Table of Contents

Обработка сигналов

Курс для бакалавров · ИМИТ ИГУ · 01.03.02 «Прикладная математика и информатика» · направленность «Искусственный интеллект и системная аналитика»

Курс о том, как превращать «сырые» данные датчиков в числа, которым можно доверять: дискретизация и спектр, дискретное и быстрое преобразование Фурье, окна и спектральное оценивание, цифровые фильтры, статистическая и многомерная обработка. Сквозной проект — прототип когнитивной системы поддержки принятия решений (КСППР): от сигнала датчика до рекомендации человеку.

Инструменты: Python (NumPy/SciPy/Matplotlib, далее scikit-learn/PyTorch). Аппаратный слой: ESP32-C3, I2S-микрофон, LiDAR, RFID 800 МГц.


Чему учит курс

Лекции

План на семестр (10 лекций). Лекции 1–4 уже прочитаны и остаются без изменений. Остальной блок сжат примерно на 30% (9 тем → 6 лекций), каждая из новых лекций плотнее. Занятия по четвергам: лекция (2 акад. ч) + практика (4 акад. ч). Лекции — 17.09–19.11.2026; далее (26.11–10.12) — практикум и проектная работа; 15.12 — резерв / зачёт.

Легенда: ✓ — материалы опубликованы, ○ — план.

№ Дата Тема О чём Материалы
1 17.09 Сигналы и системы сигнал, аналог/дискрет/цифра, ЦАП и ШИМ, дискретизация и квантование, спектрограмма, контур КСППР ✓ слайды · конспект
2 24.09 Гармонический анализ ряд и преобразование Фурье, амплитудный и фазовый спектр, свойства, спектры АМ/ЧМ, восстановление параметров ✓ слайды · конспект
3 01.10 Дискретное преобразование Фурье прямое и обратное ДПФ, матрица Вандермонда, свойства, бины и разрешение, утечка, круговая свёртка ✓ слайды · конспект
4 08.10 БПФ и спектральный анализ БПФ, окна, разрешение, zero-padding, метод Уэлча, PSD, спектрограмма ✓ слайды · конспект
5 15.10 Спектры радиосигналов и модуляция несущая и боковые полосы, АМ/ЧМ/ФМ, цифровая модуляция (PSK/QAM), созвездия, комплексная огибающая, I/Q ✓ слайды · конспект
6 22.10 Свёртка, корреляция и линейные системы линейная и круговая свёртка, автокорреляция и взаимная корреляция, согласованный фильтр, импульсная характеристика, Z-преобразование, полюсы и нули, устойчивость ○ план
7 29.10 Цифровые фильтры: КИХ и БИХ свойства, линейная фаза, синтез методом весовых функций, Баттерворт/Чебышёв/эллиптические, билинейное преобразование ○ план
8 05.11 Практика фильтрации и многоскоростная обработка эффекты квантования, шум, фильтрация в частотной области, децимация и интерполяция, банки фильтров ○ план
9 12.11 Статистическая и оптимальная обработка случайные процессы и корреляция, спектральное оценивание, обнаружение, фильтр Винера, фильтр Калмана ○ план
10 19.11 Многомерная обработка и вейвлеты массивы и решётки, beamforming, PCA/ICA, вейвлет-преобразование, итоги и защита проектов ○ план
26.11–10.12 Практикум и проектная работа сборка сквозного проекта, консультации, рубежный контроль —
— 15.12 Резерв / зачёт защита сквозного проекта, консультация —

Блоки курса: сигналы и спектры (1–5) → системы и фильтры (6–8) → статистическая и многомерная обработка (9–10).

Материалы

Для готовых лекций (1–4) опубликованы:

Файлы — на странице соответствующей лекции.

Раздаточные архивы

Полные наборы материалов по каждой лекции (ноутбуки, исходники, сборщики и PDF; без виртуального окружения и учебников):

Сквозной проект

Один проект проходит через весь курс: от оцифровки сигнала датчика до рекомендации лицу, принимающему решения. Примеры кейсов: предиктивная диагностика насосного агрегата, акустический контроль сварных швов, мониторинг зоны (RFID + LiDAR), речевой интерфейс оператора, качество электроэнергии (THD).

Как пользоваться курсом


Материалы курса распространяются на условиях лицензии CC BY-SA 4.0.