MATLAB实现基于IFFT的美国六级轨道谱不平顺时域信号模拟

资 源 简 介

本MATLAB项目通过逆快速傅里叶变换（IFFT）将美国六级轨道谱的功率谱密度转换为时域信号，生成符合统计特性的轨道不平顺模拟数据，适用于轨道工程分析与仿真。

详 情 说 明

基于IFFT的美国六级轨道谱不平顺时域信号模拟系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的轨道不平顺时域信号模拟系统。系统核心功能是通过逆快速傅里叶变换（IFFT）技术，将美国六级轨道谱的频率域特性转换为时间域的不平顺信号。该系统能够根据给定的轨道谱参数和采样条件，生成符合美国六级轨道谱统计特性的竖向和横向轨道不平顺随机序列，为轨道车辆动力学仿真提供精确的输入激励。

功能特性

• 精确的谱转换：采用IFFT技术实现频率域到时间域的高精度转换
• 双通道输出：同步生成竖向和横向轨道不平顺时域信号
• 参数可配置：支持自定义轨道谱参数、采样参数和车速参数
• 随机相位控制：通过随机种子实现可重复的随机信号生成
• 质量验证：自动进行统计特性验证，包括PSD对比分析和多项统计指标计算
• 可视化输出：提供时域波形、频谱对比、概率分布等多维度图形展示

使用方法

1. 参数设置：在运行前配置以下参数：

- 轨道谱参数：空间频率范围、竖向不平顺参数A_v、横向不平顺参数A_a - 采样参数：采样长度（km）、空间采样间隔（m） - 车速参数：运行速度（km/h） - 随机种子：确保结果可重复性

1. 运行系统：执行主程序开始信号生成过程

1. 结果获取：系统将输出：

- 时域不平顺位移序列（单位：mm） - 功率谱密度对比图 - 统计质量评估报告 - 多种可视化图表

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 至少4GB内存（推荐8GB以上）
• 支持MATLAB图形显示功能

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，实现了从参数输入到结果输出的完整工作流程。具体包含轨道谱参数定义、频率序列生成、功率谱密度计算、随机相位生成、逆傅里叶变换执行、信号统计特性分析以及多种可视化图表绘制等功能。该文件通过模块化设计将复杂的信号生成过程组织为清晰的逻辑步骤，确保生成的不平顺信号符合美国六级轨道谱的统计标准，并提供了完整的质量验证体系。