Ανάλυση και Επεξεργασία Σήματος

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές αναμένεται να:

• επιδεικνύουν γνώση των βασικών εννοιών της ανάλυσης σήματος στα πεδία του χρόνου και συχνότητας, την διαδικασία δειγματοληψίας σημάτων συνεχούς χρόνου καθώς και την αντίστροφη διαδικασία, δηλαδή την ανακατασκευή τους από δείγματα
• διακρίνουν και να εξηγούν φαινόμενα όπως αυτά της αναδίπλωσης συχνοτήτων, της μη τέλειας ανακατασκευής και γενικά των περιορισμών και προβλημάτων που ανακύπτουν κατά την ψηφιακή επεξεργασία των σημάτων
• επιδεικνύουν κριτική κατανόηση των μεθόδων, ιδεών, αποτελεσμάτων & συμπερασμάτων τα οποία θα συναντούν σε άρθρα, βιβλία και περιοδικά επιστημών μηχανικού
• αναλύουν προβλήματα επεξεργασίας σήματος σε ρεαλιστικά σενάρια εφαρμογών γεωδαισίας, υδατικών πόρων & γεωπεριβάλλοντος και να παράγουν λύσεις με βάση τις διδαχθείσες προσεγγίσεις.
• εφαρμόζουν τη φασματική ανάλυση σημάτων και συστημάτων χρησιμοποιώντας εργαλεία προσομοίωσης ψηφιακών συστημάτων για τον υπολογισμό της εξόδου.
• ερμηνεύουν τα αποτελέσματα της φασματικής ανάλυσης ψηφιακών σημάτων και συστημάτων.
• σχεδιάζουν και να αναπτύσσουν κατάλληλα φίλτρα για την δειγματοληψία και επεξεργασία των σημάτων
• κατανοούν το μαθηματικό υπόβαθρο και τους κανόνες στους οποίους βασίζεται η μη γραμμική ανάλυση σημάτων
• αναλύουν, να μοντελοποιούν, να αναπτύσσουν, να συνθέτουν και να αξιολογούν νέες μεθόδους& τεχνικές μη γραμμικής ανάλυσης σημάτων

 

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
• Αυτόνομηεργασία
• Εργασία σεδιεπιστημονικό περιβάλλον
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
• Λήψη αποφάσεων
• Διαχείριση χρόνου – Εργασία με προθεσμίες

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

• Είδη και κατηγορίες σημάτων (Αναλογικά – ψηφιακά, Συνεχή – διακριτά, Ντετερμινιστικά στοχαστικά σήματα)
• Αναλογο-ψηφιακή και ψηφιο-αναλογική μετατροπή
• Στατιστικά χαρακτηριστικά σήματος και θόρυβος.
• Είδη & κατηγορίες συστημάτων (Γραμμικά – Μη-γραμμικά συστήματα, Συστήματα διακριτού χρόνου, χρονικά αμετάβλητα συστήματα). Πολύπλοκα & δυναμικά συστήματα
• Φασματική Ανάλυση, Συνάρτηση συσχέτισης & φάσμα.
• Μετασχηματισμός Fourier (FT)
• Διακριτός μετασχηματισμός (DFT)
• Εφαρμογές DFT (φασματική απόκριση συστήματος, φάσματα ισχύος, ενέργειας, συνέλιξη στον χώρο των συχνοτήτων).
• Μετασχηματισμός Fourier Βραχέως χρόνου (STFT).
• Φίλτρα (Σκοπός, Είδη φίλτρων. Στοχαστικά & ντετερμινιστικά φίλτρα. φίλτρα κινητού μέσου όρου, φίλτρα παραθύρου, γραμμικά φίλτρα, φίλτρα Kalman, σχεδιασμός φίλτρων).
• Μη γραμμική ανάλυση σημάτων (Εκθέτες Hurst και Lyapunov, διάσταση συσχέτισης, ανάλυση R/S, DFA, Waveletsκ.ο.κ).
• Μακρά μνήμη συστημάτων.
• Εφαρμογές ανάλυσης δεδομένων σε σύγχρονες γεωδαιτικές εφαρμογές (προεπεξεργασία, κανονικοποιήσεις, μετασχηματισμοί, επεξεργασία, αποτελέσματα, αξιολόγηση αποτελεσμάτων)

 

Μέθοδος Αξιολόγησης

• Γραπτή εξέταση στο τέλος του εξαμήνου (50%), με συνδυασμό ερωτήσεων σύντομης απάντησης & επίλυση προβλημάτων
• Συγγραφή και  προφορική   παρουσίαση   εργασίας (20%)
• Αξιολόγηση της απόδοσης στις εργαστηριακές ασκήσεις (30%)

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ελληνική

1. Α. Σκόδρας, Β. Αναστασόπουλος, Ψηφιακή Επεξεργασία σήματος και εικόνας, Εκδόσεις Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου.
2. Γ. Δ. Κόγιας, Εισαγωγή στην Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος, Εκδόσεις Σύγχρονη Εκδοτική, Αθήνα, 2010.
3. Μ. H. Hayes, Θεωρία και προβλήματα στην ψηφιακή επεξεργασία σήματος, (μτφρ.), Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσ/νίκη, 2000, ISBN: 9608050111.
4. Αν. Βελώνη, Ν. Μυριδάκης, Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος, Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσσαλονίκη, 2018.
5. Ν. Καλουπτσίδης, Συστήματα και Αλγόριθμοι, Εκδόσεις Δίαυλος, Αθήνα 1993.
6. J. H. McClellan, R. W. Schafer, M. A. Yoder, Θεμελιώδεις έννοιες της επεξεργασίας σημάτων, (μτφρ.), Εκδόσεις Γκότση, 2006, ISBN: 9608771048.
7. A. Antoniou, Ψηφιακή επεξεργασία σήματος, Σήματα συστήματα και φίλτρα, (μτφρ.), Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσ/νίκη, 2009, ISBN: 9604181882
8. J. G. Proakis, D. G. Manolakis, Ψηφιακή ανάλυση σήματος, Αρχές, αλγόριθμοι, εφαρμογές, (μτφρ.), Εκδόσεις Ίων, Αθήνα, 2010, ISBN: 9604117157

 

Ξενόγλωσση

1. E. C. Ifeachor, B. W. Jervis, Digital Signal Processing, ISBN: 0201596199.
2.  J. G. Proakis, D. G. Manolakis, Digital Signal Processing, ISBN: 0132287315
3. A. Oppenheim, R. Schafer, Digital Signal Processing, ISBN: 0132146355
4. S. K. Mitra, Digital Signal Processing, ISBN: 0071244670