Файл: Министерство науки и высшего образования рф федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение.pdf

Министерство науки и высшего образования РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Национальный исследовательский университет «МЭИ»
Направление подготовки/специальность: 09.03.01 Информатика и вычислительная техника
Наименование образовательной программы: Технологии разработки программного обеспечения
Уровень образования: высшее образование - бакалавриат
Форма обучения: Заочная
Оценочные материалы
по дисциплине
Цифровая обработка сигналов
Москва
2022

2
ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ РАЗРАБОТАЛ:
Преподаватель
С.В.
Вишняков
(должность)
(подпись)
(расшифровка подписи)
СОГЛАСОВАНО:
Руководитель образовательной программы
С.В.
Вишняков
(должность, ученая степень, ученое звание)
(подпись)
(расшифровка подписи)
Заведующий выпускающей кафедры
С.В.
Вишняков
(должность, ученая степень, ученое звание)
(подпись)
(расшифровка подписи)

3
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Оценочные материалы по дисциплине предназначены для оценки: достижения обучающимися запланированных результатов обучения по дисциплине, этапа формирования запланированных компетенций и уровня освоения дисциплины.
Оценочные материалы по дисциплине включают оценочные средства для проведения мероприятий текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации.
Формируемые у обучающегося компетенции:
1. ПК-3 способностью обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности и включает:
для текущего контроля успеваемости:
Форма реализации: Компьютерное задание
1. Базовые понятия теории сигналов (Тестирование)
2. Дискретные модели сигналов во временной и частотной областях (Тестирование)
Форма реализации: Письменная работа
1. Задание по Matlab/Scilab (Контрольная работа)
БРС дисциплины
10 семестр
Раздел дисциплины
Веса контрольных мероприятий, %
Индекс
КМ:
КМ-1
КМ-2
КМ-3
Срок КМ:
6 9
12
Элементы теории сигналов
Основные термины и понятия
+
Частотное и временное представление сигналов
+
Дискретизация и квантование сигналов
Дискретизация и квантование
+
Анализ сигналов
+
Системы обработки сигналов
Дискретные цифровые системы
+
Практические вопросы цифровой обработки сигналов
+
Вес КМ:
30 35 35
$Общая часть/Для промежуточной аттестации$

4
СОДЕРЖАНИЕ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ
I. Оценочные средства для оценки запланированных результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с индикаторами
достижения компетенций
Индекс компетенции
Индикатор
Запланированные результаты обучения по дисциплине
Контрольная точка
ПК-3
ПК-3(Компетенция)
Знать: принципы и технологию решения задач на основе применения типовых методов и алгоритмов цифровой обработки сигналов виды сигналов, их характеристики, основные термины, теоремы, методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов
Уметь: применять специализированные программные комплексы для моделирования систем обработки сигналов
Базовые понятия теории сигналов (Тестирование)
Дискретные модели сигналов во временной и частотной областях
(Тестирование)
Задание по Matlab/Scilab (Контрольная работа)

5
II. Содержание оценочных средств. Шкала и критерии оценивания
КМ-1. Базовые понятия теории сигналов
Формы реализации: Компьютерное задание
Тип контрольного мероприятия: Тестирование
Вес контрольного мероприятия в БРС: 30
Процедура проведения контрольного мероприятия: Тестирование в СДО Прометей, 4 задания, длительность тестирования 1 час
Краткое содержание задания:
Тестирование по базовым вопросам, связанным с теорией сигналов, описанием цифровых сигналов. Понятие ортогональности сигналов
Контрольные вопросы/задания:
Знать: виды сигналов, их характеристики, основные термины, теоремы, методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов
1.Определить скалярное произведение заданных сигналов x1(t) и x2(t) х
1
(????) = sin(????????)х
2
(????) = sin(2????????)
1) 0 2) >0 3) <0 4) недостаточно данных ответ: 1 2.Вычислить четырехточечное дискретное преобразование Фурье (ДПФ) заданного сигнала
1) 0.5000; -0.1250-0.1250i; 0.2500; -0.1250+0.1250i
2) 0.6250; -0.1250-0.2500i; 0.1250; -0.1250+0.2500i
3) 0.5000; -0.1250+0.1250i; 0.2500; -0.1250-0.1250i
4) 0.6250; -0.2500-0.1250i; -0.1250; -0.2500+0.1250i ответ: 1 3.На вход линейного преобразователя сигналов поочередно были поданы сигналы x1 и x2, на выходе были измерены дисперсии сигналов D1 и D2 соответственно. Определите дисперсию сигнала на выходе преобразователя, если на его вход подана линейная комбинация сигналов: y=K x1 + V x2 (K, V
– целые числа), а взаимная корреляционная функция

6 сигналов x1 и x2 равна нулю. D1=0,3; D2=0,5; K=2;
V=-1 1) 1,7 2) 0,1 3) 1,1 4) 0,8 ответ: 1 4.Вычислите скалярное произведение дискретных сигналов x1=(3,1,2) x2=(2,2,-2)
1) -2 2) -1 3) 0 4) 1 5) 2 6) 3 7) 4 8) 5 ответ: 7 5.Вычислить четырехточечное дискретное преобразование Фурье (ДПФ) заданного сигнала
1) 0.6250; -0.1250-0.2500i; 0.1250; -0.1250+0.2500i
2) 0.5000; -0.1250+0.1250i; 0.2500; -0.1250-0.1250i
3) 0.6250; -0.2500-0.1250i; -0.1250; -0.2500+0.1250i
4) 0.5000; -0.1250-0.1250i; -0.2500; -0.1250+0.1250i ответ: 1 6.Определить скалярное произведение заданных сигналов x1(t) и x2(t)
1. 1) 0 2) >0 3) <0 4) недостаточно данных ответ: 1 7.Вычислить четырехточечное дискретное преобразование Фурье (ДПФ) заданного сигнала

7 1. 0.5000; -0.1250+0.1250i; 0.2500; -0.1250-0.1250i
2. 0.6250; -0.2500-0.1250i; -0.1250; -0.2500+0.1250i
3. 0.5000; -0.1250-0.1250i; -0.2500; -0.1250+0.1250i
4. 0.5000; 0.1250-0.1250i; -0.2500; 0.1250+0.1250i ответ: 1 8.На вход линейного преобразователя сигналов поочередно были поданы сигналы x1 и x2, на выходе были измерены дисперсии сигналов D1 и D2 соответственно. Определите дисперсию сигнала на выходе преобразователя, если на его вход подана линейная комбинация сигналов: y=K x1 + V x2 (K, V
– целые числа), а взаимная корреляционная функция сигналов x1 и x2 равна нулю. D1=0,2; D2=0,6; K=-3;
V=1 1. 2,4 2. 0 3. 1,2 4. 0,8 ответ: 1 9. Вычислите скалярное произведение дискретных сигналов x1=(3,3,1) x2=(1,1,-2)
1. 1 2. 2 3. 3 4. 4 5. 5 6. 6 7. 7 8. 8 ответ: 4
Описание шкалы оценивания:
Оценка: 5
Нижний порог выполнения задания в процентах: 80
Описание характеристики выполнения знания: Оценка "отлично" выставляется если задание выполнено в полном объеме или выполнено преимущественно верно
Оценка: 4
Нижний порог выполнения задания в процентах: 70

8
Описание характеристики выполнения знания: Оценка "хорошо" выставляется если большинство вопросов раскрыто. выбрано верное направление для решения задач
Оценка: 3
Нижний порог выполнения задания в процентах: 60
Описание характеристики выполнения знания: Оценка "удовлетворительно" выставляется если задание преимущественно выполнено
КМ-2. Дискретные модели сигналов во временной и частотной областях
Формы реализации: Компьютерное задание
Тип контрольного мероприятия: Тестирование
Вес контрольного мероприятия в БРС: 35
Процедура проведения контрольного мероприятия: Тестирование в СДО Прометей, 4 задания, длительность тестирования 1 час
Краткое содержание задания:
Тестирование по моделям дискретным моделям сигналов во временной и частотной областях
Контрольные вопросы/задания:
Знать: принципы и технологию решения задач на основе применения типовых методов и алгоритмов цифровой обработки сигналов
1.Укажите сигналы при частотном анализе которых
(длина выборки N=128 отсчетов, ts=0.1) наблюдается эффект наложения спектра
1.
2. 1) s(k)=sin(3 pi k ts) + 0.08cos(11 pi k ts)
2) s(k)=sin(2 pi k ts-0.2) + 0.1cos(3 pi k ts)
3) s(k)=sin(2 pi k ts) + 0.5cos(4 pi k ts-0.1) ответ: 1 2.Укажите сигналы при частотном анализе которых
(длина выборки N=128 отсчетов, ts=0.1) наблюдается эффект наложения спектра
1. 1) s(k)=sin(3 pi k ts) + 0.08cos(11 pi k ts)
2. 2) s(k)=sin(2 pi k ts) + 0.5cos(4 pi k ts-0.1)
3. 3) s(k)=sin(4 pi k ts) + 0.4cos(7 pi k ts)
4. ответ: 1 3.Укажите сигналы при частотном анализе которых
(длина выборки N=128 отсчетов, ts=0.1) наблюдается эффект наложения спектра
1. 1) n(3 pi k ts) + 0.08cos(11 pi k ts)
2. 2) n(2 pi k ts) + 0.5cos(4 pi k ts-0.1)
3. 3) n(3 pi k ts+0.5) + 0.2cos(9 pi k ts)
4. ответ: 1 4.Укажите сигналы при частотном анализе которых
(длина выборки N=150 отсчетов, ts=0.1) наблюдается эффект размытия (утечка) спектра
1. 1) s(k)=sin(4 pi k ts) + 0.08cos(8 pi k ts-0.5)
2. 2) s(k)=sin(2 pi k ts-0.2) + 0.1cos(3 pi k ts)

9 3. 3) s(k)=sin(2 pi k ts) + 0.5cos(4 pi k ts-0.1)
4. 4) s(k)=sin(4 pi k ts) + 0.4cos(7 pi k ts)
5. ответ: 2,4 5.Укажите сигналы при частотном анализе которых
(длина выборки N=150 отсчетов, ts=0.1) наблюдается эффект размытия (утечка) спектра
1. 1) s(k)=sin(4 pi k ts) + 0.08cos(8 pi k ts-0.5)
2. 2) s(k)=sin(2 pi k ts) + 0.5cos(4 pi k ts-0.1)
3. 3) s(k)=sin(4 pi k ts) + 0.4cos(7 pi k ts)
4. 4) s(k)=sin(3 pi k ts+0.5) + 0.2cos(9 pi k ts)
5. ответ: 3,4 6.Укажите сигналы при частотном анализе которых
(длина выборки N=150 отсчетов, ts=0.1) наблюдается эффект размытия (утечка) спектра
1. 1) s(k)=sin(2 pi k ts-0.2) + 0.1cos(3 pi k ts)
2. 2) s(k)=sin(4 pi k ts) + 0.4cos(7 pi k ts)
3. 3) s(k)=sin(3 pi k ts+0.5) + 0.2cos(9 pi k ts)
4. 4) s(k)=sin(2 pi k ts) + 0.5cos(4 pi k ts-0.1)
5. ответ: 1,2,3 7.Под термином "белый шум" понимается (выберите правильные утверждения):
1. 1) любой стационарный случайный сигнал
2. 2) детерминированный сигнал
3. 3) случайный сигнал, плотность мощности которого является константой
4. 4) случайный сигнал, автокорреляционная функция которого есть функция Дирака
5. ответ: 3,4 8.Укажите сигнал, имеющий минимальную базу:
1. 1) гауссов импульс
2. 2) синусоидальной формы
3. 3) прямоугольной формы
4. 4) треугольной формы
5. ответ: 1 9.Укажите сигналы при частотном анализе которых
(длина выборки N=150 отсчетов, ts=0.1) наблюдается эффект размытия (утечка) спектра
1. 1) s(k)=sin(2 pi k ts) + 0.5cos(4 pi k ts-0.1)
2. 2) s(k)=sin(4 pi k ts) + 0.08cos(8 pi k ts-0.5)
3. 3) s(k)=sin(3 pi k ts+0.5) + 0.2cos(9 pi k ts)
4. 4) s(k)=sin(2 pi k ts-0.2) + 0.1cos(3 pi k ts)
5. ответ: 3,4

10 10.Под термином "белый шум" понимается (выберите правильные утверждения):
1. 1) случайный сигнал, плотность мощности которого является константой
2. 2) детерминированный сигнал
3. 3) случайный сигнал, автокорреляционная функция которого линейна
4. 4) любой стационарный случайный сигнал
5. ответ: 1
Описание шкалы оценивания:
Оценка: зачтено
Описание характеристики выполнения знания: Оценка "зачтено" выставляется если задание выполнено правильно или с незначительными недочетами
Оценка: не зачтено
Описание характеристики выполнения знания: Оценка "не зачтено" выставляется если задание не выполнено в отведенный срок или результат не соответствует заданию
КМ-3. Задание по Matlab/Scilab
Формы реализации: Письменная работа
Тип контрольного мероприятия: Контрольная работа
Вес контрольного мероприятия в БРС: 35
Процедура проведения контрольного мероприятия: Занятия в программном комплексе
Matlab
Краткое содержание задания:
Расчетное задание на свободно распространяемой системе моделирования SciLAB
Контрольные вопросы/задания:
Уметь: применять специализированные программные комплексы для моделирования систем обработки сигналов
1.Изучить работу источников сигналов:
STEP_FUNCTION, PULSE_SC, GENSIN_f и
RAND_m (группа Sources), осциллографа CSCOPE
(группа Sinks, здесь придется добавить источник
CLOCK_c для синхронизации осциллографа).
Методические указания: следует установить длительность счета на уровне 3-5 периодов сигнала; шаг счета примерно в 1000 раз меньше периода сигнала.
2.Привести пример «дискретизации» аналогового сигнала (синусоида с круговой частотой 1 и амплитудой 2), путем перемножения этого сигнала с последовательностью коротких прямоугольных импульсов (амплитудой 1, длительность импульса 1-
2% от периода, период следования импульсов необходимо выбрать так, чтобы на периоде синусоиды было 10-15 импульсов). Повторить эксперимент, увеличив частоту синусоидального сигнала в 10 раз. Сделать выводы. Методические указания: перемножение осуществляется блоком

11
PRODUCT из группы Mathematical operations.
3.Осуществить квантование дискретного сигнала, полученного в п. 2. Для этого использовать блок
QUANT_f группы Discontinuities c шагом 0.5.
Используя сумматор (блок SUMMATION группы
Mathematical operations), вычислить разность дискретного и квантованного сигнала - ошибку квантования.
4.Используя блоки INTEGRAL_f (группа Continuous time systems), GAIN_f (группа Mathematical operations) и AFFICH_m (группа Sinks) провести вычисление среднего значения X0 и коэффициентов ak, bk первых пяти гармоник последовательности прямоугольных импульсов x(t) (амплитуда 1, длительность импульса (15+N*5)% периода, где N – младшая значащая цифра в номере зачетной книжки студента, период следования импульсов 1) по формулам (результат - 11 чисел в блоках
AFFICH_m):
Описание шкалы оценивания:
Оценка: 5
Нижний порог выполнения задания в процентах: 80
Описание характеристики выполнения знания: Оценка "отлично" выставляется если задание выполнено в полном объеме или выполнено преимущественно верно
Оценка: 4
Нижний порог выполнения задания в процентах: 70
Описание характеристики выполнения знания: Оценка "хорошо" выставляется если большинство вопросов раскрыто. выбрано верное направление для решения задач
Оценка: 3
Нижний порог выполнения задания в процентах: 60
Описание характеристики выполнения знания: Оценка "удовлетворительно" выставляется если задание преимущественно выполнено

12
СОДЕРЖАНИЕ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
10 семестр
Форма промежуточной аттестации: Зачет с оценкой
Пример билета
Вид билета связан с интерфейсом сервиса "Прометей"
Процедура проведения
В тесте 20 вопросов встречаются вопросы следующих типов: 1. с одним вариантом ответа ( в вопросах «один из многих», система сравнивает ответ слушателя с правильным ответом и автоматически выставляет за него назначенный балл) 2. с выбором нескольких вариантов ответов ( в вопросах «многие из многих» система оценивает каждый ответ отдельно; есть возможность разрешить слушателю получить за вопрос 0,75 балла, если он выберет 3 правильных ответа из 4) 3. на соответствие слушатель должен привести в соответствие левую и правую часть ответа (в вопросах «соответствие» система оценивает каждый ответ отдельно; можно разрешить слушателю получить за вопрос 0,75 балла, если он выберет 3 правильных ответа из 4) 4. развернутый ответ, вводится в вручную в специально отведенное поле (ручная оценка преподавателем)
I. Перечень компетенций/индикаторов и контрольных вопросов проверки результатов
освоения дисциплины
1. Компетенция/Индикатор: ПК-3(Компетенция)
Вопросы, задания
1.Какими параметрами определяется гармонический сигнал
2.Процесс преобразования аналогового сигнала в последовательность значений
3.Какой метод относится к авторегресионному спектральному анализу
4.Как описывается линейная цепь в пространстве состояний
5.Какие бывают формы дискретных фильтров
6.Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов
7.Автокорреляционная функция
8.Дискретное преобразование Фурье
9.Задана импульстная характеристика фильтра h(m). Обладает ли данный фильтр линейной ФЧХ
10.Примените к сигналу x(n)=[1 1 2 -1 -1] треугольное окно и затем найдите сумму отсчетов полученного сигнала
11.Выполните децимацию на 3 сигнала x(n)=[1 1 0 -1 -2 -2 -2 0 0 1 2 1 0 -1] и затем найдите сумму отсчетов полученного сигнала
12.Укажите сигнал, имеющий минимальную базу