信号与信息十篇

信号与信息 篇1

1 信号与通信课程群建设

结合我校的工程背景, 我们确定了信号与通信课程群, 主要课程包含信号与系统、信息传输理论与编码、数字信号处理、通信原理、信号与系统实验、数字信号处理实验、数字图像处理、计算机通信网、DSP原理及应用等, 如图1所示。

信号与系统、信息传输理论与编码、数字信号处理和通信原理一起奠定了信号与通信课程群的理论教学基础。与之配套的实验课程, 如“信号处理仿真实验”和“通信实验”则是从实验方面加深和巩固理论知识的学习。“DSP原理及应用”主要围绕TI系列16位DSP芯片来讲述, 在硬件上具有功能丰富结构复杂, 在软件上具有指令性集成性强的特点, 要求学生熟练掌握数字信号处理课程中卷积、相关和数字滤波器的理论算法, 然后在DSP芯片中以程序软件的方式实现, 通过理论和实际的有机结合, 大大提高学生的知识理解能力和实际动手能力。“信号与系统”、“数字信号处理”、“通信原理”等作为前期的专业基础课, 其对应的专业课是“数字图像处理”、“计算机通信网”和“光纤通信”等课程, 这些专业课完全依赖于前期的专业基础课程, 同时又在专业基础上进行拔高, 向多元化和工程性方面发展。

2 教学内容手段方法的改革

2.1 教学内容的改革

“信号与系统”是电子信息类本科专业的一门重要的专业基础课。它主要讨论确定信号的特性, 线性时不变系统的特性, 信号通过线性系统的基本分析方法。从时间域到变换域, 从连续到离散, 从输入输出描述到状态描述, 力求以统一的观点阐明基本概念和方法。通过本课程的学习, 使学生掌握信号分析及线性系统的基本理论和基本的分析方法, 进一步培养学生的思维推理能力和分析运算能力, 为学习数字信号处理、通信原理、信号与信息处理、信号检测等后续课程打下必要的基础。主要内容包括: (1) 信号与系统基础; (2) 线性时不变系统; (3) 周期信号的傅里叶级数表示; (4) 连续时间傅里叶变换; (5) 信号与系统的时域和频域特性; (6) 抽样; (7) 通信系统; (8) 拉普拉斯变换。“数字信号处理”课程是电子信息类各专业的一门重要的技术基础课, 其主要内容是讨论数字信号处理的基本理论、基本方法, 以及数字信号处理中的算法原理。本课程的主要任务是, 通过本课程的学习, 使学生理解数字信号处理中的基本概念, 掌握数字信号处理的基本分析方法和算法原理, 为今后进一步从事数字信号处理方面的技术工作打下坚实的理论基础。主要内容包括: (1) 信号处理基础; (2) 离散时间信号与系统的时域分析; (3) 离散时间信号的变换域分析; (4) 离散时间LTI系统的变换域分析; (5) 连续时间信号的数字处理; (6) 数字滤波器的实现结构; (7) 数字滤波器的设计; (8) 快速傅里叶变换FFT算法。同时专门设置了“信号与系统实验”和“数字信号处理实验”, 在这两门实验课程中, 使用MATLAB编程仿真验证各个重要的知识点, 培养学生编程仿真的工程实践能力。

“信息传输理论与编码”课程主要讲述信源编码和信道编码, 从工程实际的角度出发, 将重点放在信道编码方面, 尤其是典型的差错控制编码, 如线性分组码和卷积码等。这样可以大大减轻后续“通信原理”课程的教学压力。在前期的专业基础课“信号与系统”和“数字信号处理”中学习了三大变换“拉氏变换、傅立叶变换和Z变换”、以及卷积相关和各种数字滤波器的设计等关键知识点后, 再讲述“通信原理”课程的知识点, 将“信号与系统”等前后课程内容紧密联系起来。“数字图像处理”课程的讲授遵循理论与应用相结合的原则, 首先把数字信号处理中的一维信号扩展到二维信号, 然后学习数字图像的主要内容, 包括图像变换、图像增强和复原、图像编码压缩、图像分割、图像分析和理解。在理论学习的基础上, 通过MATLAB编程上机实践, 加强对图像处理知识的理解, 培养学生的工程实践能力。

“光纤通信”和“计算机通信网”是信号与通信课程的具体应用, 也是着重培养学生将信号借助光纤、网络等信道进行实际传输和处理的具体应用能力。通过“DSP原理及应用”课程的学习, 使学生掌握DSP的存储器和I/O空间分配, 理解系统配置和中断及程序控制, 掌握DSP技术的基本原理、基本技术, 掌握DSP的硬件结构、指令系统及软件应用程序的开发过程。

2.2 教学方法与手段的改进

教师在课堂教学过程中要注意引导学生自主学习, 有些内容由教师教学, 有些内容布置给学生自学, 课堂上通过提问讲解、学生自己讲解等方式来教学, 培养学生自主探索和研究的能力。在讲述重要的章节, 尤其是理论学习比较困难的地方, 由一些实际问题引出将要讲授的理论, 把这些理论的应用背景讲清楚。在讲授专业基础课里的重要知识点, 包括定理、公式等, 首先从现实生活中存在的实际问题引出, 讲清楚这些重要知识点的应用背景。教师只需要大致讲解公式的推导过程, 重在讲清楚公式在实际问题中的应用原理和作用。通过各知识点的有机提炼设计电子课件和教案, 开发课程网站, 从中进行网络答疑与学生实时互动。

2.3 实践教学环节的改进

在内容上, 一些专业基础课, 如“信号与系统”和“数字信号处理”课程, 为了加深学生对理论知识的理解, 将主要的知识点全部用基于Matlab的上机实验进行强调, 而在“DSP原理与应用”中则是结合实际的硬件系统进行信号的分析与处理。在“通信原理”课程中则全部结合具体的硬件电路, 来掌握数字通信的重要知识点。在实验内容的设计中, 收集整理历年来的电子竞赛课题, 以及教师的科研课题, 把这些课题内容进行分解, 融合到学生的实验教学内容中。

3 结语

建立基于CDIO的信号与通信课程群, 改变了过去单一的课程建设模式, 强调了课程体系的建设, 解决了信号与通信类课程之间的衔接关系, 可以使学生的知识掌握更加深入, 并且应用能力得到大力提高。近年来, 一大批学生竞赛获奖、发表论文、申请专利等, 这些成果的取得充分证明了课程群建设的重要性和必要性。

摘要：根据我校的信号类和通信类课程体系, 将CDIO理念与课程体系建设相结合, 对于培养学生的理论学习和应用创新能力具有重要意义。将信号类课程和通信类课程有机结合, 建立了基于CDIO的信号与通信课程群, 对课程群内的课程内容进行改革, 改进与之配套的实践环节。从而大大提高学生理论联系实际学以致用的能力。

关键词：CDIO,信号与通信,课程群

注释

1王天宝, 程卫东.基于CDIO的创新型工程人才培养模式研究与实践[J].高等工程教育研究, 2010 (1) .

信号与信息 篇2

当今, 随着信息技术的迅猛发展及其在通信、自动控制、生物医学等众多领域的广泛应用, 使得“信号与系统”课程涉及包括通信、电气自动化、电路与系统、信号与信息处理、计算机等多个相关专业, 并是学生从事相关领域工程技术研究的必备知识。该课程在整个专业课程体系中起着承前启后的作用, 为学生后续《数字信号处理》、《通信原理》、《信息检测》、《数字图像处理》等课程的学习提供必要的理论支撑[1]。

《信号与系统》的教学内容涵盖线性微分方程、复变函数、离散数学、电路分析等内容, 理论性强、数学公式多且复杂抽象, 学生接受起来困难, 没有头绪, 老师讲授也具有一定难度, 这就同时给学生和老师提出了更高的要求。本着应用型人才的培养目标, 老师要思考的是教什么, 怎么教, 而学生则要积极主动的配合老师的授课思路, 教师如何调动学生的积极性, 正确的引导他们, 显然对教学内容和方法的把握至关重要。笔者根据自己的教学实践, 从教学内容、方法、手段和考核方式上进行了一些积极地探索和尝试, 并总结了一些有益经验。

1 教学内容的调整与优化

从课程教学内容上, 以电子信息专业的培养目标为出发点, 突出专业特色, 明确专业目标。讲授中应视信号分析为基础, 侧重信号的获取和处理以及传输, 如何削弱信号中的多余成分、滤除噪声和干扰、将信号变换成数字系统可以处理分析和识别的形式。在系统分析内容上, 侧重信号通过线性系统的响应, 可适当压缩拉普拉斯变换相关内容, 而加强离散系统分析和Z变换等相关知识[2]。在变换域分析方法中, 傅立叶变换是一个主线, 通过它可以将各个变换联系起来, 成为一个有机的整体。讲授中在重视基本概念和基本原理的阐述同时, 也要把分析问题的思路和方法传授给学生, 遵从由浅入深, 循序渐进, 让学生抓住知识主线并深刻理解内容之间的相互联系, 让他们能够活学、活用已有的知识, 最终使学生建立好专业知识体系的构架, 并为今后的工作奠定扎实的工程基础。

另外, 在教学过程中注重学生前修课程和后续课程知识的很好衔接, 对学生已经学过的高等数学以及复变函数的相应内容在本课程的教学中要避免重复, 只做简单的介绍和铺垫, 要引导学生灵活掌握这些基本数学工具。针对教材中枯燥且繁琐的数学推导, 要求学生正确看待, 不要面对复杂的运算而失去学习的兴趣和信心, 不过多的去纠缠其数学上的严密性, 在本课程中数学只是工具或者说是手段, 应将重点放在由数学模型、公式等所体现的信号与系统的物理意义及工程应用上。老师在授课中要讲透由数学抽象所反映出来的物理概念和方法, 理解隐含在数学描述之中的思想精髓, 这才是我们的目的。考虑到电子信息工程专业后续课程中设有“数字信号处理”课程, 在教学中应适当强化系统的状态变量分析的内容。在调制、滤波、抽样等知识点的讲解中, 可以将工程应用的例子穿插进来, 这样既可以增加学生学习的兴趣, 加深学生对本课程的理解和认识, 同时也为后续课程的学习打下良好的基础。

2 抓好教学诸环节, 改进教学方式方法

2.1 备好课, 精心设计教学过程

备课是教学环节中至关重要的一环, 只有充分的准备, 授课效果才有根本的保证。针对本课程的特点及其在工程中的应用, 授课教师在完成教学内容的合理安排之外, 还应当对课程内容进行深入探索和思考, 搞清楚学生可能疑惑不解的知识点在哪儿, 该如何设计问题的导入, 如何将书面理论知识和鲜活的实际例子关联起来。比如在第一章中讲到信号的尺度变换时, 可以结合实际的语音信号的压缩和扩展, 例如声音的录制和播放速度的选择, 让学生根据自己听觉的切身感受理解该性质的物理内涵, 这样更易于接受和理解抽象的概念, 并且印象深刻。对于讲解内容中的重点部分, 要思考如何讲解和提问才能使学生的思维活跃起来, 激发学习兴趣。另外, 教师要在课前多查阅相关资料, 跟踪本学科的最新研究成果和动态, 适当的引入到自己教学中来, 开拓学生的视野, 也鼓励他们正确利用网络资源查找文献, 获取新知识、新技术, 这样更能调动他们的主观能动性和求知欲。

2.2 教学方法方式的改善

在教学过程中, 注重与学生的交流和相互配合。传统的知识灌输式教学早已不适用于目前创新性, “以学生发展为主”, 培养学生科学素养的教育模式。采用讨论式、启发式的教学方法, 能够使学生充分参与到教学的活动中来, 一步步培养学生的分析问题和解决问题的能力[3]。针对课程中的某些重点难点, 可以整理出一些问题, 供学生讨论, 让他们带着问题想、带着问题学。例如在讲到傅里叶变化时, 强调频域分析的重要性, 启发学生思考其在信号传输控制中的作用。又如在讲到Z变换和拉氏变化时, 要学生自己思考与傅里叶变换的异同。在研究和讨论的过程中, 所学的知识很自然地就得到了升华, 教学的效果也会显著提升。

充分利用现代化的教学手段, 对教学资源进行有效开发和合理利用。课件演示和传统板书相结合, 针对不同的教学内容采用不同的教学手段。例如在介绍学科前沿和背景时, 可利用图片、音像等多媒体素材, 其信息量大, 有利于丰富和扩展教学内容;再如第一章信号的运算部分, 单靠板书无法形象生动地给出信号运算前后的图像, 多媒体的动画演示使得教学内容生动的跃然纸上, 学生充分体会到学习乐趣的同时也对抽象的运算有了具体化的印象, 避免了抽象概念的阐述, 达到了事半功倍的效果。对于一些实际例题的讲解可采用两种方式结合, 重点的部分采用板书, 使学生的思路跟上老师的讲解, 从而达到最佳效果。

在授课到一定阶段时, 注意课程内容的总结以及相似知识点的总结。要重点突出, 这样可使学生对前期所学知识有一个框架认识, 对薄弱环节可以在这个内容框架下自己再去构建。注重了解学生的需求, 学生课下提出的问题, 仔细总结归纳, 对学生容易混淆的知识点再加以阐述, 加深理解。从教师的角度, 这样可以对教学内容的设置和讲述的方式进行有目的的调整, 以期达到更好的教学效果。对于重点章节合理设置习题课, 帮助学生消化、理解疑难知识点, 在习题的选择上, 要有代表性, 涵盖相关知识点, 同一类型题目不重复, 把解题思路传授给学生, 帮助学生抓住问题的实质, 达到触类旁通, 举一反三, 进而提高分析问题、解决问题的能力。

加强本课程的实践教学。在基础理论课的讲授中, 学生往往是被动接受为主, 缺乏知识的融会贯通, 并且理论和实际严重脱节。为了教学过程中更好地发挥学生的学习主动性, 培养学生独立获取知识的能力、工程实践能力, 实践教学环节的设置必不可少。实验课内容的设置要与理论教学环节相配套, 理论先实践后, 易于学生在实践中验证、巩固和扩充某些重点理论知识。如第二章理论讲授结束后, 可以安排学生进行连续系统时域响应分析硬件实验, 从而掌握系统的零输入响应与零状态响应的工作原理以及有关信号的时域测量方法。在第四章结束后, 通过连续系统频域分析硬件实验, 帮助学生掌握带通滤波器有关特性的设计和测试方法, 为今后的工程实践打下基础。随着当今计算机技术发展以及信号处理相关软件的开发, 课程中的知识点可以利用MATLAB来实现, 既克服了课程理论性较强的缺点又可以实现教学和实验验证同步进行。用计算机语言来描述抽象理论, 通过设计基于MATLAB的一系列软件实验, 培养学生运用所学知识, 制订实验方案、设计程序框图、调试相关程序等工程技术必需的初步能力。

完善课程网站, 利用网络平台, 实现课程资源的充分共享。网络的应用使学习活动更加自主化、个性化, 由于本课程是河北工业大学省级精品课, 按照精品课程指标评价体系, 课程网站已建立, 包括课程概况、教学大纲、电子教案、授课视频、教学课件、案例分析、试题库、交互讨论区等板块, 为学生提供了丰富的学习资源, 在讨论区学生还可以在线提交问题, 师生共同讨论, 这种开放灵活的学习方式、学习环境更有利于实现探究式学习和发现式学习。作为课堂授课的补充, 学生普遍反映收获颇多。

考核的方式上, 以提高学生的动手能力和解决问题的能力为目标, 适当提高实验环节所占比例。我们采用期末考试占60分, 实验环节占30分, 出勤、作业环节占10分。期末考试以选择、填空、判断、综合题等试题形式考核学生对基本内容、基本概念的掌握以及知识的灵活运用能力;实验环节中侧重学生能力的评价;出勤、作业环节考察学生的自主性和对待学习的态度。

3 结语

本文在对“信号与系统”课程特点以及课程地位深入分析的基础上, 结合自身实际教学实践, 从教学内容的优化、如何备好课、教学方式方法的改善以及实践教学等方面, 并综合学生的反馈信息, 总结了提高信号与系统课程教学质量及效果的一些经验以供交流。

参考文献

[1]刘永祥, 吴京, 黎湘.面向国际一流大学的信号与系统课程教学模式研究[J].高等教育研究学报, 2011, 34 (2) , 77-79

[2]张学敏, 倪虹霞, 吕晓丽, 姜航.电子信息工程专业信号类课程教学改革实践探索[J].长春工程学院学报, 2009, 10 (1) , 106-109

信号与信息 篇3

在我国的高等教育中，通识教育与专业教育是其中的两个重要组成部分，随着社会发展与技术进步，两者出现了融合的必要，原因主要有两个[1]：一方面，两者的融合是人全面发展和现代社会发展的需要，是专业教育发展的需要，专业教育需要通识教育的补充与完善；另一方面，通识教育的发展需要专业教育，通识教育的发展离不开专业教育。

在本校提出的通识教育中[2]，提出以“培养适应社会发展需要的研究型、应用型、复合型高级专门人才和创新创业人才”为目标，确定了“厚基础、宽口径、强能力、重实践、高素质”的人才培养规格，“将素质教育、创新创业教育贯穿于教学全过程，构建具有学科专业特色的课程教学体系”[3]。由此，本校的学生可根据自己的兴趣爱好、职业发展选择相关课程。

生活中，有关信号、信息的新名词、新术语层出不穷，信息产业在社会经济中所占份额越来越大，信息基础设施建设与发展速度之快成了现代社会的重要特征之一，能源、物质、信息构成了现代社会生存发展的三大基本支柱。越来越多的学生希望能对信息、信号的基本概念、特点、处理等问题有一定的了解，于是，我们提出了开设通识课程“信号与信息”。

一教学目的与学生构成

“信号与信息”的教学对象设定为不限专业，大学二年级及其以上的本校学生。教学目的是让学生从了解信息论的信源、信源熵等基本概念开始，理解信源、信道编码的基础知识，了解一些重要的编码方法及其应用实例，结合信号的基本概念、基本特征，初步理解信号分析、线性系统分析及数字信号处理的基本理论与分析方法，为将来从事相关的信息科学学习、工作或研究奠定基础。

分析选修本课程的学生专业构成，约30%的学生来自于电子、电气、计算机等与信息处理相关的专业，约30%来自于工商管理、金融学、服装设计等文科专业，余下的40%学生来自于土木路桥、生物技术、食品工程等工科专业，选修学生的专业总计约40个以上。由此可见，本课程不仅受到了信息处理专业学生的欢迎，也引起了其他专业学生的兴趣。其中，约90%的学生为大学二年级，而信息处理相关专业的学生则几乎均来自于大学二年级，通过进一步的调查发现，选修本课程的信息处理专业学生将本课程作为专业学习的导入课程，通过本课程的学习，较好地实现了向专业学习的平稳过渡。

二教学内容的选取

本课程的总学时为32学时，其中理论课为24学时。作为通识课程，除讲授本课程的基本概念、基本知识外，更需引发学生对该学科的兴趣，帮助学生扩展相关知识，因此需有针对性地合理编排授课内容，选取合适的课堂展示实例。

本课程的教学内容主要由“信息论与编码”、“信号与系统”、“现代通信原理”“数字音频处理”、“数字图像处理”等信号处理、信息处理相关内容组成，其中，“信息论与编码”、“信号与系统”的内容所占比重较大，所需学时约占总学时的65%。

专业教育中的“信息论与编码”以香农（Shannon）信息论为基本内容，主要研究信息的度量，信道容量以及信源编码等理论问题。该课程具有理论性强、内容抽象和知识点多等特点。专业教育中的“信号与系统”主要讲授信号与线性系统分析的基本原理和方法。该课程的特点是理论性强，数学公式多，物理概念多，比较抽象。

“信号与信息”作为通识教育的组成部分，在教学中不能照搬、沿用相关课程在计算机技术、自动控制、通信与电子信息等专业教育中的教学内容与教学方法，需要针对选修学生的学科特点、前期课程内容进行合理的设置，才能达到较好的教学效果，使学生真正掌握该门课程的知识。

在教学中，理论课的教学内容共分为12个专题，分别为：

（1）信号与信息绪论；

（2）信息论基础———信息与熵；

（3）信源；

（4）信道；

（5）信源编码、信道编码；

（6）信号处理基础———信号的概念，特点；

（7）连续时间信号系统及其傅里叶分析；

（8）离散时间信号与系统及其对应的Z域分析；

（9）模拟信号的数字传输；

（10）音频信息处理简介；

（11）数字图像处理简介1———数字图像处理系统、数字图像基本运算；

（12）数字图像处理简介2———图像变换、图像增强、图像复原。

课堂教学中，由信息论基础出发，引出信源、信道及其编码，进而介绍信息的体现形式———信号，接着分析连续系统、离散系统上的信号处理方法，最后通过数字传输、音频信息处理、数字图像处理三个专题进一步深化基本知识点，并藉此介绍信号、信息处理的工程应用。这12个专题，循序渐进，彼此呼应，在保证讲授基本知识的同时有效地保持了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。

三教学方法

传统的信息处理专业教学内容抽象、定理推导繁琐、工程应用性强。要在有限的课时内，掌握课程的精髓和实质，要求学生具有较强的数学分析能力、逻辑思维能力和综合概括能力。若将“信号与信息”当作一门纯理论课来讲授，违反了学生的认知规律[4]，学生较易产生厌学情绪。反之，如果过多强调工程应用性，则不利于培养创新型研究人才。

在教学中，采用归纳启发式、演绎启发式、类比启发式、悬念法[5]等教学方法，由信息如何度量出发，引出信息论的基本知识，结合生活中的影视技术，介绍信源、信道及编码概念，进而引出信号处理及系统分析，接着以音视频处理技术、图像处理技术扩展本课程的知识点。

要在24学时内完成本课程的讲解，就必须改变以往的教学方式，采用启发式的教学方法，增强与学生的互动，针对不同专业、不同学生的特点，合理安排课程内容、习题、实验、课程报告等。通过调动学生的主观能动性，应用悬念教学法，由实际的工程问题出发，激发学生的学习兴趣，让学生在学习本课程的过程中，由最初选课时的“我想知道”，转化为“我为什么要知道”，进而变为“我想知道为什么”。通过由该课程的基本知识出发，延伸出工程中的实际应用，并鼓励学生进行思考与分析，引导学生主动探索，从而取得事半功倍的教学效果。endprint

四知识的巩固与延伸

在完成本课程的理论教学后，开设了约8学时的课程综合实验。该综合实验开设的目的是使学生进一步巩固课堂上学到的有关信号、信息的理论知识，培养学生的动手能力，将学生所学的专业知识、专业技能与常用开发工具相结合，在实际中进行综合运用与实践[6]。在实验内容上，以实际声音信号为分析对象，由每个学生自由选定、录制一段声音，对该信号进行采样，显示采样后声音信号的时域与频谱波形；接着，对原信号加入噪声，显示加入噪声后信号的时域与波形；其后，对该信号进行编码。通过此类综合实验，使学生建立起时频对应的概念，理解傅里叶变换、采样原理、调制原理、滤波原理、信源编码等信号、信息处理的基本技术。

总之，随着计算机、通信技术的飞速发展，信息处理技术在通信、导航、雷达等行业领域的作用与日俱增。随着社会生活中信息技术的大量使用，越来越多的学生对信息处理技术产生兴趣。然而，专业教育中的信息处理技术教学，理论性强、较为抽象，涉及大量的数学公式推导，因此，传统的教学方法不适用于作为通识课程的“信号与信息”。本文对“信号与信息”的教学方法进行了探索，通过在教学中采用归纳启发式、演绎启发式、类比启发式、悬念式等教学方法，以音视频信号、图像信号的处理为例，激发学生的学习兴趣，引导学生以应用的视角、应用的方向和目的来学习“信号与信息”。在教学中，以实际可见的信息处理结果，直观地展示了信号的表示、频谱分析、滤波、编码等抽象概念，使学生对抽象原理、公式有了更为充分的直觉感知，提高了学生对核心概念和原理的理解水平。最后，与综合实验相结合，给学生以自主探索科学道理的途径，学生可以通过自主探索，以实践求取真知。

参考文献

[1]张英.我国高校通识教育与专业教育的融合研究[D].安徽大学，2013.

[2]华南农业大学2009年本科人才培养方案修订的指导性意见[ EB /OL]. http：//jwc.scau.edu.cn/html/down/ 2009-4-17/1159.html.

[3]麦宇红.农业院校通识课程设置调查与分析———以华南农业大学为例[J].高等农业教育，2010（2）：56-58.

[4]张小瑞，丁香香，孙伟.《信号与系统》教学改革探索与实践[J].科技信息， 2013（15）：36-37 .

[5]周小林.“信息论”课程教学方法改革的研究[J].电气电子教学学报，2013（8）：57-58.

信号与信息处理 专业简介 篇4

学科概况

信号与信息处理专业是集信息采集、处理、加工、传播等多学科为一体的现代科学技术，是当今世界科技发展的重点，也是国家科技发展战略的重点。该专业培养的研究生应在信号与信息处理方面具有坚实、深厚的理论基础，深入了解国内外信号与信息处理方面的新技术和发展动向，系统、熟练地掌握现代信号处理的专业知识，具有创造性地进行理论与新技术的研究能力，具有独立地研究、分析与解决本专业技术问题的能力。

科学研究领域

该专业的研究主要领域有：信息管理与集成、实时信号处理与应用、DSP应用、图像传输与处理、光纤传感与微弱信号检测、电力系统中特殊信号处理等。还开展了FPGA的应用、公共信息管理与安全、电力设备红外热像测温等领域的研究，形成了本学科的研究特色，力争在某些学科方向达到国内领先水平。除上述主要领域外，还开展了基于场景的语音信号处理，指纹识别技术以及图像识别等多方面的研究工作，目前也取得了一定的成果。信号与信息处理研究方向

（1）实时信号与信息处理主要研究内容：嵌入式操作系统的分析、DSP的开发和设计、信号控制技术。信号的采集、压缩编码、传输、交互和控制技术，流媒体技术以及多人协同工作方式研究，从而实现在DSP和互联网上的视音频、文字等多种信息的实时交互和协同工作。（2）语音与图像处理该研究方向主要负责研究和探索数字语音和图像处理领域的前沿技术及其应用。研究内容包括：语音的时频分析和算法、声场分析和目标跟踪、动态范围（HDR）图像处理技术和算法、图像加速硬件（GPU）的应用等。

（3）现代传感与测量技术该研究方向理论研究与应用研究并重：在理论上主要开展基础研究，以发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；在应用上主要结合电力系统的应用需求，开发各种传感与检测系统。

（4）信息系统与信息安全现代信息系统中的信息安全其核心问题是密码理论及其应用，其基础是可信信息系统的构作与评估。该方向主要研究与通信和信息系统中的信息安全有关的科学理论和关键技术，主要包括密码理论与技术、安全协议理论与技术、安全体系结构理论与技术、信息隐藏理论与技术、信息对抗理论与技术、网络与信息系统安全研究。

（5）智能信息处理主要侧重于研究将现代智能信息处理的理论、技术和方法应用于现实的各类计算机信息处理系统设计与实现中。为企业培养掌握现代智能信息处理的理论、技术和方法，研究与开发各类智能信息处理系统的技术人才。其主要研究内容有：数字图象处理、视频信息的检测、分析、传输、存储、压缩、重建以及模式识别与协同信息处理；视觉计算与机器视觉、智能语音处理与理解、智能文本分类与信息检索、智能信息隐藏与识别。

（6）信息电力为信息科学与电力系统两学科的边缘新学科（筹），研究内容包括：数字电力系统，电力通信技术与规程，计算机软件与网络，电力生产和运营管理，信息技术及其在电力工业中的应用。

（7）现代电子系统现代电子系统研究方向主要研究使用当今最流行的电子系统设计工具，如嵌入式系统，可编程逻辑器件，DSP系统等实现诸如信息家电、通信、计算机等相关领域的硬件设计软件设计的设计方法。

（8）嵌入式系统与智能控制研究单片机、可编程序控制器（PLC）、DSP、ARM等在智能测量仪表、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、通信和信息处理等方面的应用。

信号与信息 篇5

关键词：信号,信息,关系

1 朔黄线三显示自动闭塞区段机车信号、地面信号、低频信息关系术语释义

1.1 地面信号显示绿色 (L) 灯光, 低频信息传输L码 (频率11.4Hz、代码F17) , 机车信号显示一个绿色 (L) 灯光:表示准许列车按规定速度运行。

1.2 地面信号显示黄色 (U) 灯光, 低频信息传输U1码 (频率16.9Hz、代码F12) , 机车信号显示一个黄色 (U) 灯光:要求列车注意运行。

1.3 地面信号显示红色 (H) 灯光, 低频信息传输HU码 (频率26.8Hz、代码F3) , 机车信号显示一个半红半黄色 (H/U) 灯光:要求及时采取停车措施。

1.4 地面信号显示黄色 (U) 灯光[或绿色 (L) 灯光或绿白色 (LB) 灯光], 低频信息传输UU码 (频率18Hz、代码F11) , 机车信号机显示一个双半黄色 (U/U) 灯光:要求列车限速运行, 表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置进路。

1.5 地面信号灭灯, 低频信息无码传输, 机车信号显示一个白色 (B) 灯光:表示机车信号不复示地面上的信号显示。

1.6 地面信号显示引导信号 (H B灯) , 低频信息传输HB码 (频率24.6Hz、代码F5) , 机车信号显示一个半红半黄色闪光 (H/U闪灯) 灯光:表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号。

1.7 地面信号显示黄色 (U) 灯光, 低频信息传输U2码 (频率14.7Hz、代码F14) , 机车信号显示一个带“2”字的黄色 (U2) 灯光:要求列车注意运行, 预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光。

2 朔黄线UM71自闭区段机车信号低频信息的分配使用

3 朔黄线UM71自闭区段机车信号、地面信号、低频信息三者的关系按机车运行在区间区段、站内区段、一离去区段、一接近区段、二接近区段分类

分别探讨如下: (注:地面信号显示LB灯的含义——L为出站信号绿灯、B为发车进路表示器白灯。)

3.1区间区段

3.2站内区段

3.2.1站内正线接、发车进路区段

⑴正向正线接车进路。

⑵正向正线发车进路。

⑶逆向正线接车进路。

3.2.2站线股道区段

3.3一离去区段

3.3.1发车 (正方向)

3.3.2接车 (逆方向)

3.4一接近区段

3.5二接近区段

4 结语

信号与信息 篇6

一、特殊安装位置分析及影响

1、密封的金属配电箱柜。

目前配电柜大多采用金属外壳, 用电信息采集终端等相关设备安装在金属配电箱柜内。由于金属外壳对无线电信号的屏蔽作用, 导致采集终端的无线电信号强度不足, 无法保持长期稳定的通信。在这种环境下运行的采集终端往往在安装调试环节均能顺利与主站通信、上线并调试成功, 但在实际运行中经常断线或超时。其主要原因是安装调试期间, 为便于调试, 金属配电箱柜门打开, 信号通过打开的柜门传出, 终端信号正常, 而调试结束后, 柜门关闭, 金属外壳的屏蔽作用造成终端信号强度不足, 终端无法正常通信。

2、地下配电房。

当前城市建设中, 越来越多的配电房设在地下室。由于地下室的墙体很厚且具有网状钢筋, 无线信号被屏蔽, 部分地下配电房甚至完全没有无线公网信号。如果地下配电房配置金属外壳的箱柜, 则信号屏蔽程度更严重。在这种环境下安装的终端多数无法与主站通信, 不能正常上线运行。

3、偏僻山区。

偏远山区地广人稀, 移动信号覆盖面远远不及市区, 不少地方无GPRS信号或信号不稳, 无法满足GPRS终端通信的需求。但这些地方有部分地区有其他的移动通信网覆盖, 如:CDMA。

二、信号覆盖的解决方案

根据周围无线公网信号的类型、安装情况等提出以下几种信号覆盖解决方案。

1、采用外置天线。

金属配电箱柜对无线信号具有较强的屏蔽作用, 若采集终端仅采用内置天线其接收的无线公网信号将大大减弱, 影响正常通信。若采用外置天线, 将信号接收天线安装在箱体外部, 则能有效避免金属箱体对无线信号的屏蔽, 增强采集终端接收的无线信号。但外置天线通常采用普通细馈线, 对信号有一定的衰减, 其使用距离受限, 一般在5 m以内。

2、采用高增益天线。

若信号受到较大物体 (如建筑物) 遮蔽, 采集终端需更长的信号延伸, 则可采用高增益天线方案。高增益天线的工作原理是将接收到的无线信号放大后, 由低损耗馈线将信号送至通信模块。高增益天线对信号进行了一定的放大, 延伸信号距离, 一般可用于50 m以下的传输距离。但由于馈线传送的是高频信号, 馈线老化严重时信号衰减严重, 实际应用中建议距离不超过30 m。

3、采用RS-485通信延长线。

若遮蔽信号的物体更为庞大, 采集终端需进行更长距离的信号延伸, 则可采用RS-485通信延长线方案。其基本思路是将原来组装在一起的终端与无线公网通信模块分离, 终端本体安装位置不变, 通信模块安装在有公网信号的地方, 将终端与通信模块之间的TTL电平信号转换为RS-485信号后传输。理论上RS-485接口的通信距离可达1 km, 现场试验证明可延伸达300 m以上。

4、采用信号放大器。

上述方案只适用于单个采集终端的信号覆盖, 若多个采集终端安装在同一空间 (如处于同一个地下室) , 需同时对这一系列的采集终端进行信号覆盖, 则可采用信号放大器的方案。信号放大器是利用一组天线接收无线公网信号的无线中继设备, 它将信号放大后通过电缆传输。在室内部署一组天线, 可达到局部信号覆盖的目的, 功能与通信运营商的直放站类似。

三、信号覆盖建议

1、信号延伸距离在5 m以内, 宜采用外置长天线。

为保证通信质量, 在条件允许的情况下, 原选用内置天线的采集终端应更换成外置天线, 将天线引到金属配电箱体外。

2、应综合考虑通信可靠性、施工维护方便性、经济性等, 选择合适的信号延伸方案。

信号延伸距离在5—30 m时, 建议采用高增益天线方案, 信号延伸距离在30m以上, 建议采用RS-485通信延长线方案, 同一配电房有4台及以上终端, 可考虑安装信号放大器, 该方案对施工技术要求高, 应将天线引到信号较好处。

3、应对天线、通信延长线和引出的通信模块等采取防水、防外界损坏措施。

RS-485通信延长线方案的通信线应使用套管保护, 接头质量应可靠, 并确保安装工艺良好, 避免投运后接触不良造成通信故障。

4、采用CDMA通信方式时, 可参照GPRS通信的各种方案进行信号延伸。

信号与信息 篇7

关键词：三维信息存储,信号振幅,计算机仿真

1 引言

信息技术的快速发展推动了信息时代的发展, 逐渐形成知识信息大爆炸的局面, 大容量、高密度的存储技术研究受到社会各阶层的关注。传统的光盘记录技术满足不了当今时代对知识信息的存储要求;针对此种现象, 新兴的三维存储理念以其大容量、轻重量的优势赢得了人们的亲睐, 在航空航天行业、股票期货行业、多媒体影视行业以及三维图像处理技术等领域都有着实用价值, 该存储方法利用光的波分复用器存储读出信号振幅, 以实现对信息的有效传输, 推动三维存储平均寻道时间得到有效降低。

2 存储系统原理分析

在存储系统中作为记录介质的物体可选择磁光薄膜, 借助镀膜技术进行多层次的信息存储。若想实现某一信息层反射某一特定波长, 可透射相关的其余波长的光度, 以便每层记录介质能够拥有唯一的特定波长, 进而实现信息存储的功能。在存储系统中每个信息层的间距都将在焦距深度之上, 以规避层间信息串拢的风险。计算机进行存储工作时可根据透镜的聚焦便于寻找层间地址, 记录和存储多层磁光信号, 以便实现信号振幅的存储和读出。整个存储系统原理如图1所示:

将不同频段的光都集中在每层的记录介质可采取波分复用技术, 利用光纤中多波长并行传输技术, 对相关的信息进行存储和读出。若想实现多层记录介质进行存储工作, 可将光线多波长看作是信息记录波长, 增加记录信息的容量。将保偏光纤和光学系统有机统一成集成化的保偏光纤光学读写头, 以便促进三维信息存储的高速并行的信息数据存取。在光学读写头中可将耦合物镜和波片与锥尖形光纤当作存储光盘, 以伺服系统对光纤尖端和记录介质的间距进行管理控制, 将这两者之间的距离有效控制在焦距深度的范围之内。由亚毫米级的距离缩减至纳米量级的光斑, 增强信息存储密度。这将在一定程度上降低寻道时间, 新兴的读写方式较传统的接触式读写方式具有良好的防振功能, 促进存储性能的提升。

3 光盘系统标量衍射理论分析

从概念上将光盘输出电压转化为光盘位置的函数来进行有效计算比较简单, 但要想实现多数计算阵列的二维变换将会花费较长时间才能实现, 而Jipson VB进行相关的计算时应用到二维FFT快速傅立叶变换, 研究模型参数对读出信号的影响或评估 (检测数据密度、聚焦误差、寻道时间) 。随着现今光盘产业的迅速拓展, 光盘系统标量衍射理论不断充实, 因存储密度要求的逐渐提高, 光盘信息符也不断缩小其体积, 同时使用的相关物镜数值孔径亦随之而发生变化, 这将对标量衍射理论的发展带来一定的挑战。标量衍射理论相较于其它理论而言较为简单, 信息符的体积符合相关要求, 进而数值孔径的取值将不会超过0.5, 从而对信号强度的读取具有较强的精确度, 在CD及其兼容技术领域具有广阔的发展前景。在磁光及其超分辨技术领域等也为标量理论的发展营造了良好的发展环境, 纵然标量理论具有一定的局限性 (应用前提条件无法及时满足、存在较大误差等) , 但采取相关的矢量理论进行存储密度的研究具有重要意义。

4 探究计算机仿真结果

在实际应用中, 激光光束光强的分布、光学元件的不完整以及光盘出现倾斜等因素都将能影响光点扫描时的准确聚焦, 进一步对信号检测时对数据的提取产生影响。

(1) 入射光束的高斯参数

将入射光束的高斯参数设为σ, 在影响检测信号时可设立W=0, NA=0.68, λ=0.65μm, 因为高斯光束中聚焦效果显著, 恰当选取高斯参数。高斯参数对信号幅值检测的影响如图2所示:

从图2可以看出, 高斯参数σ值趋向于较小值时, 检测信号曲线呈现出较好的态势。但就实际应用来看, 高斯参数σ越小, 读出信号振幅和相关的线路检测上将会出现投入增加的问题, 促使检测成本上升, 因而在选择高斯参数σ对信号检测的影响时需慎重考虑。

(2) 离焦系数光信号幅值

在分析有关离焦系数W20光信号幅值对检测信号幅度时可设立σ=1.23, NA=0.68, λ=0.65μm, 具体的离焦系数对光信号幅值的影响参考图3。

如图所示, 当离焦系数的绝对值等于0.2时, 信号振幅曲线发生明显的下降趋势, 这在一定程度上不能正确读写信号振幅。为使信号振幅曲线满足相关要求则需离焦系数的绝对值应小于等于0.59, 确保焦深值符合相应的幅值要求, 且将其控制在一定的焦范围内, 促进信息的正确存储和读出。

(3) 球差值W40影响信号幅值的检测

在研究球差值影响信号幅度的检测时可将相关影响值设为σ=1.23, NA=0.68, λ=0.65μm, 具体的影响示意图如图4所示。

球差值对聚焦光斑弥散散度的影响较大, 从而对系统的信号幅值与频响带宽产生一定的不利影响。如图4所示, 改善球差状况可借助于物镜的优化措施。

(4) 其它相关系数及数值对信号幅值的影响

彗差系数、像散值以及数值孔径NA都将对检测信号振幅产生一定的不利影响。彗差系数发生变化的原因可能是指物镜出现了偏斜, 或者在读出信号振幅时光盘出现偏斜等。在相关研究中, 彗差将能促使信号的强度呈现出非对称状态, 彗差趋向于较小值时信号强度遭受到的影响愈小。物镜像散系数的取值需控制在一定的范围内, 促使信号强度能够满足相关的标准, 否则将会增大各层记录介质的串拢几率。结合光学衍射理论中衍射光斑的直径表示为d=kλ/NA, 当NA值增加时信号记录的密度也随之增加, 相应的焦深将会有所缩短, 致使层间难以准确聚焦。系统波像的大小并不固定, 将会随着数值孔径的增幅而增大, 故在选取或处理数值孔径时须优化相关数值, 以便能够较为清晰地观察数值孔径对信号振幅读出的影响。以多样式的分析方法对记录波长、反射率、波像差等相关影响因素进行处理分析, 再结合保偏光纤保障偏振态现象的持续保持以便能够利用波分复用技术实现三维信息存储。

5 结束语

综上所述, 利用计算机模拟相关数据的分析, 进而采取合理的入射高斯光束、数值孔径中恰当的耦合物镜, 再结合优良的电路予以支持, 将能实现信息的快速传播, 并在短时间内存储大量的数据信息, 实现三维信息存储读出信号振幅的计算机仿真技术, 将能为航天航空里的事业以及人类生活提供有利条件。随着科学技术的不断更新, 信息振幅的相关知识将会不断地充实, 三维信息存储等相关方法将会促进大量信息存储工具的出现, 计算机仿真技术亦将能得到进一步发展。

参考文献

[1]潘雪涛, 屠大维, 蔡建文.光致漂白材料的激光三维信息高密度存储[J].红外与激光工程, 2013, 12:3249-3253.

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[4]郭伟.光信息存储技术发展现状及前景分析[D].东北师范大学, 2011.

信号与信息 篇8

关键词 信号与系统 改革 实践

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）24-0012-02

一、前言

《信号与系统》是信息类本科专业的专业基础课，信息技术的迅猛发展与日益广泛的应用是信息时代的主要特征。信息的获取、存储、传递、处理、识别与综合是信息技术研究的主要内容。信号是信息的载体，系统是信息的处理手段。因此，以研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法为目的的《信号与系统》课程是通信技术、电子信息技术和自控技术各专业必修的主干基础课之一，是电子信息工程专业一门重要的专业基础课，也是硕士研究生入学考试的必考科目。

本课程是一门理论性很强的课程，通过这门课的学习，使学生理解信息的基本处理过程，能运用基本分析方法理解系统对信号所起的作用，为以后的设计系统打下理论基础。与大部分工科课程相同，《信号与系统》课程作为面向电子信息类专业的基础课程，也起源于欧美。在二十世纪五十年代，美国麻省理工学院总结二战以来在通信、雷达和控制等领域广泛应用的基础理论，开设《信号与系统》课程，讲授卷积、傅里叶变换、拉普拉斯变换、反馈分析等专业知识，我国在改革开放之后才开设《信号与系统》课程。

当前，信息技术飞速发展，新理论和新技术不断涌现，学科交叉融合日益密切，《信号与系统》不仅是电子信息类专业核心基础课程，也成为自动控制、汽车、车辆、网络等相关专业的比较重要的专业基础课。因此，《信号与系统》课程的教学也与时俱进，教学主体根据不断发展的技术形势，及时调整培养目标，在课程体系、教学内容、实验手段、教学方法和考核方法等方面进行改革和实践。

二、教学改革研究路线

虽然《电路分析基础》《信号与系统》《数字信号处理》课程的教学核心，在国内已达成共识，但按照何种顺序讲解、附加在何种背景下讲解、如何进行教学实践环节等方面，不同的教材仍有不同的侧重甚至完全相异的教学观点，学生在学习这些课程时感到概念好懂，但如何用概念、理论来解决问题就比较难掌握。针对本课题的研究内容，本课题的研究工作采取理论——实践——调研——再理论——再实践的方案。

具体过程如下：

（一）理论

梳理核心内容的逻辑关系：关于连续变换和离散变换的讲课顺序。

挑选核心内容的侧重点：拉氏变换讲解的侧重点。

实验的内容、时机的考虑：学好信号与系统，实践是必不可少的环节，实践中，MATLAB软件又是最重要的工具，针对此软件是单独开实验课还是安排在课后习题中。

（二）实践

在2015至2016学年第二学期开设相关课程的班级进行教学实践，在不同专业的应用案例中融入本专业的特色，本学期已经考虑基于MALBA软件进行实验教学。

（三）调研

在2016年暑期，在上海本地相关院校和南京、北京、西安、武汉等有关院校，对相关课程的教学大纲、教学方法和手段、实验内容等，以及开设专业、授课教师等情况的实地考察和学习。

（四）再理论

总结调研内容、取长补短，结合本校的教学实践和相关院校的教学理论和实践经验，对之前的理论研究进行修正。中期成果为在撰写调研报告的基础上投稿至少一篇教研教改论文。

（五）再实践

总结在2015至2016学年第二学期开设《信号与系统》课程的班级进行的教学实践，在2016至2017学年第一学期开设《信号与系统》课程的班级进行进一步的教学实践，撰写教学教改论文。

通过对多个学校、多种教材的考察、多篇教学文章的学习，本课题组已经对如下问题进行了思考和预研究：连续变换和离散变换的讲课顺序；拉氏变换讲解侧重点；MATLAB软件的使用：学好信号与系统，实践是必不可少的环节，实践中，MATLAB软件又是最重要的工具，针对此软件本学期主要以单独开实验课为主，安排在课后习题中为辅。经典例题的应用：以经典例题为主，辅以课堂讲解，并更新一部分符合现代背景的例题，在兴趣中讲解，并在讲解中产生兴趣。实验形式选取：实验是教学中必不可少的环节，演示性实验偏重原理讲解，研究性实验偏重提高学生分析问题和解决问题的能力。二者有机结合。

《电路分析基础》《信号与系统》《数字信号处理》是理论与实践紧密结合、应用广泛、交叉渗透了许多学科的课程。其中《信号与系统》是以信号与系统特性以及信号处理等工程问题为背景，经数学抽象及理论概括而形成的一门课程，任何事物都可以看做是一个系统，用系统模型的建立和系统分析的理论，对其进行定量分析。因此，本课程所采用的分析概念是许多工程学科的组成部分，尤其重要。

了解相关大学，包括985、211院校的有关课程的培养目标、教学大纲、教学内容、实验内容等；交流对于不同学科专业有关课程的基本教学要求；了解对于以培养应用能力为主要目标的学校，该课程教学中的侧重点。学习和交流有关课程对学生学习效果的评价方式、课堂教学方法、教学内容中重点和难点的处理方式。了解相关大学有关课程教学教师的情况以及团队建设的措施；了解其学校对教师教学能力、教学效果的评价方法。

外文教材与中文教材的选用：外文教材具有帮助阅读和写作的优势，中文教材具有帮助理解的优势。大班教学与小组讨论：教学过程中，以大班教学为主，以小组讨论形式为辅。

相关院校调研，有关课程的教学大纲、教学方法和手段、实验内容等，以及开设专业、授课教师等情况的实地考察和学习。调研软件实验与硬件实验，目前有多所学校在MATLAB基础上增加FPGA实验更进一步验证真实环境下的理论知识，也有多所学校仍坚持软件验证为主。

将新的教学理念、方法、案例等应用于实际教学。对核心教学内容进行整合。考虑到学生前序课程复变函数理解可能不够透彻，将三个变换并行讲解模式改为串行讲解模式，即先让学生切实掌握傅里叶变换，然后以傅里叶变换为基础，让学生理解其它变换。也同样由于前序课程复变函数课程学生可能理解不够透彻，加重零极点内容教学，因为这个方面的分析对后续课程有很大帮助，如数字信号处理等。

对练习内容进行调整和加强。考虑到学生目前对公式推导更多在于形式上的理解而不是概念上的理解，所以在作业中布置MATLAB编程和画图的题目，学生通过MATLAB画图，可以直观的理解公式所表达的物理含义。例题的使用考虑到《信号与系》这门基础课对后续课程的铺垫作用，以不同专业后续课程中的实际应用为基础，讲解对应的例题。

三、教学方法、手段及考核方法

采用多种教学方法和手段，如讲授法、谈论法、演示法、练习法、课堂讨论法、实验法等。实验法是学生在教师的指导下，使用一定的设备和材料，通过控制条件的操作过程，引起实验对象的某些变化，从观察这些现象的变化中获取新知识或验证知识的教学方法。而本门课程的特殊性，采用的实验法是指通过计算机进行仿真实验，所采用的软件为MATLAB，利用该软件，学生在教师的指导下，可对所学的理论进行仿真验证，对深刻理解所学知识大有裨益。

建立多专业授课教师合作工作室。为了深入探讨各个专业的特色，并根据特色突出相应的理论重点，实现本门课程和专业的无缝对接，本项目拟定建立多专业授课教师合作工作室。该工作室的建立面向学生及讲授该门课程的教师。在工作室环境下，以项目为依托，便于学生与教师及教师之间的交流、沟通，并使学生充分认识到“理论用于指导实践，实践可用于验证理论”，从而避免以往的理论教学与实践相脱离的现象，缩小理论与实践的距离，充分有效利用高校资源。在该平台上，可结合各专业的技术需求情况，制定授课计划，实际项目，在课程的整个学习过程中，可使学生与教师零距离接触，便于专业知识的吸收和转化，既可以提高学生的理论，又可以培养实践能力。

对于课程的考核方式，基于学校对考查课的要求，可采取试卷考核、大作业、小论文、调研报告、上机操作、现场技能操作、答辩、实验测试等方式与日常表现结合的考核方式。

关于评价体系，课程的评价体系采用学生评价、教师评价、学校评价，三者结合的方式，对该课程的教学进行评定。所评定的内容包括教学方式，教学方法，教学态度，教学效果。

四、结束语

对《信号与系统》课程的研究、改革与实践，可以提升《信号与系统》授课教师的教学水平，促进学生对《信号与系统》核心内容的理解和掌握，提高学生理论与实际结合的能力；有利于《信号与系统》课程在应用技术性院校多专业的教学。

参考文献：

[1]郑君里.教与写的记忆：信号与系统评注[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李建华，马晓红，邱天爽.“信号与系统”课程体系剖析[J].电气电子教学学报，2010，（04）.

[3]张小虹.信号与系统（第三版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2014.

[4]郑君里.信号与系统（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2011.

[5]陈后金等.我校“信号与系统”课程的改革与建设[J].电气电子教学学报，2004，（12）.

[基金项目：上海电机学院2016年校级重点教研教改项目（项目名称：宽领域专业基础课程群教学的研究改革与实践）；上海电机学院2016年校级重点课程建设项目（课程名称：信号与系统）。]

信号与信息 篇9

城市的飞速发展，以及城市网的快速建立，汽车发挥着越来越重要的作用。但是日益突出的交通拥堵、路况恶化、事故频发等交通问题正在困扰着世界各国的政府及人民。其衍生的交通状况恶化也已经严重减慢了城市以及国家现代化发展的速度。通过对路段车辆通行规律的研究，对实时的交通状况进行研究分析，从而能正确指挥交通、缓解交通拥挤，具有非常重要的现实意义。交通信号灯作为保障车辆安全通行和顺畅通行的主要工具，在我国新的经济发展形势下，建立高效、智能的交通信号系统显得尤为重要。本文根据城市道路交通控制技术，通过对电子信息技术的应用，从而实现硬件成本的降低，通过硬件设施以及软件的设计来满足对交通灯的智能控制。交通信号灯依据控制的位置不同，可分为城市和高速公路的交通控制，本文重点讨论城市交通信号灯的智能控制。

1城市交通控制技术的发展历史

19世纪交通信号灯的诞生，学者们开始了对城市道路交通控制技术的研究。最初的交通信号灯诞生后，城市依靠红绿两色煤气灯来控制十字交叉路口马车的通行。1926年，英国安装了第一台城市交通信号控制器，这也标志着城市交通走入了自动控制的时代。城市车辆的急剧增加，城市交通复杂，应用的单一计时交通信号灯已经不能满足实际要求。1928年，美国设计出世界第一台交通信号感应控制器。这种控制器能够适应交通需求的变化，计时调整信号时间。1963年，加拿大首先采用计算机控制区域交通信号协调控制系统。这也是城市交通控制技术的又一里程碑。随着新世纪电子信息技术的飞速发展，电子信息技术表现出功能灵活、反应迅速、测量精准等优点，在城市交通控制系统中受到广泛应用。

2设计系统的基本原理

2.1智能系统特点

2.1.1智能系统多融入性及处理能力

智能系统能够融入包括复杂性、不完全性、模糊性、不确定性或不存在已知算法的过程，同时能够用已有知识进行推理，用智能算法和启发性策略引导求解过程

2.1.2智能系统含有分层信息处理以及决策功能

智能系统通过任务分块进行分散控制，对大型的复杂系统进行简化分析。智能系统在高层控制，对实际的环境进行组织以及最优化处理。然而实现高层控制任务，往往不可缺少的是低层控制，通过低层控制的采用符号处理信息，以实现高层控制需要的协同作用。

2.1.3智能系统具有突变特性

在智能系统的控制中，随时会出现信号突变的情况。控制这类突变就需要智能系统首先判断偏差以及偏差变化率，所需要的调整参数不能满足改善系统性能要求时，通过跃变方式改变控制器来实现。

2.1.4智能系统具有自优化处理特点

智能系统具有同步在线识别、参数记忆等特征，使得智能系统能够在获取参数的同时不断优化自身以及调整参数。在线的获取信息并且识别处理从而达到最优控制性能。

2.1.5智能系统具有非线性特点

通过对系统中硬件的设计整理，用来模拟人的思维模式，来满足非线性特征，从而实现人工智能。

2.2硬件原理及作用

2.2.1红外控制发射震荡电路

为了整体系统满足交叉路口不同方向信号灯变化的要求，在系统的结构设计中，要完美实现两个方向信号灯颜色的选择、控制的时间、应急调整等工作。红外发射器、外界陶瓷谐振器、电容器这三大部分组成了红外控制发射震荡电路，以达到产生额定脉冲的负载信号。

2.2.2解调模块在接收器中的作用

红外控制发射出信号之后，通过解调模块接收，经由内部集成电路进行调节和放大。在此之外，红外输出端在完成输出操作后，由放大三极管方式展开工作。接收终端解调模板编辑时，在发射终端按下相应的按键就能得到想要的译码，同时开启控制机，单片机中的终端程序能够及时跟进相应的终端服务。

2.2.3CAN接口总线的.作用

在控制模块中,CAN总线接口主要承接接口端与CAN总线接口协同控制上一级连通通信并控制交叉路口的交通信号灯，同时，CAN总线接口都配备抗干扰技术，通过抗干扰措施，达到完美的抗干扰能力，使得控制精准、高效。

3交通信号灯智能系统设计

确保车辆有序通行，在十字交叉路口需要设置两个方向的交通信号灯来控制。当其中一组为红灯时，另一组对应显示绿灯亮，过度阶段显示黄灯亮，反之亦然。考虑到交通路口的实际路况以及潮汐车流的情况不同，红绿灯的变化就需要根据实际做出相应的调整。白天交通繁忙，控制灯的变化率就要快一些。相反，夜间交通压力小，相应的控制灯变化就可以慢一些。这一功能可以通过控制程序来改变交通灯的持续时间。同时，根据一些简单的传感器把信号灯的工作情况反馈给控制端，中心分析反馈信息可以对信号灯工作是否正常进行判断，从而实现在线监控交通信号灯工作状态的功能。通常情况下，检测车辆数据一般采用单片机感应式控制，上传至云客户端通过合理的科学计算法计算出在每一时刻的匹配方式，从而达到实时控制。但是这种实时控制会出现空现象，对程序要求比较严格，编程也比较复杂。基于此，应该制定出完整的控制灯模拟控制结构体系。以保证根据每个十字路口不同方向车辆的不同行驶状态达到实时调整。保证车辆顺畅通行，不出现堵车和超速情况。

4结语

在控制和疏导交通过程中，交通信号灯发挥着至关重要的作用。同时也是城市基础设施建设中重要的一环。根据我国交通网、城市网比较复杂的现状，匹配我国新科技发展的形式，应该不断完善智能交通信号灯的技术水平，从而确保道路安全通畅，为促进我国社会主义经济发展和基础设施建设而不断努力。

参考文献:

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[3]杨日容.基于PLC和组态技术的交通灯监控系统设计[J].荆门职业技术学院学报,2014,23(6):31-33.

[4]张源钊，王建新.预防车辆“绿灯跟进”的只能控制信号灯[J].青少年科技博览,2011(09).

信号与信息 篇10

自回归滑动平均模型 (ARMA模型, Auto-Regressive and Moving Average Model) 信号的滤波和预报等问题已经广泛应用于通信、信号处理等领域。在实际应用中系统模型参数是未知, 本文在递推增广最小二乘法的基础上, 对ARMA新息模型参数进行在线辨识, 辨识得到未知模型的参数。噪声统计的在线估计是通过求解相关矩阵方程组的方法来完成的。按标量加权最优融合准则, 实现ARMA模型信号分布式自校正加权信息融合Wiener滤波器。

已知带白色观测噪声的多传感器ARMA信号s (t)

2 多传感器ARMA信号自校正加权信息融合Wiener滤波器

其中,

则采样估值为

ARMA信号的自校正信息融合Wiener滤波器

3 仿真例子

融合估计为

则

将估值代入得

将 (3-2) 、 (3-3) 和 (3-4) 进行融合得

4 结论

本文在状态空间模型的基础上, 应用现代时间序列分析方法, 在按标量加权最优信息融合准则下, 对系统含有未知模型参数和未知噪声统计的ARMA模型信号, 推导得到了多传感器ARMA信号自校正信息融合Wiener滤波器。按照本文的方法, 通过仿真例子观察到控制精度高于各个局部自校正Wiener滤波器的精度, 该算法且具有渐近最优性。

摘要：本文对于含有未知模型参数和噪声统计的ARMA模型信号, 运用现代时间序列分析方法, 在递推增广最小二乘法的基础上, 对ARMA新息模型参数进行在线辨识, 辨识得到未知模型参数。噪声统计的在线估计是通过求解相关矩阵方程组的方法来完成的。基于按标量加权最优融合准则, 本文推导出了ARMA模型信号分布式自校正加权信息融合Wiener滤波器。

关键词：多传感器信息融合,新息模型,自校正信息融合,Wiener滤波器

参考文献

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