基于MATLAB高阶谱分析的信号功率谱与双谱计算系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现信号功率谱与双谱的自动化计算系统，通过高阶谱分析工具箱调用bispecd与bispeci函数，实现非线性特征提取与分析，提升信号处理效率。

详 情 说 明

基于高阶谱分析的信号功率谱与双谱计算系统

项目介绍

本项目通过MATLAB实现了信号功率谱和双谱的自动化计算与分析。系统基于高阶谱分析理论，调用专门的工具箱函数对输入信号进行非线性特征提取。通过功率谱分析信号的频域能量分布，同时利用双谱分析信号的高阶统计特性，能够有效检测相位耦合和非高斯特性。该系统适用于通信信号处理、机械故障诊断和非线性系统分析等多种工程应用场景。

功能特性

• 双谱分析能力：支持直接法（bispecd）和间接法（bispeci）两种双谱计算方式
• 功率谱估计：采用经典谱估计技术分析信号的频域能量分布
• 灵活的参数配置：可自定义采样频率、窗函数类型、分段长度、重叠率等关键参数
• 多样化可视化输出：提供功率谱密度图、双谱等高线图和三维立体图
• 数值结果输出：生成双谱矩阵、功率谱向量、特征频率列表等数值数据

使用方法

基本调用流程

1. 准备输入信号：准备一维实数或复数数组形式的时间序列信号
2. 设置分析参数：根据需要配置采样频率、窗函数等可选参数
3. 执行分析计算：运行主程序进行功率谱和双谱计算
4. 查看分析结果：获取可视化图表和数值结果数据

参数说明

• 时间序列信号：一维数组，支持实数和复数信号格式
• 采样频率：信号采样率，默认为系统预设值
• 窗函数类型：用于谱估计的窗函数选择（如Hamming窗、Hanning窗等）
• 分段长度：信号分段处理时的段长度设置
• 重叠率：分段处理时的重叠比例参数

输出结果

• 功率谱密度图：频率与功率关系的二维图像，横轴为频率（Hz），纵轴为功率/频率（dB/Hz）
• 双谱可视化图：双频率（f1, f2）与双谱幅值的三维关系图，支持等高线显示和三维立体显示
• 数值数据：包括双谱矩阵（复数形式）、功率谱向量、特征频率列表等可进一步分析的数据数组

系统要求

• MATLAB版本：R2016a或更高版本
• 必要工具箱：信号处理工具箱、高阶谱分析工具箱
• 硬件配置：建议至少4GB内存，对于大规模信号分析需要更高内存配置
• 显示要求：支持图形显示功能，用于结果可视化

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括信号数据的读取与预处理、分析参数的配置与管理、功率谱密度计算与可视化、双谱分析的直接法与间接法实现、分析结果的多模式图形展示以及数值结果的导出与存储。该文件通过模块化设计实现了完整的信号高阶谱分析流程，用户可通过修改参数配置适应不同的分析需求。