Detail předmětu

Sběr, analýza a zpracování dat

FEKT-MPC-ZPDAk. rok: 2022/2023

Předmět se věnuje problematice analýzy digitálních signálů v časové a frekvenční oblasti.
Důraz je kladen na ortogonální transformace zejména na DFT, rychlé algoritmy FFT, a waveletovy transformace. Část předmětu je věnována matematickým operacím s časovými řadami a číslicové filtraci signálů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Beneš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat druhy fyzikálních signálů,
- interpretovat principy základních metod analýzy a zpracování dat,
- vysvětlit význam ortogonálních transformací a uvést příklady,
- vysvětlit principy rychlých algoritmů FFT a metod časově frekvenční analýzy,
- popsat princip waveletových transformací a diskutovat výsledky,
- vysvětlit výsledky spektrální a kepstrální analýzy,
- popsat způsoby číslicové filtrace signálů,
- navrhnout číslicový filtr s požadovanými vlastnostmi.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen diskutovat základní pojmy teorie signálů (prerekvizita předmět BPC-SAS). Jsou požadovány znalosti ze základů bakalářské matematiky (předměty BPC-MA1, BPC-MA2) a znalost programování v LabVIEW (BPC-VIA).

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. 

Způsob a kritéria hodnocení

až 30 bodů za hodnocení počítačových cvičení
až 70 bodů za závěrečnou písemnou zkoušku

Osnovy výuky

1. Úvod do zpracování signálů
2. Analýza časových řad
3. Konvoluce, Fourierova transformace
4. Diskrétní Fourierova transformace, rychlá Fourierova transformace
5. Praktické použití DFT
6. Úvod do filtrů, FIR, IIR
7. Návrh filtrů
8. Náhodné signály
9. Korelace
10. Řádová analýza, modulace
11. Časově-frekvenční analýza
12. Další ortogonální transformace
13. Shrnutí

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům přehled a orientaci v oblasti zpracování digitálních signálů. Důraz je kladen na frekvenční a spektrální analýzu a na číslicovou filtraci signálů.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

LYONS, Richard G. Understanding digital signal processing. 3rd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, c2011. ISBN 9780137027415. (CS)
UHLÍŘ, Jan, Pavel SOVKA a Roman ČMEJLA. Úvod do číslicového zpracování signálů. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2003. ISBN 80-01-02799-6. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-KAM magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Stanislav Pikula, Ph.D.

Osnova

1. Signál a jeho vlastnosti
2. Časová řada a její model
3. Lineární časově invariantní systémy, diskrétní konvoluce
4. Diskrétní korelace, hodnocení závislosti jevů
5. Ortogonální funkce, diskrétní Fourierova transformace
6. Vlastnosti DFT
7. Principy rychlých algoritmů DFT (FFT)
8. Úvod do digitálních filtrů (FIR a IIR)
9. Návrh digitální filtrů
10. Numerická derivace a integrace, interpolace dat
11. Spektrální analýza, kepstrum
12. Další ortogonální transformace (Hilbertova, Wavelety)
13. Časo-frekvenční analýza (STFT a další)

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Kunz, Ph.D.
Ing. Stanislav Pikula, Ph.D.

Osnova

1. Organizace + opakování LabVIEW I.
2. Základní operace se signály
3. Analýza časových řad
4. Práce s HW
5. Konvoluce, DFT (hodnocený úkol 1)
6. Spektrální analýza
7. Návrh filtrů I
8. Návrh filtrů II (hodnocený úkol 2)
9. Šum, korelace
10. Modulace
11. Demodulace (hodnocený úkol 3)
12. STFT
13. Test