2026年度 (最新) 学院等開講科目工学院システム制御系システム制御コース

計測信号処理特論

開講元: システム制御コース
担当教員: 原精一郎
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火5-6 (S4-202(S422))
クラス: -
科目コード: SCE.I401
単位数: 100
開講時期: 2026年度
開講クォーター: 1Q
シラバス更新日: 2026年3月5日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

最初に物理現象の計測，および計測された信号の処理の概念と応用分野について講述する．
次いで線形な信号の処理として，スペクトル解析およびフィルタリングについて講述する．その後に非線形な信号処理として，統計的信号処理，適応信号処理について講述する．最後に信号を分析・評価するための解析方法について講述する．

機械やシステムに周囲の環境に適合した動作をさせるためには，物理現象から必要な情報を得てその評価を行う必要がある．
本授業科目では，その最初のステップとして，現象を測定して分析するための知識と技術を身につけてもらうことを狙いとしている．

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する
1) 現象に関する情報の計測とデジタル化に対する理解
2) 時系列信号に対する基礎的，および高度な処理の理解
3) 以上の処理を実際に適用できる技術

キーワード

計測，信号処理，デジタル信号処理，スペクトル解析，フィルタ

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講義と理解を確認するための簡単な演習を行う

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	信号の計測・処理の概念と応用分野	信号の計測・処理の概念と応用分野に関する理解，情報取得、デジタル化、量子化
第2回	スペクトル解析	フーリエ級数、フーリエ変換，窓関数，高速フーリエ変換 (FFT)，計算量，最大エントロピー法 (MEM)
第3回	1次元フィルタリング	アナログフィルタ，分類，基本式，理想フィルタ，フィルタ特性，実装
第4回	統計信号処理（ノイズフィルタリングと相関関数）	ウィーナー逆フィルタ, 累積平均, 相関関数, 自己共分散, 自己相関関数（ACF）ランダムデータの分類, 面積自己相関関数（AACF）, 相互相関関数
第5回	フラクタル解析を用いた信号の特性評価	基本概念, フラクタル次元, フラクタルの分類, 時間軸フラクタル, 機械工学におけるフラクタル, 表面性状フラクタルパラメータ
第6回	ウェーブレット解析を用いた信号の特性評価	基本概念，表面計測における事例，短時間フーリエ変換，離散ウェーブレット変換，応用
第7回	波形歪みの補正	ノイズ除去の分類，歪みの分類，直線性誤差，線形歪み，波形歪みの補正，デコンボリューション，形態学的フィルタ

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

講義資料はLMSで配布する

参考書、講義資料等

ランダムデータの統計的処理: J. S. ベンダット，A. G. ピアソル, 培風館（1976）
Chaotic and Fractal Dynamics(カオスとフラクタルのダイナミクス): Francis C. Moon, Wiley-Interscience(1992)

成績評価の方法及び基準

講義内容について理解したことを毎回の簡単なクイズで確認する。また、講義で得た知識を実データに応用することができることを２回の課題によって評価する．

履修の条件・注意事項

特になし