MATLAB非平稳信号分析工具包：经验模态分解与Hilbert-Huang变换实现

资 源 简 介

本项目提供基于MATLAB的EMD-HHT算法工具包，专门处理非平稳非线性信号。通过经验模态分解将信号自适应拆分为本征模态函数，并结合Hilbert变换进行时频分析，适用于生物医学、地震信号等领域的数据处理。

详 情 说 明

基于经验模态分解与Hilbert-Huang变换的非平稳信号分析工具包

项目介绍

本项目实现了由台湾国立中央大学开发的EMD-HHT算法，专门针对非平稳、非线性信号处理。通过经验模态分解（EMD）将复杂信号自适应分解为有限个本征模态函数（IMF），再利用Hilbert变换对IMF进行时频分析，获得信号的瞬时频率与能量分布特性。该工具包适用于地震信号分析、机械故障诊断、生物医学信号处理等多个领域。

功能特性

• 自适应信号分解：采用EMD算法将非平稳信号分解为物理意义明确的IMF分量
• 时频分析能力：通过Hilbert变换提取每个IMF分量的瞬时频率和振幅
• 多模态输出：提供Hilbert谱、边际谱等多种时频分析结果
• 噪声辅助模式：支持集成经验模态分解（EEMD）模式，提高分解稳定性
• 灵活参数配置：可自定义EMD分解停止条件、IMF数量限制等参数
• 可视化分析：生成分解过程图表和频谱分析结果

使用方法

基本使用流程

1. 准备输入数据：支持.mat格式的MATLAB数据文件或.txt格式的文本文件，数据应为单列时间序列
2. 设置采样频率：指定信号的采样频率（单位：Hz）
3. 配置可选参数：

- EMD分解停止条件（如标准差阈值） - IMF分量数量限制 - 是否启用EEMD噪声辅助模式

1. 运行分析：执行主程序获取分析结果
2. 查看输出：获取IMF分量矩阵、时频分析数据和可视化图表

输出结果说明

• IMF分量矩阵：信号分解后的各阶本征模态函数
• Hilbert谱：信号的时频能量分布三维图
• 边际谱：频率维度的能量累积分布
• 瞬时参数：各IMF分量的瞬时频率与振幅时间序列
• 分析图表：包括IMF分量对比图、Hilbert谱图、边际谱图等

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2016b或更高版本
• 内存要求：建议至少4GB RAM（处理大数据集时需更多内存）
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件集成了完整的信号分析流程，具备信号数据读取与预处理、经验模态分解执行、本征模态函数分量提取、Hilbert-Huang变换计算、瞬时频率与能量谱分析、结果可视化图表生成以及分析数据导出等核心功能，为用户提供一站式的非平稳信号分析解决方案。