一种模型驱动的多项式相位信号自适应时频变换方法技术

本发明专利技术提供一种模型驱动的多项式相位信号自适应时频变换方法，能够完成多项式相位信号的时频分解，其中分解得到的每一个信号分量都为任一时刻都只对应一个频点的单分量，然后利用各信号分量、各时刻的瞬时频率取值，通过仅保留主瓣响应的Sinc函数直接计算生成相应时刻对应的信号频率分布，克服了传统的时频变换中一个时刻对应多个频点的非单分量存在交叉项的缺陷，最终输出无任何交叉项干扰且时频联合分辨率较优的时频分布；本发明专利技术原理简单，操作方便，可有效克服经典时频分析方法交叉项干扰的不利影响以及时频联合分辨率的损失，能够有效提升非平稳多项式相位信号时频分析的质量和效益。

【技术实现步骤摘要】
一种模型驱动的多项式相位信号自适应时频变换方法
本专利技术属于信号处理领域，尤其涉及一种模型驱动的多项式相位信号自适应时频变换方法。
技术介绍
许多天然和人工的信号，譬如语音、生物医学信号、在色散媒质中传播的波、机械振动、动物叫声，音乐、雷达、声纳信号等，都是典型的非平稳信号，其特点是持续时间有限，并且频率是时变的,具有非平稳、非线性、非均匀、非结构、非确定、非可积、非可逆、非晶态、非规则、非连续、非光滑、非周期、非对称等特点。时频联合分析(jointtime-frequencyanalysis，简称时频分析)正是着眼于真实信号组成成分的时变特征，将一个一维的时间信号以二维的时间-频率密度函数形式表示出来，旨在揭示信号中包含了多少频率分量，以及每一分量是怎样随时间变化的。1948年，法国学者J.Ville将匈牙利布达佩斯出生的美籍物理学家E.P.Wigner在1932年提出的Wigner分布引入信号处理领域，得到了称为“Wigner-Ville分布”(Wigner-Villedistribution，WVD)。后续学者起而效仿，提出了一些新型的时频分布。整个时频分析的历史，几乎就是一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模型驱动的多项式相位信号自适应时频变换方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对原始多项式相位信号s(t)进行多次分解，每次分解均得到一个信号分量hc及其对应的模型阶数Nc、待定系数集{an}c以及频谱包络最大值处的强度复数取值；其中c＝1,2,...,C，C为分解的次数，且信号分量hc的相位模型由模型阶数Nc和待定系数集{an}c确定；步骤2：根据信号分量hc的相位模型，按单分量信号瞬时频率的物理定义，得到第c个信号分量hc对应的瞬时频率曲线fc(t)；步骤3：根据所有瞬时频率曲线fc(t)确定原始多项式相位信号s(t)的频率分布范围；步骤4：对整个原始多项式相位信号s(t)的频率分布范...

【技术特征摘要】
1.一种模型驱动的多项式相位信号自适应时频变换方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对原始多项式相位信号s(t)进行多次分解，每次分解均得到一个信号分量hc及其对应的模型阶数Nc、待定系数集{an}c以及频谱包络最大值处的强度复数取值；其中c＝1,2,...,C，C为分解的次数，且信号分量hc的相位模型由模型阶数Nc和待定系数集{an}c确定；步骤2：根据信号分量hc的相位模型，按单分量信号瞬时频率的物理定义，得到第c个信号分量hc对应的瞬时频率曲线fc(t)；步骤3：根据所有瞬时频率曲线fc(t)确定原始多项式相位信号s(t)的频率分布范围；步骤4：对整个原始多项式相位信号s(t)的频率分布范围进行离散化，得到离散频率向量fs；步骤5：根据离散频率向量fs的瞬时频率值、各瞬时频率曲线fc(t)的瞬时频率值、各信号分量hc的频谱包络最大值处的强度复数取值，通过Sinc函数依次计算所有信号分量hc所有时刻的频率分布f′c(t)；步骤6：按时间先后顺序累加各信号分量hc的频率分布f′c(t)，得到最终多项式相位信号的时频联合分布f(t)。2.如权利要求1所述的一种模型驱动的多项式相位信号自适应时频变换方法，其特征在于，步骤1所述的对原始多项式相位信号s(t)进行分解的具体步骤为：步骤101：根据多项式相位模型，生成原始多项式相位信号s(t)对应的参考函数hp：其中，N为原始多项式相位信号s(t)的最大的可能阶数，N1为参考函数hp的模型阶数，待定系数集{an},n＝0,1,2,...,N1中的待定系数an初始值随机生成，且取值范围为[-M，M]，M为原始多项式相位信号s(t)采样点个数，j为虚部单位，t为时间；步骤102：令参考函数hp的模型阶数N1＝1，初始残差信号z0(t)为原始多项式相位信号s(t)，并计算原始多项式相位信号s(t)的能量E0；步骤103：利用模型阶数为N1的参考函数hp的共轭hp*与初始残差信号z0(t)相乘得到混合调制信号x(t)；步骤104：对混合调制信号x(t)实施傅里叶变换，得到变换后的频谱X(f)；步骤105：抽取频谱X(f)的包络最大值，并得到该包络最大值的强度复数取值Xp；步骤106：改变待定系数集{an}的取值，重新计算参考函数，并重复步骤103-105，直到满足设定的终止条件，从而得到不同的强度复数取值Xp，然后选取最大强度复数取值Xp'对应的待定系数集{an}作为参考函数hp各阶相位的待定系数，并得到最大强度复数取值Xp'对应的频谱X(f)；步骤107：令模型阶数N1依次从2取到N，重复步骤103-106，从而得到N个不同模型阶数下的最大强度复数取值Xp'及其对应的频谱X(f)和待定系数集{an}；从N个最大强度复数取值Xp'中选取最大值Xpmax，并得到最大值Xpmax对应的频谱Xmax(f)、待定系数集{an}max、模型阶数Np，同时待定系数集{an}max和模型阶数Np确定的参考函数为信号分量hpmax；步骤108：抽取频谱Xmax(f)的包络最大值Xp(Np)，将包络最大值Xp(Np)处的强度复数取值置零，并对置零后的频谱Xmax(f)'实施逆傅立叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹灿斌，劳国超，叶伟，冉达，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：北京,11