非平穩(wěn)信號(hào)瞬時(shí)頻率估計(jì).pdf

1、瞬時(shí)頻率是非平穩(wěn)信號(hào)分析的一個(gè)非常重要的物理量，瞬時(shí)頻率的估計(jì)在許多實(shí)際信號(hào)處理應(yīng)用中有著非常重要的地位，已廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、生物醫(yī)學(xué)、地震信號(hào)處理、語音處理等諸多領(lǐng)域。
　　 本文首先介紹了瞬時(shí)頻率的研究背景，瞬時(shí)頻率的概念的由來，給出了瞬時(shí)頻率的定義。然后介紹了已有的幾種瞬時(shí)頻率估計(jì)方法，它們分別是相位差分法、相位建模法以及基于時(shí)頻分布的瞬時(shí)頻率估計(jì)方法，從已有的估計(jì)方法中可以看出將信號(hào)的瞬時(shí)頻率定義為解析信號(hào)相位的導(dǎo)數(shù)

2、存在一些自相矛盾的問題。
　　 從物理學(xué)的角度，信號(hào)可分為單分量信號(hào)和多分量信號(hào)。根據(jù)瞬時(shí)頻率的定義，只有當(dāng)信號(hào)是單分量的復(fù)信號(hào)時(shí)才能定義瞬時(shí)頻率。但事實(shí)上，直接接收和觀測到的信號(hào)都是多分量的實(shí)信號(hào)，于是，需要將多分量的實(shí)信號(hào)分解為單分量的復(fù)信號(hào)。本文首先簡單介紹了幾種將多分量信號(hào)分解為單分量信號(hào)的方法，之后著重介紹了由N.E.Huang提出的EMD方法，該方法具有自適應(yīng)性，分解效果比較理想。但EMD方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在邊界效應(yīng)，

3、在EMD的篩分過程中，數(shù)據(jù)序列的兩端往往不是原始信號(hào)的極值點(diǎn)，于是由信號(hào)極值點(diǎn)插值得到的上下包絡(luò)就會(huì)出現(xiàn)誤差，而且，隨著篩分過程的不斷進(jìn)行，這種誤差會(huì)蔓延整個(gè)數(shù)據(jù)序列。本文采用最大熵譜估計(jì)法對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行邊界延拓，在原始數(shù)據(jù)兩端各增加一個(gè)極大值和一個(gè)極小值，使得邊界問題得到了明顯改善。為把實(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)信號(hào)，本文介紹了兩種方法：解析信號(hào)法和正交模型法，解析信號(hào)法具有局限性，易造成頻譜泄漏，此外，由于解析信號(hào)通常是通過計(jì)算實(shí)信號(hào)的Four

4、ier變換得到的，計(jì)算量較大；正交模型法雖然計(jì)算簡單，但如何將一個(gè)時(shí)間函數(shù)表示成幅度和相位兩個(gè)時(shí)間函數(shù)的形式是一個(gè)尚未完全解決的問題，本文用EMD分解得到的上包絡(luò)來估計(jì)信號(hào)的幅值，克服了這個(gè)困難。經(jīng)過比較，正交模型法適用范圍較廣，計(jì)算簡單。
　　 基于上述思想，本文提出了瞬時(shí)頻率估計(jì)的新方法--正交包絡(luò)法，該方法采用EMD方法將延拓后的信號(hào)分解為單分量信號(hào)，采用正交模型法把實(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)信號(hào)，進(jìn)而估計(jì)出信號(hào)的瞬時(shí)頻率。與其它估計(jì)