АО «Аналитик»,1995.

Приложение1. Примеры заданий к расчетно-графическим работам по курсу «Динамические модели сигналов и систем»

Приложение 2. Перечень экзаменационных вопросов

Программу составил

проф. кафедры «Сетевых информационных

технологий», д. т.н.

Приложение 1

Примеры заданий к расчетно-графическим работам по курсу «Статические и динамические модели сигналов и систем»

Тема1: Алгоритмы и программы статистического обнаружения и измерения параметров сигналов в шумах методом квадратурной обработки.

1.Цели работы:

·  ознакомление и практическое овладение методом обработки;

·  ознакомление со средствами графического представления результатов обработки;

·  ознакомление с организацией массивов представления данных и их форматами.

·  исследование зависимости критерия качества обработки от начальных параметров, включая время обработки, величину расстройки по частоте Δf между опорным и регистрируемым сигналами и др.;

2.Требования к выполнению работы.

·  Программная реализация в среде MATLAB средствами диалоговой системы «АСТРА»;

·  Виды сигналов: Модельные гармонические сигналы, Цифровые записи реальных сейсмических сигналов

·  Диапазон рабочих частот - 1-20 Гц.

·  Количество одновременно обрабатываемых сигналов - 10

·  Количество каналов обработки - 15

·  Критерий качества обработки – соотношение сигнал/шум

3.Представляемые материалы:

-  описание алгоритмов и программ обработки данных;

-  описание исходного экспериментального материала;

-  описание форматов представления данных

-  результаты обработки модельных и реальных сигналов в числовом и графическом видах;

-  заключение, включающее краткую характеристику основных результатов и предложения для их дальнейшего улучшения

Тема №2 Алгоритмы и программы статистического обнаружения и измерения параметров монохроматических сигналов в шумах методом взаимокорреляционной свертки

1.Цели работы:

-  ознакомление и практическое овладение методом обработки;

-  ознакомление со средствами графического представления результатов обработки;

-  ознакомление с организацией массивов представления данных и их форматами.

-  исследование зависимости критерия качества обработки от начальных параметров, включая время обработки, величину расстройки по частоте Δf между опорным и регистрируемым сигналами;

2.Требования к выполнению работы.

·  Программная реализация в среде MATLAB средствами диалоговой системы «АСТРА»;

·  Виды сигналов: Модельные гармонические сигналы, Цифровые записи реальных сейсмических сигналов

·  Диапазон рабочих частот - 1-20 Гц.

·  Количество одновременно обрабатываемых сигналов - 10

·  Количество каналов обработки - 15

·  Критерий качества обработки – соотношение сигнал/шум

3.Представляемые материалы:

-  описание алгоритмов и программ обработки данных;

-  описание исходного экспериментального материала;

-  описание форматов представления данных

-  результаты обработки модельных и реальных сигналов в числовом и графическом видах;

-  заключение, включающее краткую характеристику основных результатов и предложения для их дальнейшего улучшения

.Тема №3: Алгоритмы и программы статистического обнаружения и измерения параметров сигналов в шумах методом спектрального накопления

1.Цели работы:

-  ознакомление и практическое овладение методом обработки;

-  ознакомление со средствами графического представления результатов обработки;

-  ознакомление с организацией массивов представления данных и их форматами.

-  исследование зависимости критерия качества обработки от начальных параметров, включая время обработки, вид весовой функции;

-   

2.Требования к выполнению работы.

·  Программная реализация в среде MATLAB средствами диалоговой системы «АСТРА»;

·  Виды сигналов: Модельные гармонические сигналы, Цифровые записи реальных сейсмических сигналов

·  Диапазон рабочих частот - 1-20 Гц.

·  Количество одновременно обрабатываемых сигналов - 10

·  Количество каналов обработки - 15

·  Критерий качества обработки – соотношение сигнал/шум

3.Представляемые материалы:

-  описание алгоритмов и программ обработки данных;

-  описание исходного экспериментального материала;

-  описание форматов представления данных

-  результаты обработки модельных и реальных сигналов в числовом и графическом видах;

-  заключение, включающее краткую характеристику основных результатов и предложения для их дальнейшего улучшения

.

Тема № 4: Алгоритмы и программы статистического обнаружения и измерения параметров широкополосных сигналов в шумах методом взаимокорреляционной свертки и синхронного накопления по множеству сеансов зондирования.

1.Цели работы:

-  ознакомление и практическое овладение методом обработки;

-  ознакомление со средствами графического представления результатов обработки;

-  ознакомление с организацией массивов представления данных и их форматами.

-  исследование зависимости формы и амплитуды корреляционного отклика и критерия качества обработки от начальных параметров, включая величину расстройки по скорости развертки между опорным и регистрируемым сигналами;

2.Требования к выполнению работы.

·  Программная реализация в среде MATLAB средствами диалоговой системы «АСТРА»;

·  Виды сигналов: Модельные сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-сигнал), Цифровые записи реальных ЛЧМ- сигналов в шумах.

·  Диапазон рабочих частот - 1-20 Гц.

·  Количество каналов обработки - 15

·  Полоса частот опорного свип-сигнала – 5.469-8.496 Гц

·  Длительность свип-сигнала – 43мин 12 сек.

·  Количество сеансов зондирования– 25

·  Критерий качества обработки – соотношение сигнал/шум

3.Представляемые материалы:

-  описание алгоритмов и программ обработки данных;

-  описание исходного экспериментального материала;

-  описание форматов представления данных

-  результаты обработки модельных и реальных сигналов в числовом и графическом видах;

-  заключение, включающее краткую характеристику основных результатов и предложения для их дальнейшего улучшения

Тема № 5 Алгоритмы и программы повышения помехозащищенности импульсных сейсмических сигналов методами цифровой фильтрации. (выполняется в комплексе с темой №6)

1.Цели работы:

-  ознакомление и практическое овладение методом обработки;

-  ознакомление с расчетом цифровых фильтров и их синтезом;

-  ознакомление со средствами графического представления результатов обработки;

-  ознакомление с организацией массивов представления данных и их форматами.

-  исследование зависимости формы и амплитуды откликов и критерия качества обработки на основе оптимизации выбора начальных параметров, включая порядок и полосу пропускания.

2.Требования к выполнению работы.

·  Программная реализация в среде MATLAB средствами диалоговой системы «АСТРА»;

·  Виды сигналов: Цифровые записи реальных импульсных сигналов, порождаемых карьерными взрывами Кузбасса, в шумах.

·  Диапазон рабочих частот - 1-20 Гц.

·  Количество каналов обработки - 15

·  Критерий качества обработки – соотношение сигнал/шум

3.Представляемые материалы:

-  описание алгоритмов и программ обработки данных;

-  описание исходного экспериментального материала;

-  описание форматов представления данных

-  результаты обработки модельных и реальных сигналов в числовом и графическом видах;

-  заключение, включающее краткую характеристику основных результатов и предложения для их дальнейшего улучшения

Тема № 6: Алгоритмы и программы частотно-временного анализа импульсных сигналов.

1.Цели работы:

-  ознакомление и практическое овладение методом обработки;

-  ознакомление со средствами графического представления результатов обработки;

-  ознакомление с организацией массивов представления данных и их форматами.

-  исследование зависимости формы спектрально-временных функций (СВФ) от начальных параметров;

-  оптимизация выбора частотных параметров СВФ для задач цифровой фильтрации импульсных сигналов

-   

2.Требования к выполнению работы.

·  Программная реализация в среде MATLAB средствами диалоговой системы «АСТРА»;

·  Виды сигналов:

·  цифровые записи реальных импульсных сигналов, порождаемых карьерными взрывами Кузбасса, в шумах;

·  Реальные взаимокорреляционные функции вибросейсмических сигналов

·  Диапазон рабочих частот - 1-20 Гц.

·  Количество каналов обработки - 15

·  Критерий качества обработки – соотношение сигнал/шум

·   

3.Представляемые материалы:

-  описание алгоритмов и программ обработки данных;

-  описание исходного экспериментального материала;

-  описание форматов представления данных

-  результаты обработки модельных и реальных сигналов в числовом и графическом видах;

-  заключение, включающее краткую характеристику основных результатов и предложения для их дальнейшего улучшения

Тема №7 Алгоритм и программа распознавания импульсных сейсмических сигналов.

1.Цели работы:

-  ознакомление и практическое овладение методом обработки;

-  ознакомление со средствами графического представления результатов обработки;

-  ознакомление с организацией массивов представления данных и их форматами.

-  исследование по выбору информативной системы признаков на основе анализа экспериментального материала;

-  исследование возможностей использования синтаксических методов распознавания образов для выделения сейсмических сигналов

.

2.Требования к выполнению работы.

·  Программная реализация в среде MATLAB средствами диалоговой системы «АСТРА»;

·  Виды сигналов:

–Цифровые записи реальных импульсных сигналов, порождаемых различнымисейсмическими источниками(карьерными взрывами Кузбасса, движущейся транспорт и др.);

– Реальные взаимокорреляционные функции вибросейсмических сигналов

·  Диапазон рабочих частот - 1-20 Гц.

·  Количество каналов обработки - 15

·  Критерий качества обработки – оценки вероятностей правильного распознавания.

3.Представляемые материалы:

-  описание алгоритмов и программ обработки данных;

-  описание исходного экспериментального материала;

-  описание форматов представления данных

-  результаты обработки модельных и реальных сигналов в числовом и графическом видах;

-  заключение, включающее краткую характеристику основных результатов и предложения для их дальнейшего улучшения

-  Тема №8.Алгоритмы и программы выделения импульсных сигналов на фоне шумов с помощью вейвлет - анализа.

-  Тема № 9. Алгоритмы и программы обратной фильтрации вибрационных сейсмограмм методом оптимальной фильтрации Колмогорова-Винера.

-  Тема №10. Восстановление сигналов-откликов на выходе сложной системы с использованием импульсных функций и интеграла свертки.

-  Тема №11. Робастная фильтрация сейсмических сигналов.

Зав. кафедрой СИТ

проф.

Приложение 2

Вопросы по курсу: «Статические и динамические модели сигналов и систем»

1.  Сигнал- материальный носитель информации. Модель сигнала. Дискретизация во времени. Теорема и ряд Котельникова. Функция отсчетов и ее свойства. Связь «время-частота». Критерии точности модели и погрешности дискретизации. Способы уменьшения погрешностей.

2.  Обобщенная модель распространенных типов сигналов и ее основные характеристики. Аналитические сигналы и их представление. Интегральное преобразование Гильберта. Минимально - и нуль-фазовые сигналы и их применение к анализу систем.

3.  Оценивание параметров модели сигналов. Постановка задачи и вероятностно-рекуррентные алгоритмы оценивания параметров узкополосных сигналов на фоне шумов. Рекуррентный алгоритм оценивания среднего и дисперсии в системах реального времени. Понятие скорости и точности сходимости и пути их увеличения.

4.  Модель сигнала в виде ряда Фурье. Алгоритмы ДПФ и БПФ. Понятия амплитудного и энергетического спектров сигналов. Разрешающая способность спектрального анализа. Весовые функции– основные типы и свойства. Применение спектрального анализа для накопления узкополосных сигналов на фоне шумов. Примеры накопления узкополосных сигналов на фоне помех.

5.  Спектрально-временная функция (СПФ) и ее применения к анализу сигналов. Примеры СПФ сейсмических сигналов.

6.  Обобщенная модель фильтрации сигналов. Интеграл свертки. Линейная и круговая свертка и алгоритмы ее вычисления. Импульсная функция системы. Понятие имитационного моделирования сложных систем. Реализация его на основе импульсных функций (метод «черного ящика»).

7.  Понятие оптимальной фильтрации Колмогорова –Винера. Критерий качества фильтрации. Дискретное уравнение Колмогорова-Винера. Метод Левинсона для решения уравнения Колмогорова-Винера. Примеры оптимальной фильтрации (в геофизике).

8.  Понятие согласованной фильтрации. Отношение сигнал-шум на выходе согласованного фильтра. Согласованные фильтры для гармонических и ЛЧМ-сигналов. Примеры применения согласованной фильтрации для обнаружения слабых сигналов на фоне шумов (На примере вибросейсмических зондирующих сигналов).

9.  Понятие корреляционной свертки во временной и частотной областях. Сравнительная оценка их быстродействия. Поточная корреляционная свертка в системах реального времени. Примеры выделения разного типа сейсмических волн на фоне шумов с помощью корреляционной свертки.

10.  Понятие динамической модели сложной системы. Задача синтеза системы на примере проектирования цифровых фильтров. Устойчивость системы. Критерий устойчивости. Технология расчета цифровых фильтров в системе «Матлаб».

11.  Принципы построения, требования и направления развития глобальных сетей. сбора и обработки физической информации на примере организация глобальной сейсмологической сети и др. сетей. Основные этапы сетевой технологии цифровой передачи и обработки данных. Пример программно-технической организации локальной вычислительной сети на базе рабочих станций РС, SUN и супер-ЭВМ «SILICON GRAPHICS»-

12.  Системы ЦОС реального времени (СЦОС РВ) для сбора и обработки информации - задачи, архитектура, программно технические средства. Организация вычислительного процесса и ввода-вывода данных. Системное, функциональное и сервисное матобеспечение-назначение и функции. Основные функциональные спецификации на этапе разработки операционных систем реального времени. Прерывания, очереди, хранение данных. Организация системного таймера. Примеры построения СЦОС-РВ.

13.  Современные тенденции унификации технических средств систем СЦОС РВ. Пример унификации на основе стандарта «КАМАК». Архитектура СЦОС РВ и набор унифицированных устройств фирмы “NATIONAL INSTRUMENTS”

14.  Современные тенденции унификации программного обеспечения (ПО). Унифицированные программные пакеты ЦОС- требования, основные типы, принципы организации, краткие характеристики-(MatLab, Labview, Intel- NSPL и др.).

15.  Cигнальные процессоры (СП)- архитектура, основные типы и характеристики современных СП (семейства TMS320Схх, ADSP-21хх).

16.  Технология разработки программного обеспечения СП: проблемно-ориентированные системы команд, средства разработки и отладки. Программная модель. Оценивание производительности СП по критерию «быстродействие-стоимость»

1.  Составил: зав. кафедрой СИТ