Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ)





Скачать 163.02 Kb.
НазваниеМосковский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ)
Дата публикации01.01.2015
Размер163.02 Kb.
ТипДокументы
100-bal.ru > Информатика > Документы


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)
___________________________________________________________________________________________________________


Направление специалитета: 210601 Радиоэлектронные системы и комплексы

Специализация подготовки: Радионавигационные системы и комплексы

Квалификация (степень) выпускника: специалист

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"УСТРОЙСТВА И МЕТОДЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ

РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ"


Цикл:

профессиональный




Часть цикла:

по выбору




дисциплины по учебному плану:

ИРЭ; С3.2.19




Часов (всего) по учебному плану:

108




Трудоемкость в зачетных единицах:

3


8 семестр – 3


Лекции

30 час

8 семестр

Практические занятия

15 час

8 семестр

Лабораторные работы

Не предусмотрены




Расчетные задания, рефераты

8 час самостоят. работы

8 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

63 час




Зачет



8 семестр

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены






Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является углубленное теоретическое и практическое освоение методов и средств цифровой обработки речевых сигналов, применяемых при проектировании цифровых систем передачи, приема, контроля и анализа речевой информации.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК 12);

  • выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК 2);

  • учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК 3);

  • владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК 5);

  • собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК 6);

  • выполнять математическое моделирование объектов и процессов по типовым методикам, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ (ПК 14);

  • реализовывать программы экспериментальных исследований, включая выбор технических средств и обработку результатов (ПК 17);




  • самостоятельно применять и разрабатывать алгоритмы цифровой обработки речевых сигналов по заданным техническим условиям (ОК-12, ПК-17);

  • выполнять программную реализацию алгоритмов цифровой обработки речевых сигналов с помощью современных вычислительных средств (ОК-12, ПК-14);

  • анализировать и интерпретировать результаты моделирования алгоритмов цифровой обработки речевых сигналов (ПК-5, ПК-17);

  • оценивать эффективность алгоритмов цифровой обработки речевых сигналов (ПК-17).


Задачами дисциплины являются:

  • изучить особенности цифровой обработки и способов описания речевых сигналов;

  • ознакомиться с современными методами синтеза алгоритмов фильтрации, кодирования и распознавания речевых сигналов;

  • овладеть навыками проектирования цифровых систем обработки речевых сигналов в зависимости от требований, предъявляемых к их функционированию;

  • овладеть основами разработки цифровых систем обработки речевых сигналов на базе современной компьютерной техники.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла С.3 основной образовательной программы подготовки специалистов по специализации подготовки "Радионавигационные системы и комплексы" направления 210601 Радиоэлектронные системы и комплексы.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", "Цифровые устройства и микропроцессоры", "Цифровая обработка сигналов" и учебно-производственной практике.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы, а также для овладения студентом вышеуказанными общекультурными и общепрофессиональными компетенциями.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • физические и математические основы преобразования речевых сигналов при цифровой обработке и связанных с ними искажений и погрешностей (ОК-12, ПК-17);

  • методы и алгоритмы цифровой фильтрации и спектрально-корреляционного анализа речевых сигналов (ОК-12, ПК-5);

  • методы и алгоритмы адаптивной обработки речевых сигналов (ОК-12, ПК-5);

  • цифровые, параметрические и статистические способы описания речевых сигналов (ПК-5);

  • методы и алгоритмы кодирования речевых сигналов (ОК-12, ПК-17);

  • принципы построения систем распознавания речи, идентификации и верификации личности по голосу (ОК-12, ПК-5);

  • способы оценки качества функционирования систем цифровой обработки речевых сигналов (ПК-17).

Уметь:

  • проводить цифровой анализ речевых сигналов во временной и частотной областях (ОК-12, ПК-17);

  • строить адекватное цифровое, параметрическое и статистическое описание речевых сигналов применительно к конкретной задаче обработки речи (ПК-2, ПК-5);

  • использовать формализованные математические подходы для алгоритмического проектирования цифровых систем обработки речевых сигналов (ОК-12, ПК-17);

  • выбирать наиболее эффективный алгоритм обработки речевых сигналов (ОК-12, ПК-17);

  • предлагать и применять методы борьбы с аддитивными искажениями речевых сигналов и их преобразований в зависимости от имеющихся априорных данных (ОК-12, ПК-17);

  • использовать типовые инструментальные средства и пакеты прикладных программ для решения конкретных прикладных задач обработки речевых сигналов на ЭВМ (ПК-3, ПК-14).

Владеть:

  • основными понятиями, терминами и определениями в области цифровой обработки речевых сигналов (ОК-12, ПК-6);

  • теоретическими основами цифрового, параметрического и статистического представления речевых сигналов (ПК-2, ПК-5);

  • аналитическими методами синтеза систем цифровой обработки речевых сигналов (ОК-12, ПК-17);

  • методами передачи и приема речевых сигналов при наличии аддитивных искажений (ОК-12, ПК-5);

  • методами выбора и практической реализации цифровой обработки речевых сигналов (ОК-12, ПК-17);

  • навыками компьютерного и имитационного моделирования систем цифровой обработки речевых сигналов (ПК-3, ПК-14).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Основы цифровой обработки сигналов

12

8

2







10

Тест: цифровой анализ сигналов во временной и спектральной областях

2

Модели речевых сигналов

12

8

2

2




8

Тест: модели речевых сигналов, выполнение задания на практическое занятие

3

Методы обработки речевых сигналов во временной области

14

8

2

2




10

Тест: основные характеристики речевых сигналов, выполнение задания на практическое занятие, выполнение первого этапа расчетного задания

4

Цифровое представление речевых сигналов

14

8

4

2




8

Тест: импульсно-кодовая модуляция речевых сигналов, выполнение задания на практическое занятие, выполнение второго этапа расчетного задания

5

Кодирование речевых сигналов на основе линейного предсказания

14

8

4

2




8

Тест: авторегрессионный анализ речевых сигналов, выполнение задания на практическое занятие, выполнение третьего этапа расчетного задания

6

Обнаружение и фильтрация речевых сигналов

14

8

5

2




7

Тест: методы подавления стационарных и эхо-помех в речевых сигналах, выполнение задания на практическое занятие, выполнение четвертого этапа расчетного задания

7

Цифровые вокодеры

13

8

6

3




4

Тест: принципы работы речевых кодеков, выполнение задания на практическое занятие, выполнение четвертого этапа расчетного задания

8

Цифровая обработка речи в системах речевого общения с машиной

13

8

5

2




6

Тест: методы распознавания и идентификации речевых сигналов, выполнение задания на практическое занятие, выполнение четвертого этапа расчетного задания




Зачет

2

8

--

--

--

2

Представление расчетного задания, ответы на контрольные вопросы




Итого:

108




30

15




63




4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

1. Основы цифровой обработки сигналов

Сигналы и системы в дискретном времени. Операции дискретизации и взвешивания. Теорема о дискретизации. Прореживание и интерполяция сигналов. Описание преобразований сигналов и систем: преобразование Фурье, дискретное преобразование Фурье (ДПФ), быстрое преобразование Фурье (БПФ), прямое и обратное z-преобразование. Основы цифровой фильтрации: фильтрация сигналов с помощью ДПФ, системы с конечными импульсными характеристиками, системы с бесконечными импульсными характеристиками. Вейвлет-анализ сигналов.

2. Модели речевых сигналов

Процесс образования речи. Акустическая теория речеобразования. Сведения о слуховом восприятии речевых сигналов и оценки качества их звучания. Вероятностные и статистические модели речевых сигналов. Цифровые модели речевых сигналов.

3. Методы обработки речевых сигналов во временной области

Текущая обработка речевых сигналов. Кратковременные характеристики речевого сигнала: энергия, среднее значение, функция среднего числа переходов через нуль, автокорреляционная функция. Методы оценивания периода основного тона речевого сигнала. Оценивание спектра и форматных параметров. Разделение речи и пауз на основе функций кратковременной энергии и среднего числа переходов через нуль. Медианное сглаживание и обработка речи.

4. Цифровое представление речевых сигналов

Квантование мгновенных значений речевого сигнала. Адаптивное квантование. Общая теория разностного квантования. Импульсно-кодовая модуляция. Дифференциальная (разностная) импульсно-кодовая модуляция. Дельта-модуляция и сигма-дельта модуляция. Преобразования способов кодирования.

5. Кодирование речевых сигналов на основе линейного предсказания

Авторегрессионный случайный процесс и его свойства. Методы анализа на основе линейного предсказания. Вычисление коэффициента усиления модели. Методы решения уравнений линейного предсказания. Анализ линейного предсказания в частотной области. Синтез речевого сигнала по параметрам линейного предсказания. Применение параметров линейного предсказания. Кепстральные коэффициенты линейного предсказания.

6. Обнаружение и фильтрация речевых сигналов

Алгоритмы обнаружения речевых сигналов на основе марковских моделей. Марковская фильтрация речевых сигналов. Обнаружение речевых сигналов на основе их кратковременных характеристик. Эмпирические алгоритмы фильтрации речевых сигналов. Градиентные и рекурсивные авторегрессионные методы фильтрации.

7. Цифровые вокодеры

Принципы работы и практическая реализация речевого кодека на основе метода линейного предсказания с возбуждением от кода. Построение речепреобразующих устройств на основе метода линейного предсказания со смешанным возбуждением. Проектирование низкоскоростных речепреобразующих устройств для каналов с высоким процентом ошибок. Эффективность использования различных помехоустойчивых кодов в задачах проектирования речевых кодеков для каналов с высоким процентом ошибок.

8. Цифровая обработка речи в системах речевого общения человека с машиной

Системы верификации и идентификации дикторов. Проектирование системы верификации личности на основе статистических свойств речевых сигналов. Системы распознавания речи на основе метода динамического искажения времени. Системы распознавания речи на основе скрытых марковских моделей. Построение системы распознавания речи с использованием однослойных нейронных сетей и нейронных сетей встречного распространения.
4.2.2. Практические занятия:

№ 1. Определение статистических характеристик речевых сигналов (Тема 2).

№ 2. Определение кратковременных характеристик речевых сигналов (Тема 3).

№ 3. Моделирование системы импульсно-кодовой модуляции речевых сигналов (Тема 4).

№ 4. Построение параметрического описания речевых сигналов на основе метода линейного предсказания (Тема 5).

№ 5. Моделирование системы адаптивного подавления эхо-помех в речевых сигналах (Тема 6).

№ 6. Построение речевого кодека на основе метода линейного предсказания со смешанным возбуждением (Тема 7).

№ 7. Моделирование системы распознавания речи на основе динамического искажения времени (Тема 8).
4.3. Лабораторные работы: «Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены».
4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание включает в себя расчет и моделирование работы заданного алгоритма обработки речевых сигналов с итоговой интерпретацией полученных результатов и формулировкой выводов по проделанной работе. Технические условия для проектирования алгоритма обработки речевых сигналов формулируются индивидуально. Темы расчетных заданий:
1. Проектирование алгоритма подавления аддитивных помех в речевых сигналах.

2. Проектирование алгоритма подавления эхо-помех в речевых сигналах.

3. Проектирование речевого кодека на основе метода линейного предсказания.

4. Проектирование системы верификации личности на основе статистических свойств речевых сигналов.

5. Проектирование системы распознавания изолированных слов на основе скрытых марковских моделей.

6. Проектирование системы распознавания изолированных слов с помощью нейросетевых технологий.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы «Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен».

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций, в том числе с использованием презентаций.

Практические занятия включают изучение работы учебных программ обработки речевых сигналов на ЭВМ, а также разработку и практическую реализацию алгоритмов обработки речевых сигналов с использованием специализированных пакетов прикладных программ (MATLAB и др.) или языков программирования высокого уровня (Delphi, C++ и др.) согласно заданию, выданному преподавателем.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным занятиям, тестам и лабораторным работам, оформление отчетов по лабораторным работам, подготовку к зачету.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются тесты, устный опрос, защита лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – зачет.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

  1. Чернояров О.В. Электронный конспект лекций по курсу «Цифровая обработка речевых сигналов».

  2. Рихтер С.Г. Кодирование и передача речи в цифровых системах подвижной радиосвязи. Учеб. пособие для вузов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2009. – 306 с.

  3. Попов О.Б., Рихтер С.Г. Цифровая обработка сигналов в трактах звукового вещания. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 341 с.

  4. Шелухин О.И., Лукьянцев Н.Ф. Цифровая обработка и передача речи. – М.: Радио и связь, 2000. – 456 с.

  5. Аграновский А.В., Леднов Д.А. Теоретические аспекты алгоритмов обработки и классификации речевых сигналов. – М.: Радио и связь, 2004. – 164 с.

  6. Рабинер Л. Р., Шафер Р. В. Цифровая обработка речевых сигналов: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1981. – 495 с.

б) дополнительная литература:

1. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: ЭкоТрендз Ко, 2000. – 239 с.

2. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2003. – 608 с.

3. Назаров М.В., Прохоров Ю.Н. Методы цифровой обработки и передачи речевых сигналов. – М.: Радио и связь, 1985. – 176 с.

4. Солонина А.И. и др. Основы цифровой обработки сигналов. Учебное пособие. – СПб.: БХВ Петербург, 2005. – 768 с.

5. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов. Практический подход. - М.: Вильямс, 2004. – 992 с.

6. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. М.: Мир. 1990. – 584 с.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.dspa.ru; www.dsp.sut.ru/rus/main.html; http://dsp.mirahost.ru; http://dsp-book.narod.ru; http://dspcenter.ru; http://digital.sibsutis.ru/contDSP.htm; www.tehnauk.ru; http://lib.rus.ec/g/comp_dsp; www.studfiles.ru/dir/cat32/subj116.html; http://matlab.exponenta.ru/signalprocess.

б) другие:

авторские компьютерные программы и демо-ресурсы иллюстрации алгоритмов работы фильтрации, кодирования и распознавания речевых сигналов.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций. Практические занятия по дисциплине целесообразно проводить в учебном компьютерном классе при наличии программного обеспечения, включающего прикладной пакет MATLAB, либо среду программирования на языке высокого уровня (Delphi, C++).
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению специалитета 210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы» и специализации подготовки «Радионавигационные системы и комплексы».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.ф.-м.н., доцент Чернояров О.В.


"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ

к.т.н., профессор Замолодчиков В.Н.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой радиотехнических приборов

д.т.н., профессор Баскаков А.И.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт...
Целью дисциплины является изучение основных принципов обеспечения безопасности на производстве и в быту
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт...
Целью дисциплины является изучение методов синтеза, анализа и экспериментального исследования цифровых устройств радиотехнического...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт...
Целью дисциплины является изучение особенностей построения и функционирования спутниковых радионавигационных систем (срнс) глонасс,...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт...
Цели и задачи освоения дисциплины целью дисциплины является изучение исторических аспектов развития систем передачи приема, обработки...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт...
Целью дисциплины является изучение основных составляющих аппаратуры потребителей систем спутниковой навигации, изучение ключевых...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт...
Целью дисциплины является изучение принципов построения радиосистем, предназначенных для передачи информации посредством формирования,...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт
Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (мгту мирэа)
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники
Целью дисциплины является обеспечение студентов базовыми знаниями современной теории электрических цепей и формирование основы для...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники
Целью дисциплины является обеспечение студентов базовыми знаниями современной теории электрических цепей и формирование основы для...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconДиалектика
Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электротехники
Целью дисциплины является изучение типовых схем систем электроники и автоматики автомобилей и тракторов и их отдельных элементов,...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электротехники (иэт)
Целью дисциплины является формирование у студентов системного подхода в изучении физических процессов, явлений, параметров и возможных...
Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электроэнергетики (иээ)

Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт электротехники (иэт)

Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт...

Московский энергетический институт (технический университет) институт радиотехники и электроники (ирэ) iconМосковский энергетический институт (технический университет) институт...



Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск