信号处理类课程研教融合思考

文章探讨信号处理类课程研究与教学融合的必要性、现状及改进方向。当前存在科研与教学二元机制分立、讲授场景缺失、师生自主学习素养不足等问题。针对这些挑战,文章提出研本人员交流互动机制、科研项目驱动教学竞赛、科研实验室与课堂教学翻转等途径和手段。这些举措旨在提高信号处理类课程的教学质量,培养学生的创新能力和科研素养,促进教学与科研的有机融合。

融合DSP的“数字信号处理”课程教学研究

“数字信号处理”是一门理论性强、知识抽象的电子信息类课程,DSP芯片是一种专门用于数字信号处理的集成电路。因此针对“数字信号处理”课程,在现有基于MATLAB开展教学的基础上,融合DSP技术教学课程内容,设计了由基础及综合设计实验,结合教学实际情况,采用个体独立与小组配合相结合的方式开展,实践表明,融合DSP处理技术实现“数字信号处理”课程中信号处理的教学研究,可有效引导学生对课程间相关知识点进行思考,调动学生的学习主动性,培养学生的工程实践能力。

课程思政融入研究生数字信号处理课程的探索

研究生数字信号处理课程是信息与通信工程学科的重要学位课。课程思政是高等教育实现立德树人目标的重要举措。为了在数字信号处理课程教学中融入思政教育,提高研究生的人文素养和爱国主义情操,本文分析了课程思政与数字信号处理专业课教学的融合方式和课程思政教学对策,以数字信号处理课程教学内容为载体,通过挖掘相关的思政元素,探索知识传授、能力培养、价值塑造三位一体的课程教学模式,为不断提高研究生课程思政教学质量,实现新工科背景下的高素质数字化人才培养提供借鉴。

小波分析概述:从信号处理的视角

本文从信号处理的视角对20世纪80年代末兴起的小波分析做一个通俗的概述.内容包括小波分析产生的基本问题背景和关键历史事件,小波分析的基本理论,及其对信号处理的意义和作用.希望透过本文能科普性地展示小波的基本理论以及为什么要建立这样的理论.除此以外,笔者还对小波分析之后时频分析领域所出现的经验模型分解方法和图信号处理的基本问题给出简要的介绍.作为中山大学百年校庆的约稿综述,本文对中山大学小波分析研究团队的基本阵容以及历年来所开展的重要学术事件进行了简单的回顾.

面向异构信号处理平台的量子调度算法

针对异构信号处理平台中已有调度算法的调度长度较大导致信号处理应用实时性下降问题,文中提出一种面向异构信号处理平台的量子调度算法。该算法采用任务优先级分流排序策略,得到更加准确的任务调度顺序。使用量子比特对任务分配方案进行编码,增加任务分配方案的多样性,且编码规则有助于跳出局部最优找到全局最优解。按照最小计算开销原则和任务复制思想进行处理器分配,减少任务间通信开销,并通过量子旋转门对量子编码方案进行更新,不断逼近最优解。仿真结果表明,所提算法能够减少调度长度,提升信号处理应用的实时性,进而提高平台的工作效率。

基于信号处理的液压泵故障检测方法研究综述

液压泵的故障诊断是其正常工作和健康管理的关键,基于信号处理的液压泵诊断方法已经成为主流。近年来,学者们对液压泵故障诊断的研究非常活跃,但对液压泵故障分析和诊断方法缺少系统的总结和分析。通过对液压泵相关文献进行统计分析,系统地总结了液压泵故障产生的原因、故障诊断的基本方法及研究进展,指出了液压泵故障分析和诊断领域的发展前景,为研究人员和相关维修人员提供了参考价值并指明了研究方向。

成果导向教学提升数字信号处理课程实践育人探索

针对数字信号处理课程传统教学侧重理论知识传授与验证,实践育人环节薄弱问题,依据工程教育认证成果导向理念开展课程实践育人改革。面向专业人才培养目标,设计了涵盖“知识传授、能力培养、价值塑造”的高阶性课程目标;挖掘思政元素,融入科研案例,依据课程目标重构知识体系和教学内容,开发了“口袋实验室”“蓝墨云班课资源库”等线上线下教学资源;实施了“BOPPPS+翻转课堂+实践”深度融合的实践育人新模式;面向课程目标,开展了“过程性考核+终结性考核”的多维度评价方式。与传统教学相比,基于成果导向理念开展的教学改革将企业的用人需求分解到实际的教学过程之中,由易到难,逐次递进,不断提升学生的工程实践能力。

新工科背景下研究生“现代信息与信号处理”课程教学改革与探索

本文面向“新工科”建设的内涵和发展要求,针对电子信息类研究生学科基础课“现代信息与信号处理”的教学改革展开初步探索。首先,从课程自身特点、内容学时安排、考核组织形式等方面分析了该课程在以往教学过程中存在的主要问题。进而,提出了梳理课程体系、优化教学内容、增设实验环节、丰富教学方式以及强化过程性考核等多个维度的教学改革的具体措施与路径,由此不断强化该门课程在电子信息类研究生培养过程中的基础性作用。

基于图信号处理的无线网络异常节点检测方法

无线网络中的异常节点会降低群里的通信性能,在传输数据时造成丢包或者错传等情况发生,大规模节点异常甚至会导致网络瘫痪。为此,提出基于图信号处理的无线网络异常节点检测方法。首先,根据网络各节点空间位置特征,计算邻近节点间的距离,再结合K–近邻原理搭建无线网络图信号模型,通过高通图滤波装置划分图信号高频区域;然后,采用拉普拉斯矩阵、傅里叶变换获取各子图频谱特征,通过傅里叶逆变换得出图频率各分量信号,使用箱型图统计算法求出子图正常节点信号两个极值,在这两个值范围内即为正常节点,超出此范围即为异常节点,经过判定、筛选确定异常节点位置,最终完成异常节点检测的任务。实验结果表明,该方法对无线网络异常节点的检测精度高,且检测运行时间开销较少。

相干累加与AR滤波相结合的舰船轴频电场信号处理方法

针对采用电场传感器阵列测量舰船电场的应用场景,为提升目标轴频电场的信噪比,提出一种相干累加结合自回归(autoregressive,AR)模型滤波的方法对阵列电场信号进行处理。对测量得到的阵列电场信号进行时延补偿后累加,同时对环境电场信号进行AR建模,并利用AR模型参数构造滤波器,以对累加后的信号实施滤波处理。为验证所提方法在低信噪比条件下的有效性,对实测阵列式电场信号进行处理,结果表明,所提方法能够在信噪比为-25.39 dB的条件下有效压制噪声频谱,保留轴频线谱,处理后信噪比提高约21.92 dB。

基于分裂基FFT的S波段雷达信号处理单元设计与实现

回波信号的信息解调主要依赖于FFT完成,本文提出了一种基于分裂基FFT的FPGA实现信号处理单元方案,用于高效解调回波信号信息。在原方案中,距离维解调由DSP完成,速度维解调在PC端进行,但其采用的单核DSP无法同时处理距离维解调与数据上传,导致实时性较低。本文利用FPGA并行处理和灵活可编程的特点,将两次信号解调集成至FPGA中实现,并完成了数据处理与上传的并行设计,提高了数据处理的实时性与可靠性。其中分裂基FFT是实现上述功能的关键,本文通过设计自适应计算单元与数据流控制单元,提升了分裂基FFT的处理速度,相比传统结构,本文方案节省了5.4%以上的计算周期;相比改进后的分裂基FFT,可节省2.31%以上的计算周期。闭环测试结果表明,本文设计的集成化信号处理单元解调得到的目标点信噪比高达70 dB,能够很好地满足信号处理的要求。

混合式翻转课堂的实践探索——以“数字信号处理”课程为例

文章探讨了新工科背景下混合式翻转课堂教学模式在数字信号处理课程教学中的应用效果和推广的可行性。以四个平行班级为研究对象,两个班级采用混合式翻转课堂教学,一个班级采用线下教学模式,一个班级采用线上教学模式。对采用混合式翻转课堂教学的班级,重组数字信号处理课程内容,运用翻转课堂教学培养学生创新能力,强化学生自主学习。采用目标达成度评价混合式翻转课堂教学、线下教学模式和线上教学模式。其中,混合式翻转课堂教学模式表现出良好的教学效果,为工程技术专业课程改革提供了新思路。

“数字信号处理”“口袋实验室”的设计与实践

针对“数字信号处理”课程存在实践环节薄弱等问题,研制“口袋实验室”开展理论和实践一体化教学。设备以软硬件开源的Wemos D1 mini单片机为核心,以人体心电脉搏信号研究对象,采用模块化设计思想,具有性价比高、可扩展性强、便携性好等优点。同时,重构知识体系及教学内容,开发教学资源,开展理实一体化教学改革与实践。教学实践结果表明学生的数字信号处理能力得到有效提升,教学效果良好。

“数字信号处理”课程中的以渔易鱼

“数字信号处理”是信息类专业中的一门主干基础课,但在教学过程中,经常会遇到学生学习效果不佳、学习动力不足等问题。为了改善这些现状,结合五邑大学实际情况,从教学内容、教学方式、仿真实践等三个方面进行了改革探索,目的是通过理论与实际的结合改善该课程的学习现状,强调知识点的掌握,更重视培养学生的工科学习思维。期望通过以渔易鱼的方式,拓宽学生的工程视野,提高学生的学习兴趣,培养工程的思维方式。

“数字信号处理”课程进阶性与创新性实验方案设计与实践

“数字信号处理”作为电子信息专业中实践性较强的基础课程,其实验实践环节是课堂教学的有力补充,亟需在现有实验基础上增加有挑战度的进阶性实验,提升学生的创新能力。文章梳理整合课程内容,设计了进阶及综合实验,并结合教学安排采用独立开展与小组配合相结合的方式,对其进行有序开展。结果表明,该方案能够解决教学中理论与应用结合不紧密的问题,较好地提升了学生的实践能力,符合新工科教育思想和工程专业认证规范要求。

“数字信号处理”课程思政教学实践

专业课程中的思政教育是每位专业课教师都要认真思考、积极面对的挑战。做到“守好一段渠,种好责任田”是时代赋予的使命。结合“数字信号处理”课程中的思政教育,介绍了在教学过程中所采用的思路和教学方法。利用身边人、身边事、学情分析、工程案例、信号处理杂谈等,将思政元素“如盐入水”地融入课程教学中,取得了良好的教学效果。

基于自适应Loess的纱线张力信号处理方法

为保持针织系统中纱线张力的稳定并解决纱线张力检测过程中的噪声干扰问题,提出了一种基于自适应Loess的纱线张力信号优化方法。通过信号特征分析,将纱线张力结果划分为周期性信号、奇异点信号、高频干扰信号和低频耦合干扰信号。为消除这些干扰信号,提出了相应的数据处理方法:限幅滤波去除奇异点信号、低通滤波消除高频干扰信号以及改进的Loess方法去除低频耦合干扰信号。在3种不同情况的张力信号上验证了该方法的可靠性。实验结果显示,自适应Loess算法能有效平滑张力波动,提升信噪比分别达25.014%、27.661%、25.276%,证明了该方法在不同情况下的有效性和稳定性,为针织系统中纱线张力的稳定性和生产效率的提升提供了可行的解决方案。

一流课程“数字信号处理”课程目标达成情况分析

适用于工程教育专业认证的课程体系包括符合本专业毕业要求的工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程,“数字信号处理”课程是电子信息类专业的专业基础课。列出了“数字信号处理”课程目标与毕业要求的支撑关系,课程目标分别支撑毕业要求指标点2-3与3-2,按照工程教育专业认证的要求,明确了课程的考核方式,分析了通信工程专业某教学班的课程目标达成情况,并以学生为中心提出了改进建议。改进之后,学生能够根据性能需求进行数字滤波系统参数选择和方案设计,具备使用现代工具进行系统仿真分析、优化系统性能和扩展系统功能等的能力。

面向智能制造的工程测试与信号处理研究生课程教学改革与实践

工程测试与信号处理研究生课程的教学改革旨在提升学生的实践能力和创新思维,以适应智能制造发展的需要。教学改革中强调理论与实践并重,根据科技的发展不断更新教学内容,注重跨学科知识的融合和应用,引入先进的教学技术,拓宽学生的知识面,培养解决实际问题的能力。实践教学改革强调实验设计和实际操作的重要性,引入先进的实验设备和虚拟实验,提供更多实践机会,加深学生对实验原理和流程的理解。通过产学研合作和实践项目,促进团队协作和跨学科交流,提高实践能力。同时,教学改革注重培养学生的创新意识,引入前沿技术和研究方向,鼓励学生参与科研项目,培养对人工智能等新技术的敏感性。积极进行师资队伍建设,提升教学水平。这一系列改革帮助学生更好地适应工程实践的需求,提高他们在智能制造领域的综合素质,为未来职业发展奠定坚实基础。

基于高阶累积量的脉冲激光雷达信号处理技术研究

当前,激光雷达在低信噪比条件下的微弱目标探测能力面临挑战。基于多脉冲累积、高阶累积量的信号处理技术备受关注。针对激光雷达全通道高阶累积量信号处理中的易溢出、高虚警率问题,提出了分段多层检测思路,并对高阶累积量信号处理技术开展了理论分析、算法仿真以及软、硬件实验研究。实验结果表明:在同等测试条件和不增加额外硬件资源的前提下,采用该信号处理方法,整机消光比提高约1.5 dB,探测距离提高约10%。该信号处理流程合理可行,算法简单有效,具有一定的工程应用价值。