La asignatura Procesado de Señal pertenece a la materia "Sistemas de automática y control" y se encuadra dentro del programa del Grado Universitario Oficial en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automática de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Es una asignatura de cinco créditos ECTS de carácter optativo que se imparte en el primer semestre del cuarto curso de la carrera. Esta asignatura pretende que el alumno llegue a conocer y experimentar los conceptos fundamentales en los que se basa el actual desarrollo de las técnicas de procesado de señal que, potenciadas por el desarrollo de la tecnología digital, han pasado a ser parte fundamental de los avances de la ingeniería moderna.
La mayor parte de la asignatura se dedica al procesado digital de señales desde un punto de vista clásico basado en la transformada y series de Fourier para sistemas lineales e invariantes en el tiempo (LTI en inglés). Se repasan los fundamentos de los sistemas digitales y su relación con sus equivalentes analógicos mediante la transformada z y la transformada de Laplace respectivamente. Así mismo, se introducen los fundamentos del diseño de filtros digitales y de las técnicas de muestreo y reconstrucción de señales, siendo estás fundamentales en los sistemas embebidos basados en microcontrolador, DSP (Digital Signal Processor) o FPGA (Field Programmable Gate Arrays).
Se realiza también una introducción al diseño y síntesis de filtros analógicos, los cuales son la base para el diseño de filtros digitales de tipo IIR (Infinite Impulse Response) y que son ampliamente usados en sistemas de tiempo real y DSP por su eficiencia frente a los filtros FIR (Infinite Impulse Response). Estos conceptos son necesarios también para el diseño e implementación de los filtros analógicos antialiasing, imprescindibles en sistemas embebidos y de tiempo real, y que se presentan en esta asignatura con un enfoque más mátemático y formal que lo visto en asignaturas previas de electrónica analógica.
Así mismo, se hace especial hincapié en la parte de muestreo y reconstrucción de señales (conversión ADC y DAC) ya que este es un proceso fundamental al trabajar con microcontroladores y DSP en sistemas embebidos y de tiempo real. Se realiza un breve repaso de algunas características esenciales de los dispositivos harware que implementan estas conversiones, así como de sus limitaciones.
Por otra parte, como una extensión natural del procesado digital de señales unidimensionales visto a lo largo de la asignatura, se introduce el procesado de señal en dos dimensiones (imágenes) y sus correspondientes transformadas, prestando especial atención a la dualidad espacio-frecuencia (en este caso la variable independiente, bidimensional, es el espacio en lugar del tiempo, aunque las técnicas son igualmente válidas para otros dominios). Se presentan los fundamentos de las convoluciones (correlaciónes) espaciales, y su representación en el dominio de la frecuencia, las cuales son la base para el tratamiento digital de imágenes y el núcleo de las redes convolucionales artificiales (Convolutional Neural Networks) empleadas profusamente en Deep Learning.
Se presentan también algunos conceptos importantes relacionados con el hardware empleado en el procesado de señales (por ej. con microcontroladores tipo Arduino y arquitecturas AVR, STM32 o similares). Es importante conocer las limitaciones que imponen estos dispositivos ya que condicionan enormemente el tratamiento de las señales implicadas (por ej. la velocidad y resolución de los ADC, implementación en coma fija o coma flotante, frecuencia de reloj).
La asignatura tiene una importante carga práctica con el objectivo de que el estudiante asimile correctamnete los conceptos teóricos estudiados a lo largo del curso. Las prácticas se realizarán con programas de simulación tipo Matlab, PSIM y/o Spice (o similares).
Esta guía presenta las orientaciones básicas que requiere el alumno para el estudio de la asignatura. Por este motivo es recomendable leerla atentamente, antes de iniciar el estudio, para adquirir una idea general de la asignatura y de los trabajos, actividades y prácticas que se van a desarrollar a lo largo del curso.
Desde un punto de vista profesional, las técnicas de procesado digital de señales son de gran importancia y aplicación hoy en día, estando presentes en los sistemas de control basados en microprocesador así como en los sistemas de monitorización y protección entre otros. También son de amplio uso en el procesado de datos obtenidos mediante sensores de diversa índole para obtener información de las señales en el dominio de la frecuencia. Otro campo que hace un uso intensivo de estas técnicas es el área encargada del estudio de la calidad y las perturbaciones de la red eléctrica. A lo largo de la asignatura se hará especial incapie en la importancia de asimilar, y manejar, correctamente la relación entre el dominio del tiempo y de la frecuencia así como de entender las limitaciones y ventajas que cada uno de ellos ofrece en función de la aplicación.
Es conveniente para cursar esta asignatura tener conocimientos previos de asignaturas sobre electrónica analógica, microcontroladores y control digital, así como de asignaturas fundamentales de cálculo y álgebra. También es recomendable poseer conocimientos básicos sobre métodos numéricos.
