基于MATLAB的希尔伯特-黄变换(HHT)非平稳信号时频分析系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了希尔伯特-黄变换(HHT)的完整流程，包括经验模态分解(EMD)和希尔伯特谱分析。系统能自适应分解非平稳信号，提取固有模态函数(IMF)，并通过希尔伯特变换获得瞬时频率与能量分布，适用于复杂信号的时频特性研究。

详 情 说 明

基于希尔伯特-黄变换的非平稳信号时频分析系统

项目介绍

本项目实现了完整的希尔伯特-黄变换(HHT)算法，专门用于分析非平稳信号的时频特性。系统通过经验模态分解(EMD)自适应地将复杂信号分解为一系列固有模态函数(IMF)，然后利用希尔伯特变换计算每个IMF分量的瞬时频率和振幅，最终生成时频谱、边际谱等多种分析结果，为非平稳信号处理提供强大的时频分析工具。

功能特性

• 自适应信号分解：采用经验模态分解(EMD)算法，无需预设基函数，自适应分解非平稳信号
• 完整的HHT流程：实现从EMD分解到希尔伯特谱分析的全套处理流程
• 多格式数据支持：支持.mat文件、txt文本文件以及直接数组输入
• 参数可配置：信号长度、采样率等关键参数均可灵活配置
• 丰富的输出结果：

- IMF分量矩阵（所有固有模态函数） - 希尔伯特时频谱（时间-频率-能量三维分布） - 瞬时频率和振幅序列 - 边际谱（频率域能量分布）

• 可视化展示：提供IMF分解图、时频谱图、边际谱图等多种图表

使用方法

1. 准备输入信号：准备待分析的一维时序信号，支持以下输入方式：

- MATLAB的.mat文件 - 文本格式的.txt文件 - 直接传入数值数组

1. 配置参数：

- 设置信号采样率 - 指定信号长度（如需要截断） - 调整EMD分解参数（如停止准则）

1. 执行分析：运行主程序，系统将自动完成：

- 信号预处理和EMD分解 - IMF分量提取和筛选 - 希尔伯特变换和瞬时频率计算 - 时频谱和边际谱生成

1. 查看结果：系统将输出所有分析结果并显示可视化图表，包括：

- 原始信号及各IMF分量图 - 希尔伯特时频谱三维图或等高线图 - 边际谱能量分布图

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：信号处理工具箱
• 内存要求：建议4GB以上RAM（处理长信号时需更多内存）
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心处理流程，包含信号读取与预处理功能、经验模态分解算法的完整实现、固有模态函数的筛选取过程、希尔伯特变换与瞬时频率计算模块、时频谱与边际谱的生成逻辑以及结果可视化组件的调用。该文件作为整个系统的入口点，协调各算法模块的顺序执行，确保从原始信号输入到最终时频分析结果输出的完整数据处理链路的顺畅运行。