Рабочая программа дисциплины
1. Название дисциплины: Методы обработки сигналов и полей
2. Уровень высшего образования – подготовка научно-педагогических кадров в аспирантуре.
3. Направление подготовки: 03.06.01 «Физика и Астрономия». Научные специальности: 01.01.03 «Математическая физика», 01.04.03 «Радиофизика», 01.04.04 «Физическая электроника», 01.04.05 «Оптика», 01.04.06 «Акустика», 05.13.18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ».
4. Место дисциплины (модуля) в структуре ООП: курс относится к дисциплинам научной специальности вариативной части Блока 1, по результатам освоения которых обучающиеся сдают кандидатский экзамен по научной специальности.
5. Планируемые результаты обучения по дисциплине, соотнесенные с планируемыми результатами освоения образовательной программы (компетенциями выпускников).
Формируемые компетенции (код компетенции) |
Планируемые результаты обучения по дисциплине |
УК-1 |
З1 (УК-1) Знать методы критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методы генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. У1 (УК-1) Уметь анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши реализации этих вариантов при исследовании задач в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. В1 (УК-1) Владеть навыками анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях (анализ непрерывных и дискретных сигналов, методы статистической обработки данных, спектральный и вейвлет анализ, передача данных в современных системах связи). |
УК-3 |
З1 (УК-3) Знать особенности представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме при работе в российских и международных исследовательских коллективах в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. У1 (УК-3) Уметь следовать нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. В1 (УК-3) Владеть навыками анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в.т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
УК-5 |
З1 (УК-5) Знать содержание процесса целеполагания профессионального и личностного развития, его особенности и способы реализации при решении профессиональных задач, исходя из этапов карьерного роста и требований рынка труда в сфере обработки сигналов, оценки статистических параметров и передачи данных. У1 (УК-5) Уметь формулировать цели личностного и профессионального развития и условия их достижения, исходя из тенденций развития области профессиональной деятельности, этапов профессионального роста, индивидуально-личностных особенностей обработки сигналов, оценки статистических параметров и передачи данных. В1 (УК-5) Владеть приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению профессиональных задач обработки сигналов, оценки статистических параметров и передачи данных. |
ОПК-1 |
Знать физические и математические принципы основных методов анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. Уметь применять математические теории и к описанию соответствующих методов исследования и физической реализации алгоритмов в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. Владеть методиками построения алгоритмов и моделей их физических реализаций при анализе непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
6. Объем дисциплины составляет 2 зачетных единицы, всего 72 часа, из которых 48 часов составляет контактная работа аспиранта с преподавателями (28 часов занятия лекционного типа, 8 часов занятия семинарского типа (семинары и научно-практические занятия), 2 часа групповые консультации, 6 часов индивидуальные консультации, 2 часа мероприятия текущего контроля успеваемости, 2 часа мероприятия промежуточной аттестации), 24 часа составляет самостоятельная работа аспиранта. Форма отчетности - зачет с оценкой.
7. Входные требования для освоения дисциплины (модуля), предварительные условия.
Для изучения дисциплины требуются знания в объеме курса для бакалавриата «Численные методы в физике».
8. Формат обучения: очный, дистанционное обучение не предусмотрено.
9. Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и виды учебных занятий
10. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы аспирантов по дисциплине.
Самостоятельная работа аспиранта проводится в виде изучения рекомендованной литературы, решения задач, написания рефератов.
Текущий контроль осуществляется путем индивидуального обсуждения с преподавателем решений задач и рефератов, а также путем групповой дискуссии в группе аспирантов при участии преподавателя.
11. Фонд оценочных средств для промежуточной аттестации по дисциплине.
РЕЗУЛЬТАТ ОБУЧЕНИЯ |
КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТА ОБУЧЕНИЯ по дисциплине (модулю) и ШКАЛА оценивания
|
ПРОЦЕДУРЫ ОЦЕНИВАНИЯ* |
||||
|
|
2 |
3 |
4 |
5 |
|
З1 (УК-1) Знать методы критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методы генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
Фрагментарные знания методов критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методов генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач |
Общие, но не структурированные знания методов критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методов генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач |
Сформированные, но содержащие отдельные пробелы знания основных методов критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методов генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе междисциплинарных. |
Сформированные систематические знания методов критического анализа и оценки современных научных достижений, а также методов генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе междисциплинарных. |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, рейтинг |
|
У1 (УК-1) Уметь анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши реализации этих вариантов при исследовании задач в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
Частично освоенное умение анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши реализации этих вариантов |
В целом успешно, но не систематически осуществляемые анализ альтернативных вариантов решения исследовательских и практических задач и оценка потенциальных выигрышей/проигрышей реализации этих вариантов |
В целом успешно, но содержащие отдельные пробелы анализ альтернативных вариантов решения исследовательских задач и оценка потенциальных выигрышей/проигрышей реализации этих вариантов |
Сформированное умение анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать потенциальные выигрыши/проигрыши реализации этих вариантов |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, написание реферата, рейтинг |
|
В1 (УК-1) Владеть навыками анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях (анализ непрерывных и дискретных сигналов, методы статистической обработки данных, спектральный и вейвлет анализ, передача данных в современных системах связи). |
Фрагментарное применение навыков анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач |
В целом успешное, но не систематическое применение навыков анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач |
В целом успешное, но содержащее отдельные пробелы применение навыков анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач |
Успешное и систематическое применение навыков анализа методологических проблем, возникающих при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, защита реферата, рейтинг |
|
З1 (УК-3) Знать особенности представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме при работе в российских и международных исследовательских коллективах в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
Фрагментарные знания особенностей предоставления результатов научной деятельности в устной и письменной форме |
Неполные знания особенностей представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме, при работе в российских и международных коллективах |
Сформированные, но содержащие отдельные пробелы знания основных особенностей представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме при работе в российских и международных исследовательских коллективах |
Сформированные и систематические знания особенностей представления результатов научной деятельности в устной и письменной форме при работе в российских и международных исследовательских коллективах |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, рейтинг |
|
У1 (УК-3) Уметь следовать нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
Фрагментарное следование нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач |
В целом успешное, но не систематическое следование нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач |
В целом успешное, но содержащее отдельные пробелы умение следовать основным нормам, принятым в научном общении при работе в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач |
Успешное и систематическое следование нормам, принятым в научном общении, для успешной работы в российских и международных исследовательских коллективах с целью решения научных и научно-образовательных задач |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, написание реферата, рейтинг |
|
В1 (УК-3) Владеть навыками анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в.т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
Фрагментарное применение навыков анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах |
В целом успешное, но не систематическое применение навыков анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах |
В целом успешное, но сопровождающееся отдельными ошибками применение навыков анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах |
Успешное и систематическое применение навыков анализа основных мировоззренческих и методологических проблем, в т.ч. междисциплинарного характера, возникающих при работе по решению научных и научно-образовательных задач в российских или международных исследовательских коллективах |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, защита реферата, рейтинг |
|
З1 (УК-5) Знать содержание процесса целеполагания профессионального и личностного развития, его особенности и способы реализации при решении профессиональных задач, исходя из этапов карьерного роста и требований рынка труда в сфере обработки сигналов, оценки статистических параметров и передачи данных. |
Допускает существенные ошибки при раскрытии содержания процесса целеполагания, его особенностей и способов реализации. |
Демонстрирует частичные знания содержания процесса целеполагания, некоторых особенностей профессионального развития и самореализации личности, указывает способы реализации, но не может обосновать возможность их использования в конкретных ситуациях. |
Демонстрирует знания сущности процесса целеполагания, отдельных особенностей процесса и способов его реализации, характеристик профессионального развития личности, но не выделяет критерии выбора способов целереализации при решении профессиональных задач. |
Раскрывает полное содержание процесса целеполагания, всех его особенностей, аргументированно обосновывает критерии выбора способов профессиональной и личностной целереализации при решении профессиональных задач. |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, рейтинг |
|
У1 (УК-5) Уметь формулировать цели личностного и профессионального развития и условия их достижения, исходя из тенденций развития области профессиональной деятельности, этапов профессионального роста, индивидуально-личностных особенностей обработки сигналов, оценки статистических параметров и передачи данных. |
Допускает существенные ошибки при раскрытии содержания процесса целеполагания, его особенностей и способов реализации. |
Демонстрирует частичные знания содержания процесса целеполагания, некоторых особенностей профессионального развития и самореализации личности, указывает способы реализации, но не может обосновать возможность их использования в конкретных ситуациях. |
Демонстрирует знания сущности процесса целеполагания, отдельных особенностей процесса и способов его реализации, характеристик профессионального развития личности, но не выделяет критерии выбора способов целереализации при решении профессиональных задач. |
Раскрывает полное содержание процесса целеполагания, всех его особенностей, аргументированно обосновывает критерии выбора способов профессиональной и личностной целереализации при решении профессиональных задач. |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, написание реферата, рейтинг |
|
В1 (УК-5) Владеть приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению профессиональных задач обработки сигналов, оценки статистических параметров и передачи данных. |
Владеет отдельными приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению стандартных профессиональных задач, допуская ошибки при выборе приемов и технологий и их реализации. |
Владеет отдельными приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению стандартных профессиональных задач, давая не полностью аргументированное обоснование предлагаемого варианта решения. |
Владеет приемами и технологиями целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению стандартных профессиональных задач, полностью аргументируя предлагаемые варианты решения. |
Демонстрирует владение системой приемов и технологий целеполагания, целереализации и оценки результатов деятельности по решению нестандартных профессиональных задач, полностью аргументируя выбор предлагаемого варианта решения. |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, защита реферата, рейтинг |
|
ОПК-1. Знать физические и математические принципы основных методов анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
Допускает существенные ошибки при описании соответствующих методов. |
Допускает отдельные ошибки при описании соответствующих методов. |
Демонстрирует знание сущности при описании соответствующих методов в стандартных ситуациях. |
Демонстрирует знание сущности при описании соответствующих методов нестандартных ситуациях. |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, рейтинг |
|
ОПК-1. Уметь применять математические теории и к описанию соответствующих методов исследования и физической реализации алгоритмов в области анализа непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
Допускает существенные ошибки при применении соответствующих методов. |
Допускает отдельные ошибки при применении соответствующих методов. |
Демонстрирует знание сущности при применении соответствующих методов в стандартных ситуациях. |
Демонстрирует знание сущности при применении соответствующих методов нестандартных ситуациях. |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, написание реферата, рейтинг |
|
ОПК-1. Владеть методиками построения алгоритмов и моделей их физических реализаций при анализе непрерывных и дискретных сигналов, методов статистической обработки данных, спектрального и вейвлет анализа, передачи данных в современных системах связи. |
Допускает существенные ошибки при использовании соответствующих методов. |
Допускает отдельные ошибки при использовании соответствующих методов. |
Демонстрирует знание сущности при использовании соответствующих методов в стандартных ситуациях. |
Демонстрирует знание сущности при использовании соответствующих методов нестандартных ситуациях. |
Индивидуальное собеседование, письменные ответы на вопросы, защита реферата, рейтинг |
Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки результатов обучения, характеризующих этапы формирования компетенций
Вопросы и задания по курсу:
По теории:
Расскажите об основных видах сигналов и особенностях их обработки.
Сформулируйте временную и пространственную теоремы отсчетов.
Расскажите о способах определения огибающей сигнала. Что такое аналитический сигнал?
Сформулируйте ограничения, накладываемые принципом причинности на импульсную функцию отклика системы во временном и спектральном представлениях.
Расскажите о способах определения импульсной функции отклика непрерывной и дискретной линейных систем. Приведите уравнениия Юла-Уокера.
Сформулируйте теоремы Винера-Хинчина и Ван-Циттерта-Цернике.
Расскажите о непрерывном вейвлет-преобразовании и его свойствах.
Расскажите о дискретном преобразовании Фурье, его свойствах и связи с дискретным вейвлет-преобразованием
Что такое фреймы?
Расскажите о байесовском методе обнаружения.
Опишите метод максимальног оправдоподобия и приведите примеры его практического использования.
Опишите метод моментов. В чем его преимущества и недостатки?
Опишите методы пространственной обработки.
Расскажите о методе винеровской фильтрации и подавлении с его помощью шумов в изображении.
По реализации:
Какие существуют виды АЦП? В чем их преимущества и недостатки?
Приведите практические схемы дифференцирования и интегрирования сигнала, обработки сигналов с амплитудной и частотной модуляцией.
Как осуществляется кодирование информации и ее передача в сетях мобильной связи?
Какие существуют методы сжатия изображений, и в каких случаях те или иные из них имеют преимущества?
Расскажите о методах Compressive sampling и compressive sencing.
12. Ресурсное обеспечение:
Перечень основной и дополнительной учебной литературы
Васильев К.К. Методы обработки сигналов: Учебное пособие. – Ульяновск, 2001. – 80 с.
Марпл.-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. - М.: Мир. 1990. - 584 с.
Чуи Ч. Введение в вейвлеты: Пер. с англ. - М.: Мир, 2001. - 412с.
Добеши И. Десять лекций по вейвлетам. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001, 464 с.
Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиофизики. М.: Радио и связь, 1989.
Френкс Л. Теория сигналов. М.: Советское радио, 1974.
Гудмен Дж. Статистическая оптика. М.: Мир, 1988.
Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»
Сайт журнала «Акустический журнал» http://www.akzh.ru/
Перечень используемых информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса.
Примеры компьютерных записей сигналов и изображений, содержащих различную информацию.
Описание материально-технической базы.
Помещение для проведения лекционных и семинарских занятий, ноутбук, проектор
13. Язык преподавания. Русский
Преподаватель. Дмитриев Константин Вячеславович, с.н.с., канд. физ.-мат. наук, кафедра акустики.