MATLAB希尔伯特-黄变换非平稳信号时频分析与能量谱计算工具箱

资 源 简 介

本MATLAB项目实现完整的希尔伯特-黄变换分析流程，包括经验模态分解提取IMF分量、希尔伯特变换计算瞬时频率能量，以及生成二维/三维时频分布图。适用于非平稳信号的时频特性分析。

详 情 说 明

基于希尔伯特-黄变换的非平稳信号时频分析与能量谱计算系统

项目介绍

本项目实现了一套完整的希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform, HHT）分析系统，专门用于处理非平稳、非线性信号的时频特性分析。系统通过经验模态分解（EMD）将复杂信号自适应地分解为一系列固有模态函数（IMF），然后结合希尔伯特变换提取每个IMF分量的瞬时频率和瞬时能量，最终生成多种时频分布图和能量谱图，全面揭示信号的时变特征。

功能特性

• 完整的HHT分析流程：实现从信号预处理到时频分析的全套处理链
• 自适应信号分解：采用EMD方法将信号分解为物理意义明确的IMF分量
• 瞬时特征提取：通过希尔伯特变换计算瞬时频率、瞬时幅值和瞬时能量
• 多维可视化：提供二维/三维时频分布图、时间-能量图、频率-能量图等多种可视化方式
• 灵活的参数配置：支持自定义EMD分解参数和可视化选项
• 多格式输入支持：兼容.mat文件、文本文件及直接数组输入

使用方法

基本使用流程

1. 准备输入信号：确保信号数据为单通道时间序列
2. 设置采样频率：必须提供正确的信号采样频率参数
3. 配置分析参数：

- EMD分解参数（停止准则阈值、最大IMF数量等） - 可视化选项（图形类型、坐标轴范围等）

1. 运行分析程序：执行主分析函数
2. 查看输出结果：分析生成的图像和数据文件

参数说明

• 信号采样频率：必需参数，用于正确计算频率分量
• EMD停止准则：控制分解精度，默认采用标准SD准则
• 最大IMF数量：限制分解产生的IMF分量个数，防止过度分解
• 可视化选项：可选择二维等高线图或三维曲面图展示时频分布

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：信号处理工具箱
• 内存建议：至少4GB RAM（处理长信号时建议8GB以上）
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心分析流程，包括信号输入与验证、经验模态分解执行、希尔伯特变换处理、瞬时特征参数计算、多种可视化图形生成以及分析结果输出等完整功能。该文件整合了所有关键算法模块，提供统一的参数接口，能够根据用户配置自动完成从数据输入到结果输出的全过程分析，并生成包含主要特征参数的分析报告。