Hilbert-Huang变换和仿真系统设计.pdf

Hilbeg-Huang变换与仿真系统设计 摘要 心是通过经验模式分解(EMD)方法将信号分解成若干个固有模态函数(IMF)分 达到分析非线性和非平稳信号的目的。但是HHT自身存在一些问题，这些问题 不仅使得分析准确性受到限制，而且也影响了HHT在工程信号分析中的广泛应 用。 本文首先应用I-IHT理论，对大量的仿真信号进行了深入分析，并在Maflab 平台上做了仿真实验；同时对高斯调频信号的短时傅里叶变换、Wigner-Vfle分 布、小波变换，及其它们的谱做了对比实验。实验表明：短时傅里叶变换适用于 对信号分辨率要求较为稳定的情况，它不能敏感地反映信号的突变，对信号的动 态分析功能较差；Wigner-Vfle分布较短时傅里叶变换的时频分辨率有了改进， 但是它有交叉项，分析结果受交叉项的影响较严重；小波变换具有动态可伸缩的 特点和较大的使用范围，较短时傅里叶变换和Wight-Vile分布有了很大的进步， 具有时频局部性和自适应性．HHT变换从本质上讲是根据数据的特征时间尺度 来分解数据，从而得到各种固有振荡模式。因此，EMD分解的“基”是根据信 号自适应产生的，这使得它不仅具有很高的分解效率，同时也具有良好的时频局 部性．本文通过仿真实验验证了I-HIT在非线性、非平稳信号中的优越性。 I-IHT理论发展不久，很多地方需要进一步完善。本文针对HHT产生虚假分 量的问题，提出应用归一化相关性检验理论进行虚假分量识别，根据分解后的各 个IMF分量与原始信号之间的相似系数作为判断标准，识别和去除虚假分量。 通过对仿真信号的检验表明，这种改进方法相对于去除虚假分量有着明显的优点 和合理性。另外，本文还针对EMD分解造成的模态混叠问题，应用小波变换作 为信号预处理的手段，结合归一化相关检验方法，形成了比较完整的改进的HHT 方法，取得了较好的分析结果。 最后做了信号仿真系统，信号仿真系统是通过在Gill中输出控件用GUIDE 向导来实现系统的设计。GUI设计主要分四部分，一是在GUI窗口上添加控件； 二是设置GUI控件的属性；三是Girl编程；四是仿真系统的功能实现．此系统 比分析；五是傅里叶变换，傅里叶谱与Hilbert边际谱对比分析．此仿真系统软 件能方便直观的显示上述的各种功能，使对I强bert-Huang变换理论获得更深刻 系统的认识。同时把Hilbert-Huang变换更好的应用到实际中也是一个不断探索 的过程。 关键词：瞬时频率，经验模式分解，固有模态函数，Hilbert谱，小波变换，短时 傅里叶变换，信号仿真系统 Ⅱ HillⅪrt-Huang变换与仿真系统设计 isanow methodfor Hilbert-Huangtransform(mr0signal processing analyzing that thenon-linearand TheofHHTis data non-stationarysignalkey anycomplicated canbe into set someseriesofintrinsicmode the decomposed functions(撇F)using mode instantaneous empirical ofIIVIFcanbesolvedHilbert canconstructtheHilbert frequency by transform．So,we theHHTis and Sped2