450-2094/01 – Digitální zpracování signálů (DZS)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 3 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu Digitálního zpracování signálů je poskytnout dostatečný základ pro další studium v oblasti zpracování číslicových signálů a zpracování signálu digitálními filtry, analyzovat digitální signály.
Student bude umět pracovat se signály s diskrétním časem, digitálními signály a bude umět určit jejich základní charakteristiky, korelační funkce, frekvenční spektra, analyzovat filtraci digitálního signálu. Bude umět využívat
prostředí MATLAB pro analýzu signálů a implementovat algoritmy vybrané mikroprocesorové technologie.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Předmět Digitální zpracování signálů navazuje na předchozí základní předmět Signály a soustavy a rozšiřuje znalosti studentů a zejména dovednosti zpracování digitálních signálů a jejich využití v řídicích a měřicích systémech.
Cílem předmětu je poskytnout rozšíření základních teoretických i praktických znalostí v oblasti zpracování diskrétních signálů a digitálních signálů. Student se seznámí s metodami analýzy signálů v časové i frekvenční oblasti, s korelačními funkcemi, se základními převodníky (ADC/DAC), s filtrováním digitálních signálů a s metodami zpracování signálů pomocí FIR a IIR filtrů.
Významnou součástí předmětu je praktická implementace algoritmů v simulačním softwaru MATLAB a jejich programování v mikrokontroléru, kde student pochopí limity a možnosti digitálních technologií. Součástí výuky je také práce s přístrojovou technikou a virtuálními přístroji pro měření, vizualizaci a analýzu signálů.
Předmět je určen studentům bakalářských oborů Fakulty elektrotechniky a informatiky VŠB–TUO a poskytuje pevný základ pro další studium v oblasti řídicích systémů, analýzy signálů a zpracování signálů.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
[1] Nevřiva P.: Analýza signálů a soustav. BEN Praha, Praha 2000.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Student realizuje projekty č.1-10 z části ve výuce v laboratorních cvičení. Projekty jsou tvořeny zpracováním, měřením, výpočty a generováním signálů s využitím přístrojové laboratorní techniky, matematického softwaru, mikropočítačové technologie.
Student písemně vypracuje 10 protokolů z projektů. Za každý protokol může student získat až 2 body. Za všechny protokoly může tedy student získat maximálně 20 bodů. Na konci semestru student vypracuje závěrečný test, za který může získat až 20 bodů. Podmínky udělení zápočtu: Studentu je udělen zápočet, pokud vypracoval a byly mu klasifikovány všechny protokoly a pokud vypracoval a byl mu klasifikován kontrolní test a pokud získal celkem alespoň 15 bodů za cvičení. Protokoly jsou v průběhu semestru zpracovávány studenty v rámci konzultačních hodin probíhajících v laboratoři.
Kurz je ukončen závěrečnou zkouškou, která se skládá z písemné části 0 - 50 bodů a z části ústní 0 - 10 bodů. Aby student obstál u zkoušky musí uspět ve všech částech zkoušky.
E-learning
Materiály jsou dostupné v https://lms.vsb.cz/
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky
1. Vymezení vyučované problematiky a opakování
2. Signál s diskrétním časem w[n]. Základní definice, vymezení studované problematiky, digitální signál
3. Analýza signálu s diskrétním časem w[n] v časové oblasti se studiem základních parametrů signálu
4. Korelační funkce a analýzy signálu s diskrétním časem w[n] v časové oblasti
5. Frekvenční analýza signálu se spojitým časem w(t)
6. Frekvenční analýza signálu s diskrétním časem w[n]
7. Transformace analogového signálu na digitální signál
8. Transformace digitálního signálu na analogový signál
9. Převodníky pro transformaci digitálního signálu a analogového signálu
10. Základní princip systému, metody a způsoby číslicového zpracování digitálního signálu
11. Metody a způsoby filtrace digitálního signálu filtry FIR. Popis základních algoritmů
12. Metody a způsoby filtrace digitálního signálu filtry IIR. Popis základních algoritmů
13. Popis a definice signálového šumu
Cvičení
1. Signály v časové oblasti – simulace a měření na virtuálních přístrojích
2. Měření signálů pomocí přístrojů a pomocí virtuální instrumentace
3. Výpočet základních parametrů signálu – simulace a implementace v mikrokontroléru
4. Výpočet korelační funkce signálu – simulace a implementace v mikrokontroléru
5. Frekvenční analýza s využitím přístrojů a pomocí virtuální instrumentace
6. Diskrétní frekvenční analýza DFT/FFT – simulace a implementace v mikrokontroléru
7. Transformace analogového signálu na digitální (ADC) – simulace. implementace v mikrokontroléru a měření na přístrojích
8. Transformace digitálního signálu na analogový (DAC) – simulace, implementace v mikrokontroléru a měření na přístrojích
9. Simulace převodníků pro transformaci digitálního signálu a analogového signálu
10. Aplikování systému pomocí simulace
11. Implementace FIR filtrů – simulace a programování mikrokontroléru
12. Implementace IIR filtrů – simulace a programování mikrokontroléru
13. Test
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky