非平稳信号的联合时频分析研究

• 作 者: 王改芳
• 机 构: 中国地质大学(武汉)
• 出 处: 中国地质大学 中国地质大学(武汉)
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 非平稳信号 联合时频分析 时间切片 地震信号

信号分析是对信号基本性质的研究，时间和频率是描述信号的两个重要的参数。经典的傅立叶变换是对平稳信号进行频谱分析的最重要方法，但是它对于非平稳信号却无能为力。在时间域和频率域中，不能对非平稳信号进行充分地描述，说明了联合时频分析的重要性和必要性。
本文从时频分析的基本思想出发，简要介绍了与时频分析相关的基本概念和定义。还重点介绍了五种联合时频分析方法，它们是短时傅立叶变换(STFT)、Gabor变换、小波变换、魏格纳分布、Cohen类核分布，根据它们的定义分析了各自具有的特性。
本文设计了两个典型模型数据，用短时傅立叶变换、Gabor变换、魏格纳分布、准魏格纳分布、平滑准魏格纳分布、赵—阿特拉斯—马科斯分布等六个时频分析函数进行分析测试。通过对结果的比较，认为在时频聚集性方面，魏格纳分布最优，短时傅立叶变换和Gabor变换较差；在消除交叉项干扰方面，短时傅立叶变换和Gabor变换最优，魏格纳分布交叉项干扰最严重；综合效果方面，平滑准魏格纳分布和赵—阿特拉斯—马科斯分布具有最大的优势。
本文在对地震信号时频分析过程中，提出了时—频—空联合分析，从而在时频分析中首次提出了时间切片的概念。