基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108009347A(43)申请公布日2018.05.08(21)申请号201711240195.7(22)申请日2017.11.30(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人芮义斌严丽萍谢仁宏李鹏郭山红吕云涛杜禹(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人马鲁晋(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G06F17/14(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法(57)摘要本发明公开了一种基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法，该方法是在窗函数改进的广义S变换基础上，引入同步压缩变换，在时频平面沿频率方向将信号能量进行重排，使得能量聚集到瞬时频率上。具体实现包括以下步骤：信号采样后进行快速傅里叶变换，根据所得频谱确定窗函数以及窗函数对时间的偏导数，之后分别用窗函数及其偏导数对信号进行改进广义S变换，得到信号瞬时频率和时频谱，最后依据瞬时频率对时频谱进行能量重排，得到高分辨时频谱。本方法既保留了改进广义S变换的适用广、分辨率高的优点，又包含了同步压缩的高能量聚集性特点，是一种高性能的时频分析方法。CN108009347ACN108009347A权利要求书1/2页1.一种基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对输入信号x(t)进行快速傅里叶变换，得到信号频谱；步骤2、根据信号频谱确定改进广义S变换中控制因子a、b、c的值，得到窗函数表达式；步骤3、对信号进行改进广义S变换，得到时频分布MGST(t,f)；步骤4、对窗函数求导，得到每个频率点对应的偏导数g′(t,f)；步骤5、将窗函数偏导数作为新的窗函数对信号进行广义S变换，并结合阈值计算瞬时频率vMGST(t,f)；步骤6、对时频平面信号进行同步压缩，得到高分辨时频分布。2.根据权利要求1所述的基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法，其特征在于，步骤2中根据信号频谱确定改进广义S变换中控制因子a、b、c的值，得到窗函数表达式，具体步骤为：步骤2-1、根据信号频谱确定时窗取值范围[Δtmin,Δtmax]，其中Δtmin为最小时窗长度，Δtmax为最大时窗长度，通过下列不等式确定a和c的取值范围：步骤2-2、在取值范围内确定a和c的值，并取其中fs为采样频率，并将a、b、c的值代入窗长控制函数中：其中f为时频分析中的频率变量；步骤2-3、将窗长控制函数带入到窗函数中，得到改进后的窗函数，所用公式为：其中t为时频分析中的时间变量，f为频率变量。3.根据权利要求1所述的基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法，其特征在于，步骤3中对信号进行改进广义S变换，得到时频分布MGST(t,f)，所用公式为：其中τ为积分变量。4.根据权利要求1所述的基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法，其特征在于，步骤4中对窗函数求导，得到每个频率点对应的偏导数g′(t,f)，所用公式为：2CN108009347A权利要求书2/2页5.根据权利要求1所述的基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法，其特征在于，步骤5中将窗函数偏导数作为新的窗函数对信号进行广义S变换，并结合阈值计算瞬时频率vMGST(t,f)，具体步骤为：步骤5-1、将窗函数偏导数作为新的窗函数，对信号进行广义S变换，得到：步骤5-2、设定参考阈值γ，计算瞬时频率vMGST(t,f)，瞬时频率计算公式为：6.根据权利要求1所述的基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法，其特征在于，步骤6中对时频平面信号进行同步压缩，得到高分辨时频分布，具体步骤为：步骤6-1、对于瞬时频率轴上第l个频率点，计算Δvl，Δvl＝vl-vl-1，其中l∈[1,N]，N为信号采样总点数，确定重排区间[vl-Δvl,vl+Δvl]；步骤6-2、进行能量重排，得到SSTMGST(t,vl)，计算公式为：其中，vl为同步压缩后的频率，fk为改进广义S变换谱上的离散化频率点，Δfk＝fk-fk-1，k∈[1,N]；步骤6-3、重复步骤6-1、步骤6-2，直至所有瞬时频率点完成计算，得到时频结果。3CN108009347A说明书1/4页基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法技术领域[0001]本发明属于信号处理技术领域，特别是一种基于同步压缩联合改进广义S变换的时频分析方法。背景技术[0002]非平稳信号是雷达信号处理中最常见的信号，而时频分析是分析该类信号的重要工具。为了准确分析信号的局部特性，时频分析将一维时域信号映射到二维时频平面，从而获得信号的时频分布。目前，常用的时频分析方法主要