数字信号处理（地学）
课程编码：180083070800P1003H
英文名称：Digital Signal Processing for Geosciences
课时：60
学分：3.00
课程属性：学科核心课
主讲教师：周元泽等
教学目的要求
本课程是为地球物理学相关专业研究生提供的核心课程。地球物理学是以观测为基础的科学，信号采集与处理涉及到地球科学方方面面。本课程通过从信号采集、表达和处理等角度讲授数学信号处理的基本理论和最新发展，以使研究生掌握数字信号处理的基本技术与方法，并能够在实际地球物理信号分析中引入最新的数字信号处理技术。
预修课程
高等数学、线性代数、普通物理、概率与统计
大纲内容
第一章 信号与系统概要 3学时 周元泽
第1节 信号的定义、信号运算、重要信号模型
第2节 系统定义、系统模型、系统分类
第3节 分析方法
第二章 连续时间系统时域分析 3学时 周元泽
第1节 零输入响应和零状态响应
第2节 冲击响应
第3节 褶积
第三章 Fourier分析 6学时 周元泽
第1节 历史背景、常用Fourier级数
第2节 有限时间信号Fourier级数展开
第3节 Fourier变换及基本性质
第四章 Laplace变换 3学时 周元泽
第1节 双边Laplace变换、单边Laplace变换
第2节 Laplace变换性质
第3节 Laplace变换的逆
第4节 积分和微分方程的解
第五章 模拟滤波器 3学时 周元泽
第1节 基于零极点分布的模拟滤波器设计
第2节 典型滤波器设计(主要讲Butterworth滤波器)
第六章 采样定理与离散Fourier变换 3学时 周元泽
第1节 频域采样定理
第2节 频域采样定理
第3节 有限离散Fourier变换
第七章 离散时间信号与系统 3学时 周元泽
第1节 典型离散时间信号模型
第2节 离散时间信号度量与运算
第3节 数字信号处理的优点
第4节 离散时间系统的时域分析
第八章 Z变换与数字滤波器设计 6学时 周元泽
第1节 Z变换基础、性质、反变换求取方法
第2节 传输函数、零极点分布与频响关系
第3节 数字滤波器设计准则
第4节 有限和无限脉冲响应滤波器设计及其优缺点
第九章 专题1：线性时频分析
第1节 短时Fourier变换、Haar变换 3学时 周元泽
第2节 一般性小波变换概念 1学时 周元泽
第3节 连续小波变换离散化 2学时 周元泽
第4节 多分辨率时频分析 3学时 吴庆举
第十章 专题2：信号模型化、现代谱估计与自适应滤波 9学时 艾印双
第1节 随机信号定义及描述
第2节 AR、MA和ARMA模型参数
第3节 全零点模型、零-极点模型
第4节 非参数谱估计
第十一章 专题3：数字信号处理在地学中的应用 9学时 吴庆举
第1节 地学信号采集与预处理
第2节 反卷积方法介绍
第3节 现代谱估计应用
第4节 时变信号谱估计
教材信息
1、
Essentials of Digital Signal Processing@Statistical and Adaptive Signal Processing@Lecture Notes on Wavelet Transforms
Lathi B P & Green R.@Manolakis D G, Ingle V K & Kogon S M@Debnath L & Shah F A
2014@2011@2017
Cambridge University Press@Artech House Publishers@Birkhuser
参考书
课程教师信息
周元泽于2001年于北京大学地球物理学系获博士学位，在北大两年博士后研究工作后，2003年入职中国科学院大学，先后任副教授、教授。周元泽一直致力于地球内部地震波速度结构方面的研究。他主要利用高密度地震台网/台阵-单地震或单台-多地震波形资料，提取与地球内部速度间断面相关的前驱震相或者三重震相，探测地幔间断面和地球内部速度异常体。