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Cours scientifiques 1A - ECE_3GSI1_TA : Traitement du signal : concepts de bases

Descriptif

Ce cours est une introduction au traitement du signal.

Ce cours « initiation » se focalise sur les outils principaux nécessaires à tout ingénieur pour analyser et comprendre les signaux. Y sont notamment abordées les notions de classification de signaux (notamment énergétique mais aussi analogiques/numériques, déterministes/ aléatoires...), d'inter-(auto-)corrélation, de transformée de Fourier et d’utilisation de filtrages fréquentiels (introduction du produit de convolution en temporel) d’un point de vue analogique et numérique. Enfin, le passage du domaine analogique au domaine numérique y est traité (formule de Poisson, théorème de Shannon-Nyquist, quantification).

Tout au long de son déroulement, le cours fait la part belle aux projets et travaux pratiques (en python et éventuellement MatLab pour assurer un recouvrement des usages en industrie) permettant d’appréhender les concepts et d’acquérir un savoir-faire nécessaire à tout ingénieur, quelle que soit la spécialisation choisie ensuite. Ces projets et travaux pratiques seront ainsi l’occasion d’introduire des utilisations « civiles » du traitement du signal comme la compression MP3 ou d’utilisations « métier » comme le chirp pour la défense, le filtrage de signaux de marée dans des applications bathymétriques, le traitement de signaux ECG en biomédical, et l’extraction de signal utile sur fond de bruit et interférences par des outils simples.

Objectifs pédagogiques

A la fin du cours « initiation », l’élève sera capable de :

  1. Qualifier un signal déterministe selon son énergie, sa puissance, son caractère analogique ou numérique
  2. Analyser un signal dans son domaine propre (maîtriser les outils associés)
  3. Analyser un signal dans le domaine de Fourier (maîtriser les outils associés)
  4. Utiliser la transformée de Fourier discrète et sa forme rapide (FFT) pour traiter les signaux
  5. Appliquer un filtre fréquentiel en temporel et en fréquentiel
  6. Discrétiser et quantifier un signal analogique
  7. Expliquer les implications du théorème d'échantillonnage et les conséquences du repliement spectral et de la quantification

15 heures en présentiel

effectifs minimal / maximal:

140/250

Diplôme(s) concerné(s)

UE de rattachement

Pour les étudiants du diplôme (FIG) Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Volet « initiation »

  • Matlab
  • Connaissances en mathématiques de base (algèbre linéaire notamment)

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les étudiants du diplôme (FIG) Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6
  • le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
    6 ≤ note initiale < 10

Le coefficient de l'UE est : 1

L'UE est évaluée par les étudiants.

Programme détaillé

Volet « initiation » (15 heures dont 1 heure d’évaluation)

1/ Introduction au traitement du signal et premiers outils

Classification des signaux (déterministes/aléatoires, énergie finie/puissance finie)

1CM + 2TP (intercorrélation pour la détection de mammifères marins)

2/ Domaine de Fourier

Transformées de Fourier analogique, à temps discret, discrète, notion de résolution et précision spectrales, utilisation de la FFT

1CM + 2TD (série de Fourier + transformée de Fourier analogique)

1CM + 2TP (transformée de Fourier (à temps) discret(e), notion de résolution/précision)

3/ Discrétisation et quantification d’un signal analogique

Formule de Poisson, théorème de Shannon-Nyquist, quantification scalaire (uniforme)

1CM + 1TD

4/ Filtrage fréquentiel

Notions de filtre (système linéaire invariant et stable), de réponse impulsionnelle, opération de convolution

1CM + 2TP (réponse impulsionnelle d’un hall de gare (réverbération) et implication sur les signaux (convolution))

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