MATLAB工具箱：基于S变换的地震信号时频分析平台

资 源 简 介

本MATLAB项目实现S变换算法，用于地震信号的时频分析。通过将信号转换为时频域，直观展示能量分布，并支持数据预处理、去噪、频谱特征提取和波形对比等功能。

详 情 说 明

基于S变换的地震信号时频分析工具箱

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB平台开发的地震信号时频分析工具箱，核心采用S变换算法（短时傅里叶变换的改进版本），专门用于处理和分析地震信号。通过将一维地震时间序列转换为二维时频谱，能够清晰展示信号在不同时间和频率上的能量分布特征。该工具在地震勘探、震相识别、频谱异常检测和信号质量评估等领域具有重要应用价值。

功能特性

• S变换算法实现：采用优化的S变换算法，提供比传统STFT更高的时频分辨率
• 地震信号预处理：集成滤波、归一化、基线校正等数据预处理功能
• 时频分析可视化：支持时频热力图、等高线图等多种可视化方式，可标注关键频率与时间点
• 频谱特征提取：自动提取频谱峰值、主导频率段、信号持续时间等统计指标
• 信号处理功能：包含信号去噪、波形对比等实用分析工具
• 参数灵活配置：支持自定义频率范围、窗函数类型（如高斯窗）、时频分辨率等参数设置

使用方法

基本使用流程

1. 准备输入数据：准备地震波形数据（.mat文件或.txt格式），包含时间序列和采样率信息
2. 设置分析参数：根据需要配置频率范围、窗函数类型、时频分辨率等可选参数
3. 执行时频分析：运行主程序，生成时频分析结果
4. 查看输出结果：获取时频矩阵、可视化时频图和分析报告

示例代码

% 加载地震数据 load('seismic_data.mat');

% 设置分析参数 params.freq_range = [0.1, 50]; % 频率范围(Hz) params.window_type = 'gaussian'; % 窗函数类型 params.resolution = 'high'; % 时频分辨率设置

% 执行S变换分析 [tfr, t, f] = seismic_stft_analysis(data, sampling_rate, params);

% 可视化时频分析结果 plot_time_frequency(tfr, t, f, '热力图');

系统要求

• 平台要求：MATLAB R2018b或更高版本
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox, Image Processing Toolbox
• 内存建议：至少4GB RAM（处理大型数据集时建议8GB以上）
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了工具箱的核心功能，包括地震数据的读取与预处理、S变换算法的执行与参数配置、时频矩阵的计算与优化、分析结果的可视化展示以及统计指标的自动生成与报告输出。该文件整合了所有关键处理模块，为用户提供完整的地震信号时频分析解决方案。