¿Cómo se usa el procesamiento de señales en la extracción de datos de sensores?

No mencionó el tipo de sensor que está utilizando, pero dio una pista: “transmisión de datos“. Lo tomaré desde allí.

Los datos que obtiene del sensor son crudos. Viene junto con el enemigo del procesamiento de señales: el ruido. Necesita un algoritmo que maximice la relación señal / ruido. Digamos que está trabajando con electrocardiograma o electroencefalograma. Utilizará electrodos conectados al cuerpo que capta el zumbido de la red eléctrica (50Hz o 60Hz). Necesita una parada de banda (generalmente una muesca) que cancela este zumbido de CA y emite una buena señal.

Antes del rechazo de la banda:
Después:
Fuente de la imagen: recibí estas imágenes de mi amigo hace un par de años. La fuente original es desconocida.

Otra razón por la que desearía utilizar el procesamiento de señales en la minería de datos es para la representación de los datos de una manera que pueda interpretar fácilmente. Tomemos el ejemplo del electroencefalograma nuevamente. Estas son señales que tienen amplitudes de microvoltios y frecuencias muy bajas (generalmente ~ 20 Hz o algo así y más de 30 Hz en estado Gamma). Uno podría estar interesado en el tipo de estado mental (que se correlaciona con la frecuencia) que la amplitud de microvoltios. Por lo tanto, la señal se transforma en el dominio espectral utilizando la transformada de Fourier a corto plazo (ventana de la señal entrante y aplicando la transformada discreta de Fourier).
(Nota: los expertos miran la señal como tal para adivinar el estado o las dolencias, si las hay)

Dominio del tiempo:
Fuente de la imagen: Investigación y estrategia de neuromarketing

Dominio de la frecuencia:

Fuente de la imagen: Fronteras | Artículos revisados ​​por pares – Revistas de acceso abierto

Bueno, depende de lo que intentes hacer.
No se genera señal sin un sistema en su lugar. Los sensores están ahí solo para capturar los datos. Los sistemas pueden ser sistemas naturales (Ej. Temperatura de superficie de los océanos) o sistemas hechos por el hombre (Ej. Procesos de fabricación) o simplemente datos muestreados (Ej. Precios de acciones).
La hipótesis es “La mayoría de los fenómenos que ocurren en un proceso / sistema se capturan como diferentes componentes de frecuencia de la señal”.
Es esta noción la que ayuda en el proceso de minería de datos.
Por ej .:
Digamos que tiene un proceso que tiene un sensor de temperatura que genera una señal. Esta señal no es más que temperaturas capturadas por unidad de tiempo por segundo (muestreo).
Suponga que su proceso es fabricar un producto. Ahora el proceso es repetitivo; así que si fabrica 100 de estos productos, entonces tiene 100 señales de series de tiempo.
Ahora desea clasificar cuáles de estos productos son buenos y malos. Y lo único que tienes son señales de series de tiempo.
Luego, de cada serie de tiempo, puede extraer características y crear su propio vector de características y usar cualquier algoritmo de clasificación estándar para clasificar un producto como bueno o malo.

Es esta extracción de características donde el procesamiento de señales sirve como herramienta.
Según lo que está tratando de lograr y la señal dada, se puede usar cualquiera de las siguientes herramientas de procesamiento de señal para la extracción de características.
1. Transformadas de Fourier.
2. Transformaciones de onda.
3. Distribuciones Wigner-Ville.
4. Descomposición del modo empírico.

Todas las herramientas anteriores dan frecuencias / bandas de frecuencia como salida. Y cada frecuencia en una señal corresponde a un fenómeno particular que ocurre en un sistema.
Básicamente, en el ejemplo anterior, realizamos la clasificación de series de tiempo utilizando técnicas de procesamiento de señales.
El procesamiento estadístico de señales tiene muchos usos, por ejemplo, análisis de sistemas. análisis de causa raíz, pronósticos, etc.