基于参数化重采样的高分辨率时频分析方法技术

一种基于参数化重采样的高分辨率时频分析方法，通过计算输入信号的相对波动谱，并从中提取出脊线以估计相对趋势函数，然后以相对趋势函数拟合得到的核函数表达参数化重采样函数，再根据重采样函数进行时频分析，得到多分量非平稳信号的高分辨率时频分布。本发明专利技术能够从复杂多分量信号中提取多个分量成分共同具有的相对趋势，进而实现参数化重采样时频分析、能够同步提升各个分量的时频分辨率，且不受密集紧邻复杂成分的干扰，有较好的抗噪性能，能够得到准确且高分辨率的时频分布。能够得到准确且高分辨率的时频分布。能够得到准确且高分辨率的时频分布。

【技术实现步骤摘要】
基于参数化重采样的高分辨率时频分析方法


[0001]本专利技术涉及的是一种信号处理领域的技术，尤其是一种面向机械振动和声音等非平稳信号的时频分析方法，具体是一种基于参数化重采样的频率分辨率可达到平稳信号离散傅里叶变换频率分辨率，时间分辨率达到采样时间间隔的时频分析方法。

技术介绍

[0002]生产生活中的大量信号表现为非平稳信号，如升降速阶段的旋转机械设备振动信号，多普勒效应对声音信号造成的频率畸变，以及生物发出的非平稳的声音信号等等。为实现对非平稳信号的分析，往往需要提供信号关于时间域和频率域的联合分布分析，即信号的时频分析。根据时频原子的参数是否与信号相关，时频分析可分为参数化时频分析和非参数化时频分析两类。短时傅里叶变换、小波变换、魏格纳分布等常用的时频分析方法均属于非参数时频分析方法，由于时频原子与信号不匹配，具有时频分辨率低，或受交叉项干扰严重的问题。参数化时频分析方法利用参数化核函数构造与所分析信号时频特征相匹配的原子，能够有效提高时频分析的时频分辨率。如广泛使用的线调频小波变换，以及非线性调频小波变换等等。现有技术通过构造符合某个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于参数化重采样的高分辨率时频分析方法，其特征在于，通过计算输入信号的相对波动谱，并从中提取出脊线以估计相对趋势函数，然后以相对趋势函数拟合得到的核函数表达参数化重采样函数，再根据重采样函数进行时频分析，得到多分量非平稳信号的高分辨率时频分布。2.根据权利要求1所述的基于参数化重采样的高分辨率时频分析方法，其特征是，具体包括：步骤1，计算输入信号的相对波动谱并估计多分量瞬时频率共有的变化趋势；步骤2，利用共有变化趋势构造参数化重采样函数用于构造参数化重采样时频变换，即根据步骤1得到的相对趋势函数，利用求得核函数的参数，进而确定参数化重采样函数r
P
(t)；步骤3，利用参数化重采样函数进行参数化重采样时频分析，具体为：步骤3，利用参数化重采样函数进行参数化重采样时频分析，具体为：其中：ψ＝r
P
(τ)为旋转伸缩变换，为通过重采样对频率轴进行伸缩，实现对多个分量的旋转，目标是将多个非平稳分量同时解调为平稳分量；θ＝r
P
′
(t0)ψ为平移伸缩变换，为通过重采样对频率轴进行伸缩，实现对多个分量进行平移，目标是将多个旋转后的信号分量同时搬移回原来的频率位置；通过对信号进行平移伸缩变换和旋转伸缩变化，构造了与多分量信号时频特征相适应的时频原子，能够大幅减弱时频测不准原理的影响，获得优于传统时频分析方法的多分量信号的高分辨时频表示；与原有的基于调制解调参数化时频分析不同，参数化重采样时频分析基于重采样，可以同时提升多个同趋势分量的时频分辨率；所述的参数化重采样时频分析，当核函数为多项式核时具体为所述的参数化重采样时频分析，当核函数为多项式核时具体为其中：3.根据权利要求2所述的基于参数化重采样的高分辨率时频分析方法，其特征是，所述的输入信号的相对波动谱利用相对波动谱提取多分量信号瞬时频率的共有特征，即相对趋势函数，提取过程综合利用所有分量成分，不受复杂密集紧邻成分的干扰，即提取相对波动谱的脊线v(t)并估计多分量信号共有的相对趋势函数集紧邻成分的干扰，即提取相对波动谱的脊线v(t)并估计多分量信号共有的相对趋势函数其中：c为待定系数，cov(
·
)为协方差，σ(
·
)为标准差，该相对波动谱是一个关于t和α的二维分布；和分别通过对短时傅里叶变换计在和两个时刻的瞬时频谱幅值和中的ω变量进行坐标放缩得到，t为时间点，Δt为时间间隔。4.根据权利要求2所述的基于参数化重采样的高分辨率时频分析方法，其特征是，所述
的瞬时频率其中：g
σ
(τ
‑
t0)为窗函数；多分量信号其中：s
i
(t)为第i个信号分量；a
i
(t)＞0和n
i
f(t)为分量的瞬时幅值和瞬时频率，各个频率的瞬时频率是由一个共有的随时间变化的相对趋势函数f(t)和每个分量各自的常数n
i
相乘得到的，这符合...

【专利技术属性】
技术研发人员：何清波，李天奇，彭志科，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：