基于MATLAB的STFT非平稳信号时频分析与可视化系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB实现非平稳信号的短时傅里叶变换时频分析，支持多分辨率参数调整，提供信号分解、特征提取及动态可视化功能，适用于语音、生物医学等时变信号的精准分析。

详 情 说 明

基于STFT的非平稳信号时频特征分析与可视化系统

项目介绍

本项目实现了一套针对非平稳信号的时频联合分析系统。系统基于短时傅里叶变换（STFT）技术，能够对时变信号进行有效的时频分解，提供多种时频分辨率选择方案，并支持信号特征的提取与可视化分析。该系统能够准确捕捉信号频率成分随时间变化的动态特性，适用于语音信号、生物医学信号、机械振动信号等多种非平稳信号的分析处理需求。

功能特性

• 多格式信号支持：兼容.wav音频文件、.mat数据文件及.txt文本格式的一维时域信号输入
• 灵活的窗函数配置：提供汉宁窗、海明窗、矩形窗等多种窗函数选择
• 可调时频分辨率：通过窗长度和重叠率参数调节时频分析的精度与分辨率
• 多维可视化输出：生成三维时频分布图和二维时频谱热力图
• 特征参数提取：自动计算瞬时频率、带宽等关键时频特征参数
• 综合分析报告：输出信号时长、频率范围、能量分布等统计信息

使用方法

1. 准备输入数据：确保信号数据为指定格式（.wav、.mat或.txt）
2. 设置分析参数：

- 指定信号的采样频率（Hz） - 选择适当的窗函数类型 - 设置窗长度（样本点数） - 调整重叠率（0-100%）

1. 运行分析程序：系统将自动执行时频分析流程
2. 查看输出结果：系统生成时频功率谱矩阵、可视化图表和特征分析报告

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 足够的内存空间以处理大型信号数据
• 支持图形显示的运行环境

文件说明

主程序文件整合了系统核心功能模块，实现了信号数据的读取与格式解析、基于滑动窗函数的预处理优化、短时傅里叶变换算法的核心计算、时频分布结果的多维度可视化展示、关键时频特征参数的自动提取，以及综合分析报告的生成与输出。该文件作为系统的主要入口，协调各功能模块的协同工作，确保整个分析流程的完整执行。