訊號處理技術 關於EMD的產生

2021-06-22 23:29:42 字數 1181 閱讀 2883

通俗易懂,有助於理解emd和hht,就原封不動的搬過來了。

關於emd的產生

自傅利葉變換與頻譜分析技術產生,人們得以從另外乙個角度觀察時域訊號,訊號裡各個點的密集程度,得以確定性地度量。之後,又產生了加窗傅利葉、小波變換、維格納分布等時頻分析技術。98年,黃大大又提出了一種新的時頻分析技術,即hht變換。

一、頻率是什麼?

週期的倒數是頻率,初中物理教的,頻率就是描述在既定時間內某一動作完成次數的多少。而後,頻率與簡諧函式聯絡起來,不再侷限於週期性訊號,成為描述訊號週期性的引數。傅利葉變換正是將訊號分解為一系列正交的簡諧函式,此時的頻率也就是一般意義上的頻譜。但是頻率這一概念並不侷限於傅利葉頻譜,頻率應是描述訊號性質的某一特徵,例如瞬時頻率。hilbert提出的hilbert變換,將瞬時頻率的定義進行了統一,經hilbert變換後,得到的是一組復訊號,其相位即瞬時頻率。需要指出的時,傅利葉頻譜意義上的頻率是對訊號整體特徵的表現,而瞬時頻率與其相區別,是對訊號區域性特徵的表現。

二、emd怎麼來的?

實際上,只有訊號的傅利葉頻譜集中在一較小範圍內,近乎單一頻率時,其經hilbert變換後獲得的瞬時頻率才能與我們熟知的傅利葉頻譜類似,能夠被我們所理解。而非單分量訊號(cohen所定義的窄帶訊號)的瞬時頻率雜亂無章。怎麼辦?求取這個瞬時頻率的意義就是從區域性的角度去研究訊號特徵,現在求出來的瞬時頻率卻是沒有意義的。

黃大大神來之筆,研究出一種由包絡提取訊號imf的分解方法,而所獲得的imf,正滿足以上所謂單分量訊號的條件,這個訊號分解方法就是emd分解了。也就是說,emd分解使得訊號得以分解成若干個imf和最後的騎波(黃大大的叫法,就是殘餘的趨勢項),而imf的瞬時頻率是能夠理解的,類似於傅利葉頻譜。於是hht變換 = emd分解+hilbert變換

三、emd分解的幾個概念

1、傅利葉變換,小波變換都是由正交基作為訊號的分解基,而emd分解則不能保證正交,各個imf之間是存在頻率域重疊的,也就是說可能在2個imf中都存在某一頻率的訊號。黃大大認為,imf之間在區域性意義上可被視為正交。這個玩意不能保證。但是各個imf之間的頻率範圍是從大到小的,也就是說高頻訊號會被分解到前幾層imf中。

2、分解本身的這個頻率範圍是不固定的,是由訊號本分性質決定的。另外,甚至說分解為幾個imf可能個數都不一定,兩次分解可能imf個數都不一樣,這個跟終止準則相關。

3、emd分解的應用可能好可能壞,至今仍缺乏確定的數學理論支援,但是還是挺nb的,的確能處理一些非線性非平穩訊號。 

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