工程随机过程课程实验指导书.doc

成都理工大学
课 程 实 验 指 导 书

课程名称：
工程随机过程
课程性质：
专业基础课
实验学时：
8
合用专业：
信息与计算科学，信息工程等专业
编 写 者：
郭科
审 查 者：

编写日期：
2023年 1月

信 息 管 理 学 院
信息与计算科学系 编目 录

1 课程实验目的 1
2 课程实验规定 1
2.1 课程实验准备规定 1
2.2 课程实验过程规定 1
2.3 课程实验报告规定 2
2.4 课程实验考核规定 2
3 课程实验内容 3
实验一 运用MATLAB编程描绘出随机过程的图像 3
实验二 运用MATLAB绘制随机相位正弦波的均值，方差和自相关函数的图像 3
实验三 运用MATLAB 绘制随机过程的谱密度（为正数）的图像 4
实验四 绘制白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的图像 5
实验五 分析低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的性质，并举例同时绘制其图像。 5
附录1 课程实验报告格式 7
附录2《工程随机过程》课程实验大纲 8

1 课程实验目的
工程随机过程是一门实践性很强的专业基础课程，根据课程理论教学的需要安排了8 学时的配套实验教学，重要内容：运用MATLAB编程描绘出随机过程的图像；绘制并分析随机相位正弦波的均值、方差和自相关函数；绘制随机过程谱密度图像；运用MATLAB实现白噪声的功率谱密度函数和自相关函数；分析低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的性质并绘制其图像。通过这五个实验一方面有助于学生消化、巩固课程理论教学的知识，另一方面又可培养学生实践动手能力，掌握MATLAB软件基本操作，养成严格、认真和实事求是的科学态度，提高观测、分析和解决问题的能力，为学习后继课程和将来从事实际工作打下必要的基础。

2 课程实验规定
2.1 课程实验准备规定
（1）课程实验涉及验证性实验和设计性实验两个类型，规定学生熟悉掌握编写和调试MATLAB程序的方法。
（2）规定学生在实验前复习实验所用到的预备知识。可以查阅教材或者相关的参考资料，这需要学生有自主的学习意识和整理知识的能力。
（3）根据实验项目，按照已给函数的计算环节，再转换为相应的书面程序，并进行静态检查，尽量减少语法错误和逻辑错误。
2.2 课程实验过程规定
（1）生成源代码。将课前编写好的书面代码，运用matlab自带的编辑器尽快输入为转换为源代码；
（2）程序调试和软件测试。规定学生纯熟掌握调试工具，调试对的后，认真整理源程序和注释，给出带有完整注释且格式良好的源程序清单和结果。
（3）完毕实验报告。根据实验内容和完毕情况，按照附件1给定的格式完毕课程实验报告的编写。
2.3 课程实验报告规定
在每次课程实验后要及时进行总结和整理，并编写课程实验报告。报告格式见附录1。
2.4 课程实验考核规定
每次实验按20分记成绩，共100分，实验成绩占该课程总成绩的20%。
实验课无端缺席一次，扣除其所有实验成绩，缺席两次则取消其本门课程的考试资格。
3 课程实验内容
 实验一 运用MATLAB编程描绘出随机过程的图像
[实验目的]
掌握应用随机过程的本质含义，会用MATLAB语言编写目的函数的程序。
[实验学时]
1.5学时
[实验准备]
1．熟悉随机过程的本质含义，以及MATLAB语言在随机过程函数绘图方面的应用；
2．编写随机过程的书面程序代码。
[实验内容及环节]
编写描绘出随机过程的图像
说明：
（1）拟定函数中的常量、自变量和因变量；
（2）拟定各个变量的取值范围。
（3）编写函数，调试程序，并对程序进行规范和优化；
（4）运营实验结果，完毕编写本次实验的实验报告。
实验二 运用MATLAB绘制随机相位正弦波的均值，方差和自相关函数的图像
[实验目的]
通过绘制图像，进一步理解随机相位正弦波的均值，方差和自相关函数。
[实验学时]
1.5学时
[实验准备]
1．熟悉随机相位正弦波的均值，方差和自相关函数含义，掌握其计算方法；
2．编写随机相位正弦波的均值，方差和自相关函数的书面程序代码。
[实验内容及环节]
绘制随机相位正弦波的均值，方差和自相关函数的图像
说明：
（1）根据课本中计算随机过程数字特性的方法莱拟定的均值，方差和自相关函数的取值；
（2）拟定上述均值，方差和自相关函数绘图的坐标范围；
（3）运用matlab语言编写绘图程序，并进行调试；
（4）运营实验结果，编写本次实验的实验报告。
 实验三 运用MATLAB 绘制随机过程的谱密度（为正数）的图像
[实验目的]
掌握随机过程的功率谱密度，了解它的图像。
[实验学时]
1.5学时
[实验准备]
1．熟悉随机过程的功率谱密度的计算方法，；
2．编写所给随机过程功率谱函数的书面程序代码。

[实验内容及环节]
绘制随机过程的谱密度 （和为正数）的图像
说明：
（1）拟定此谱密度函数的常量取值和变量的范围；
（2）根据函数编程绘制谱密度函数图像；
（3）调试、运营程序；
（4）编写本次实验的实验报告。
 实验四 绘制白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的图像
[实验目的]
掌握白噪声的功率谱密度函数和自相关函数，了解它的图像。
[实验学时]
1.5学时
[实验准备]
1．熟悉白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的表达式并理解其含义。
2．根据白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的表达式编写书面程序代码。
[实验内容及环节]
绘制白噪声的功率谱密度函数和自相关函数 的图像
说明：
（1）拟定上述功率谱密度函数和自相关函数中的常量取值和变量范围
（2）根据函数编程绘制谱密度函数图像
（3）调试、运营程序
（4）编写本次实验的实验报告。
实验五 分析低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的性质，并举例同时绘制其图像。例子形式如下：
低通白噪声的功率谱： ；
低通白噪声的相关函数：
带通白噪声的功率谱：
带通白噪声的相关函数：
其中，和是常数，噪声功率。
[实验目的]
掌握低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数，了解它的图像。
[实验学时]
2学时
[实验准备]
1．熟悉低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数含义。
2．根据书中低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的实例编写书面程序代码。
[实验内容及环节]
绘制低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的图像
说明：
（1）拟定上述低通和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数中的常量取值和变量范围
（2）根据函数编程绘制谱密度函数图像
（3）调试、运营程序
（4）编写本次实验的实验报告。
附录1 课程实验报告格式
封面格式：
《工程随机过程》
课 程 实 验 报 告

学生姓名：

学生学号：
指导教师：
完毕日期：
正文格式（另起一页）：
一、实验目的
二、实验内容
1、实验题目
2、算法及其程序
3、程序运营结果

附录2《工程随机过程》课程实验大纲
《工程随机过程》课程实验大纲

课程类型：专业必修课
课程学时：8课时（验证性实验6，设计性实验2）
合用专业：信息与计算科学，信息工程，数学与应用数学，通讯工程、自动控制等专业
编写人员：郭科
负责审查：范安东
编写年月：2023年03月
修订年月：2023年07月
一、课程实验的地位、作用和目的
应用随机过程是信息与计算科学的专业必修课之一，也是系统辨认、随机控制、非线性科学等后续专业课的重要基础。通过本课程的学习使学生加深对随机过程、随机信号的基本理论的理解，掌握如何构建随机模型，如何提取随机过程的数字特性以及应用随机过程的数字特性对典型的随机过程、平稳过程、各态历通过程、马尔可夫过程等进行分析解决，并将其应用于线性系统。通过随机过程的实验，掌握基本操作技能，养成严格、认真和实事求是的科学态度，提高观测、分析和解决问题的能力，为学习后继课程和将来从事实际工作打下必要的基础。
二、课程实验成绩评估
1．考核方式：考察，提交实验报告。
2．每次实验按20分记成绩，共100分，实验成绩占该课程总成绩的20%。
三、课程实验规定
序号
项目名称
实验课时
内容提纲
教学规定
实验
类别
实验方式
合用专业
备注
1
运用MATLAB编程绘制随机过程的图像
1
1．编写程序
2．描绘图像

掌握应用随机过程的本质含义，会用MATLAB语言编写目的函数的程序。
验证性
教师指导独立完毕
信息与计算科学

信息工程

数学与应用数学

通讯工程
自动控制
必修
2
运用MATLAB绘制随机相位正弦波的均值，方差和自相关函数的图像
2
1．编写程序
2．描绘图像

掌握相位正弦波的均值，方差和自相关函数，了解它的图像。
验证性
教师指导独立完毕
必修
3
运用MATLAB绘制随机过程的谱密度的图像
1
1．编写程序
2．描绘图像

掌握随机过程的功率谱密度，了解它的图像。
验证性
教师指导独立完毕
必修
4
绘制白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的图像
2
1．编写程序
2．描绘图像

掌握白噪声的功率谱密度函数和自相关函数，了解它的图像。
验证性
教师指导独立完毕
必修
5
分析低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数的性质，并举例同时绘制其图像
2
1．编写程序
2．描绘图像

掌握低通白噪声和带通白噪声的功率谱密度函数和自相关函数，了解它的图像。
设计性
教师指导独立完毕
必修