Detail předmětu

Základy zpracování signálů

FSI-RSZ Ak. rok: 2020/2021 Zimní semestr

V předmětu se posluchači seznámí se základními teoretickými poznatky z oblasti číslicového zpracování jednorozměrných signálů, které si procvičí na úlohách v prostředí Matlab. Důraz je kladen na pochopení základních termínů oboru a metod zpracování (signál, vzorkování, diskretizace, kvantifikace, konvoluce, Fourierova transformace, IIR a FIR filtrace).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

Výsledky učení předmětu

Absolvent bude po absolvování kurzu rozumět základním termínům z oboru zpracování signálu, bude schopen analyzovat jednorozměrný signál a navrhnout filtr pro zadanou aplikaci v prostředí Matlab.

Prerekvizity

základy Matlabu (nebo Octave), konkrétně práce s maticemi a vektory, jednoduché grafy, základy programování

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet bude udělen na základě hodnocení samostatného projektu, ve kterém musí student prokázat schopnost využít možností MATLABu k řešení zadané úlohy: navržení filtru pro jednorozměrný signál.

Učební cíle

Cílem kurzu je seznámit posluchače se základy zpracování signálů, především s číslicovým zpracováním jednorozměrných signálů. Významnou část kurzu tvoří praktické úlohy realizované pomocí prostředí Matlab.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.
Jednorázovou neúčast je možno nahradit cvičením s jinou skupinou v tomtéž týdnu nebo zadáním náhradních úloh, delší neúčast se nahrazuje vypracováním náhradních úloh podle pokynů cvičícího.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-MET-P: Mechatronika, magisterský navazující, povinný

Program N-IMB-P: Inženýrská mechanika a biomechanika, magisterský navazující
specializace BIO: Biomechanika, povinně volitelný

Program N-IMB-P: Inženýrská mechanika a biomechanika, magisterský navazující
specializace IME: Inženýrská mechanika, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.

Osnova

1. Co je to signál. Klasifikace. Proč se zpracovává. Aplikace.
2. Spojitý / diskrétní signál, vzorkování, diskretizace, kvantování
3. Spojité systémy a jejich popis
4. Diskrétní signály
5. Lineární soustavy, princip superpozice, dekompozice
6. Konvoluce
7. Fourierova transformace
8. Fourierova transformace, vlastnosti
9. Digitální filtry, úvod
10. IIR filtry
11. FIR filtry
12. Aplikace
13. Kalmanův filtr

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Josef Bednařík
doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.
Ing. Jan Šnajder

Osnova

1. Opakování Matlabu. Signal Processing Toolbox.
2. Načtení signálu, generování signálů
3. Analýza v časové oblasti
4. příkaz SPTool
5. Konvoluce
6. Korelační analýza
7. Spektrální analýza – úvod
8. Diskrétní Fourierova transformace
9. Filtrace – úvod
10. Filtrace – příkaz FDATool
11. Filtrace, aplikace
12. Časově frekvenční analýza, spektrogram
13. Kalmanův filtr, nelinární verze KF