Procesos aleatorios en procesamiento digital de señales

PROCESOS ALEATORIOS EN
PROCESAMIENTO DIGITAL
DE SEÑALES
REALIZADO POR:
JAVIER E. SÁNCHEZ
ARTURO TOURIÑO S.
CONTENIDO
Procesos Aleatorios
•
Continuo
•
discreto
Procesamiento de señales
•
Analógico
•
Digital
Ventajas del procesado digital sobre el analógico
Introducción a los DSP
Características
Operaciones básicas
Herramientas para su diseño.
Ventajas e Inconvenientes.
Algunos Fabricantes.
Campo de uso de los DSP’s.
Aplicaciones de los DSP’s en procesos aleatorios:
Prótesis Auditiva
Monitoreo de Motores
INTRODUCCIÓN
Definir conceptos fundamentales tales como
procesos aleatorios y procesamiento de señales.
Analizar e interpretar todos los datos disponibles
sobre la tecnología de los procesadores digitales
de señales (DSP’s) y sus aplicaciones para
procesos aleatorios.
PROCESOS ALEATORIOS
Continuo
Discreto
PROCESO ALEATORIO
CONTINUO
PROCESO ALEATORIO
DISCRETO
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
Analógico
Digital
PROCESADO DE SEÑAL
ANALOGICA
SISTEMA DIGITAL DE
PROCESADO DE SEÑALES
VENTAJAS DEL PROCESADO
DIGITAL DE SEÑALES FRENTE
AL ANALOGICO
Flexibilidad a la hora de reconfigurar las operaciones.
Mejor control en los requisitos de precisión.
Se pueden almacenar fácilmente en soportes magnéticos
sin deterioro o pérdida en la fidelidad de la señal.
Permite hacer operaciones matemáticas con mayor
presición.
Más barato debido al menor costo del hardware.
PROCESADOR DIGITAL DE
SEÑALES(DSP)
Los DSP son microprocesadores diseñados para
procesamiento digital de señales tanto
determinísticas como aleatorias.
La variedad de procesadores DSP ha aumentado
espectacularmente desde la introducción de los
primeros chips comerciales a principios de los
ochenta.
La gama de DSP’s que existe en el mercado, se
adaptan de mejor forma para la solución de
problemas en campos que van desde militar hasta
el medico.
CARACTERISTICAS COMUNES
DE UN DSP
Especialización en operaciones aritméticas de alta
velocidad.
Transferencia de datos desde o hacia el mundo
real.
Arquitectura de memoria de múltimples accesos.
OPERACIONES BASICAS
OPERACIONES QUE DEBE
SOPORTAR LA ARQUITECTURA
DSP
En el Análisis de señales.
Modificación de la señal.
Extraer información de la señal.
EN EL ANALISIS DE SEÑALES
SE EFECTUAN LAS SIGUIENTES
OPERACIONES
Convolución de 2
funciones f y g:
Transformada Discreta
de Fourier :
Función de
Correlación:
HERRAMIENTAS PARA EL
DISEÑO DE ALGORITMOS
MATLAB Y SIMULINK
VisualDSP (provisto por Analog
Devices)
PRAAT Y SIGNALYZE
VENTAJAS E INCONVENIENTES
DE LOS DSP’s
VENTAJAS
Precisión garantizada
Reproductividad
perfecta
Gran flexibilidad
Mayor rendimiento
INCONVENIENTES
Velocidad y costo
Tiempo de diseño
Problema con la
longitud de los datos
PARAMETROS A LA HORA DE
LA SELECCIÓN DEL DSP
Rango Dinámico.
Anchura de los datos.
Tipo de aritmética.
CAMPO DE USO DE LOS DSP’s
En el sector de las telecomunicaciones para la
codificación ADPCM, cancelación de eco o
telefonía móvil.
En instrumentación médica: En las imágenes
ultrasónicas, radiografías digitales y varias formas
de tomografía.
CAMPO DE USO DE LOS DSP’s
En el campo militar para procesamiento de radar,
sonar o guía de misiles.
En el campo del tratamiento de voz y audio para la
codificación, síntesis y reconocimiento de voz.
TAREAS ASIGNADAS SOBRE
ALGUNOS DSP
La familia 56000 de Motorola, para telefonía y
estereo de alta fidelidad.
El TMS320C30 de Texas Instruments, para
procesamiento de imágenes, gráficas 3D y
simulaciones cientifícas.
PRINCIPALES FABRICANTES
TEXAS INSTRUMENTS.
MOTOROLA.
OTROS: HITACHI, IBM, ANALOG DEVICES.
MODELO DSP MARCA HITACHI
EJEMPLO DE APLICACION DE
LOS DSP’s
Prótesis auditiva
Monitoreo de máquinas rotativas
PROTESIS AUDITIVA
Se han diseñado prótesis auditivas basadas en un
DSP que permite extraer la información
lingüísticamente relevante, cualquiera que ella sea
y la transmite a la piel de una persona por medio
de un par de microvibradores.
La Frecuencia Fundamental es el fenómeno
perceptual auditivo que se relaciona con las
variaciones en la tasa de repetición de una señal
sonora periódica.
PROTESIS AUDITIVA
Para encontrar la frecuencia fundamental se
implementan el algoritmo de autocorrelación
través de la transformada de Fourier en punto fijo.
DIAGRAMA DE BLOQUE DE LA
PROTESIS AUDITIVA
MONITOREO DE MÁQUINAS
ROTATIVAS
El monitoreo con DSP es usado para
mantenimiento preventivo.
•
Anticiparse a la falla de máquina y con esto
evitar el apagado de la producción.
•
Se obtiene el espectro de frecuencias de la
máquina.
MONITOREO DE MÁQUINAS
ROTATIVAS
Uso de sensores para
captar los datos.
Convertidores A/D y
D/A
DSP
Ventana de resultados
CONCLUSION
En este trabajo se ha buscado realizar un pequeño estudio,
de una tecnología en pleno desarrollo. Durante su
ejecución, se ha procedido a la recopilación de material tal
como: manuales de usuario, textos y fundamentalmente
publicaciones obtenidas de los propios fabricantes a través
de Internet, lo que proporciona una alta seguridad acerca
de la actualidad y validez de los datos aquí expuestos.
Siendo conscientes de que la investigación y el desarrollo
con DSP’s es, aunque muy extendido, de relativamente
corta aparición, el objetivo primordial de este trabajo, es
poder mirar los DSPs como herramientas que apoyan el
constante desarrollo humano.
FIN