[发明专利]基于瞬时带宽的信号时间-频率分解方法

权利要求书

1.一种基于瞬时带宽的信号时间-频率分解方法，包括以下步骤：

步骤一：采用信号分解方法对信号进行经验模态分解，将信号分解为一系列本征模态函数的组合；

步骤二：使用希尔伯特变换对本征模态函数进行时频特征提取，在希尔伯特变换域求解得到局部截止频率；

步骤三：利用所述局部截止频率构造时变滤波器，利用所述时变滤波器进行滤波；

步骤四：重复步骤二和步骤三，直到滤波得到满足终止条件的信号局部带宽，得到局部带宽的本征模态函数；

局部截止频率估算模块用于估算局部截止频率包括以下步骤：

1)求瞬时带宽A(t)的所有极大值点和极小值点出现的时间，分别记为{t_max}和{t_min}；

2)对系列点A({t_min})做三次样条插值，得到的曲线记为β₁(t)；对系列点A({t_max})做三次样条插值，得到的曲线记为β₂(t)；

3)根据下式计算a₁(t)和a₂(t)：

a₁(t)＝[β₁(t)+β₂(t)]/2

a₂(t)＝[β₂(t)-β₁(t)]/2

其中，a₁(t)、a₂(t)分别为分解后得到两个信号的瞬时包络的预计曲线；

4)对系列点做三次样条插值，得到曲线η₁(t)，对系列点做三次样条插值，得到曲线η₂(t)，其中，是瞬时带宽的倒数；

5)根据下式计算和

其中，和分别为分解后得到两个信号的瞬时频率的预计曲线；

6)计算局部截止频率

模态混叠抑制模块用于计算得到新的局部截止频率包括以下步骤：

1)求输入信号x(t)极大值的出现时间，记为u_i,i＝1,2,3...；

2)根据下式找到间断点，记为e_j：满足

其中，ρ为预设常数；等同于

u_i的时刻即间断点，即e_j＝u_i；

3)对每个间断点e_j，判断其类别，如果有e_j处于的上升沿；如果有e_j处于的下降沿；

4)对每个间断点e_j，如果处于的上升沿，则被标记为非插值点；如果处于的下降沿，则被标记为非插值点；

5)对中所有插值点进行插值，得到新的

2.根据权利要求1所述的信号时间-频率分解方法，其特征在于，在步骤一中，信号分解方法的具体过程为：输入信号x(t)经过筛分方法提取一个本征模态函数imf(t)，并计算剩余信号r(t)，当r(t)的极值点个数小于3则停止分解，否则将r(t)当作新的x(t)进行新的一轮分解过程；算法结束后，输出的结果为一系列imf(t)的集合。

3.根据权利要求2所述的信号时间-频率分解方法，其特征在于，所述筛分方法包括：瞬时幅度与瞬时带宽模块、局部截止频率估算模块、模态混叠抑制模块、时变滤波模块以及局部带宽评判模块；所述局部截止频率估算模块和所述时变滤波模块，用于分离频域上较为接近的信号分量；所述模态混叠抑制模块，用于抑制噪声干扰产生的时频域间断点。

4.根据权利要求3所述的信号时间-频率分解方法，其特征在于，所述瞬时幅度与瞬时带宽模块用于计算瞬时幅度A(t)与瞬时带宽包括以下步骤：

1)求输入信号x(t)的希尔伯特变换

2)求输入信号x(t)的解析信号z(t)，得到A(t)和

其中，