1、自然界中廣泛存在著各種形式各異，性質(zhì)不同的非平穩(wěn)信號(hào)。如何對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行有效地分析，并給出其參數(shù)的估計(jì)，是測(cè)試領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者研究的熱門(mén)話題之一。 傳統(tǒng)的信號(hào)分析方法從單一的時(shí)域或頻域?qū)π盘?hào)進(jìn)行描述，然而對(duì)于非平穩(wěn)信號(hào)，其參數(shù)隨時(shí)間在不斷變化。因此，單一的時(shí)域或頻域的分析法不能對(duì)其進(jìn)行有效的處理。 聯(lián)合時(shí)頻分析(Time-Frequency Joint Analysis，TFJA)是非平穩(wěn)信號(hào)分析的有效方法。時(shí)頻分析改變了

2、傳統(tǒng)的單一的從時(shí)域或頻域(如：傅立葉變換)表征信號(hào)特征的思路，而同時(shí)從時(shí)頻域聯(lián)合分析的角度來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行研究。從時(shí)頻域同時(shí)分析非平穩(wěn)信號(hào)得到的信息與非平穩(wěn)信號(hào)一階或高階統(tǒng)計(jì)量隨時(shí)間變化的基本特征相吻合，從而可以有效提取非平穩(wěn)信號(hào)參數(shù)的時(shí)變特征。 本文在研究了典型的時(shí)頻表示方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同非平穩(wěn)信號(hào)的不同分析方法，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究和探討： (1)短時(shí)傅立葉變換分析有限帶寬非平穩(wěn)信號(hào)的混疊問(wèn)題研究首先討論了短時(shí)傅

3、立葉變換(Short Time Fourier Transform，STFT)分析非平穩(wěn)信號(hào)的針對(duì)性，討論了STFT分析有限帶寬非平穩(wěn)信號(hào)的有效性。 文中針對(duì)STFT分析有限帶寬非平穩(wěn)信號(hào)過(guò)程中產(chǎn)生的混疊現(xiàn)象，研究了優(yōu)化抑制混疊干擾的算法。首先，深入研究了STFT分析非平穩(wěn)信號(hào)時(shí)混疊產(chǎn)生的物理本質(zhì)，從信號(hào)的有限和無(wú)限帶寬角度對(duì)信號(hào)進(jìn)行劃分，并分別討論了混疊產(chǎn)生的原因。其次，文中研究了不同窗函數(shù)的分析性能。然后，通過(guò)對(duì)以漢明窗為基

4、礎(chǔ)的STFT在頻域內(nèi)通過(guò)插值算法實(shí)現(xiàn)了混疊的有效抑制。最終利用迭代的方法實(shí)現(xiàn)了算法的快速求解，并用仿真實(shí)例對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。 (2)小波包變換的頻帶泄漏和振蕩問(wèn)題研究首先分析了小波包變換分析非平穩(wěn)信號(hào)的特點(diǎn)，指出了其在提取非平穩(wěn)暫態(tài)信號(hào)特征時(shí)具有其他分析方法所不具有的優(yōu)勢(shì)。 文中針對(duì)小波包變換分析非平穩(wěn)暫態(tài)信號(hào)過(guò)程中，由于其時(shí)頻域基函數(shù)的非緊支性導(dǎo)致的頻帶泄漏問(wèn)題，深入研究了基于時(shí)域優(yōu)化的泄漏抑制算法。該方法在保留小波包

5、函數(shù)頻域緊支性的前提下，通過(guò)改寫(xiě)其表達(dá)式，提升其時(shí)域的緊支性能，可以有效抑制頻帶泄漏的發(fā)生。 (3)小波包變換中“有限數(shù)據(jù)長(zhǎng)度效應(yīng)”問(wèn)題研究由于小波包變換的“加窗”本質(zhì)，使其在對(duì)信號(hào)分析過(guò)程中，必然要進(jìn)行數(shù)據(jù)的截?cái)?。?shù)據(jù)的截?cái)鄷?huì)造成“有限數(shù)據(jù)長(zhǎng)度效應(yīng)”，導(dǎo)致變換結(jié)果的頻帶泄漏。 針對(duì)這一問(wèn)題，根據(jù)Gibbs理論，本文研究了通過(guò)對(duì)小波包濾波器頻域插值的算法，從而抑制“有限數(shù)據(jù)長(zhǎng)度效應(yīng)”。文中給出了插值算法的快速實(shí)現(xiàn)，討論了

6、插值點(diǎn)數(shù)的確定方法。 (4)Wigner-Hough變換(WHT)分析多分量線性調(diào)頻信號(hào)的輸出性能研究首先從WHT的本質(zhì)入手，深入分析了WHT在多份量線性調(diào)頻信號(hào)分析過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)和不足。 針對(duì)Wigner-Hough變換分析多分量線性調(diào)頻信號(hào)(Multi-Components Linear Frequency Modulation Signal)過(guò)程中，由于信號(hào)輸入信噪比和信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)變化導(dǎo)致的變換輸出信噪比的惡化問(wèn)題，

7、本文進(jìn)行了深入研究。分析了輸入數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)(data number)、輸入信號(hào)信噪比(Input SNR)和變換輸出信噪比(Output SNR)之間的聯(lián)系，得出了三者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，研究使用PWV提高WHT變換輸入信噪比，建立了PWHT算法模型。同時(shí)，研究使用數(shù)據(jù)域插值提高PWHT變換可用數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)的算法。 通過(guò)上述改進(jìn)算法，有效改善了Wigner-Hough變換分析LFM信號(hào)輸出性能。 (5)優(yōu)化的時(shí)頻分析方法

8、在工程中的實(shí)際應(yīng)用結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)例，將本文的算法進(jìn)行了有效應(yīng)用，具體包括： 其一：工業(yè)電機(jī)控制系統(tǒng)中電網(wǎng)電流電壓的非平穩(wěn)特征分析本小節(jié)中對(duì)于電機(jī)整流調(diào)速控制系統(tǒng)中由于整流系統(tǒng)和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的變化引起的電網(wǎng)電壓電流非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行分析。 通過(guò)第三章所述的小波包算法及其優(yōu)化過(guò)程，對(duì)電機(jī)整流調(diào)速控制系統(tǒng)中電網(wǎng)電壓的暫降、電流的時(shí)變及其諧波成分進(jìn)行了有效的分析。 其二：強(qiáng)噪聲背景下LFM信號(hào)的分析本小節(jié)對(duì)于工程實(shí)例中強(qiáng)噪聲