news 2026/5/1 8:29:07

MATLAB 环境下信号的同步压缩广义 Stockwell 变换探索

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张小明

前端开发工程师

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MATLAB 环境下信号的同步压缩广义 Stockwell 变换探索

MATLAB环境下信号的同步压缩广义Stockwell变换 算法测试环境为MATLAB R2018A,通过自适应窗函数压缩信号在S域的时频谱值,提高了算法的灵活性和时频分析聚焦能力。 算法可迁移至金融时间序列,地震信号,语音信号,声信号,生理信号等一维时间序列信号。 程序测试了调频信号,二次线性调频信号,蝙蝠回声信号,地震信号,轴承模拟故障冲击信号。 %% 地震信号的改进同步压缩Stockwell变换 %1995 年神户地震期间记录的一些地震仪数据,数据是1995年1月 16 日在澳大利亚霍巴特的塔斯马尼亚大学记录的地震仪(垂直加速度,nm/sq.sec)测量值,从 20:56:51(格林威治标准时间)开始,以 1 秒的间隔持续 51 分钟,使用解析Morse小波。 clc;clear load kobe; dt = 1; x=kobe; x=x(:);%向量化 t=linspace(0,50,3048); 1.所有代码均经过运行测试,没有问题。 2.前请仔细阅读作品简介,这非常重要,因为涉及到不同的编程语言(Python或matlab)。 4.建议有一定Python或Matlab基础的同学或工程师。 出图如下。

最近在研究信号处理相关内容,接触到了 MATLAB 环境下信号的同步压缩广义 Stockwell 变换,感觉还挺有意思的,来和大家分享分享。

这次算法的测试环境是 MATLAB R2018A ,它通过自适应窗函数去压缩信号在 S 域的时频谱值,这可就厉害了,大大提高了算法的灵活性和时频分析聚焦能力 。而且这个算法的应用范围超广,像金融时间序列、地震信号、语音信号、声信号、生理信号等一维时间序列信号都能“拿下”。

为了验证这个算法的有效性,对多种信号进行了程序测试,包括调频信号、二次线性调频信号、蝙蝠回声信号、地震信号、轴承模拟故障冲击信号 。就拿地震信号这块来说,下面是“地震信号的改进同步压缩 Stockwell 变换”的代码及分析。

%% 地震信号的改进同步压缩Stockwell变换 %1995 年神户地震期间记录的一些地震仪数据,数据是1995年1月 16 日在澳大利亚霍巴特的塔斯马尼亚大学记录的地震仪(垂直加速度,nm/sq.sec)测量值,从 20:56:51(格林威治标准时间)开始,以 1 秒的间隔持续 51 分钟,使用解析Morse小波。 clc;clear % 这两行代码就是简单地清除命令行窗口和工作区的变量,让每次运行程序都有一个“干净”的环境,避免之前的变量数据干扰这次运行。 load kobe; % 这里是加载名为kobe的数据文件,这个文件里存的就是1995年相关地震仪测量的数据啦。 dt = 1; % 设置时间间隔为1秒,这和数据记录的间隔相对应。 x=kobe; % 把加载进来的kobe数据赋值给变量x 。 x=x(:);% 通过这个操作把x向量化,这样在后续处理中,不管原始数据是什么维度的,都能以一种更统一方便的方式处理。 t=linspace(0,50,3048); % 这里生成了一个线性间距的向量t,从0到50,总共3048个点,这个t向量很可能是用来对应地震信号在时间轴上的点。

这里所有代码都是经过运行测试,没有问题的 。不过在运行之前,大家一定要仔细阅读作品简介,毕竟可能涉及不同编程语言(Python 或 matlab),了解清楚才能避免一些不必要的错误。而且建议有一定 Python 或 Matlab 基础的同学或工程师来深入研究这个算法,上手会更容易些。最后出图如下(这里由于没办法实际展示图,大家实际运行代码就能看到相应的时频分析图啦)。

通过对这些不同信号的测试,能更全面地看到这个同步压缩广义 Stockwell 变换算法在不同场景下的表现,对于后续在实际工程或者研究中的应用有很大帮助。后续我也打算继续深挖这个算法在其他类型信号中的应用,看看还能发现什么有趣的特性,也欢迎大家一起交流探讨。

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