[發明專利]一種高精度的時頻分析方法

有效

• 申請號: 201210316987.9
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN103675444A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳科;龐銳;王鵬燕
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 郭韞

1.一種高精度的時頻分析方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

(1)輸入原始數字信號x(t)，然后對所述原始數字信號x(t)進行EMD分解，

將原始數字信號x(t)分解成IMF分量的集合，即其中c_i(t)為IMF分量；

(2)分別對每個IMF分量c_i(t)進行MP分解，得到每個IMF分量的時頻譜；

(3)將步驟(2)得到的各個IMF分量的時頻譜相互疊加，得到原始數據信號x(t)的高時頻分辨率的時頻譜。

2.根據權利要求1所述的高精度的時頻分析方法，其特征在于：所述步驟(1)具體包括以下步驟：

(11)初始化，r₀(t)＝x(t)，令i＝1；

(12)篩選第i個IMF分量，具體包括以下步驟：

(12a)初始化，h₀(t)＝r_i-1(t)，j＝1；

(12b)根據信號h_j-1(t)的波形，找出h_j-1(t)的局部極大值點和局部極小值點的位置和振幅值，并采用邊界處理方法分別將所述局部極大值點和局部極小值點向兩邊延拓1-2個極值點；

(12c)利用差值方法對h_j-1(t)的局部極小值點進行差值，得到h_j-1(t)的下包絡線；對h_j-1(t)的局部極大值點進行差值，得到h_j-1(t)的上包絡線；

(12d)計算步驟(12c)得到的上包絡線和下包絡線的平均值m_j-1(t)；

(12e)做減法：h_j(t)＝h_j-1(t)-m_j-1(t)；

(12f)如果滿足終止條件，則令c_i(t)＝h_j(t)，然后轉入步驟(13)；否則，j＝j+1，轉到(12b)；

(13)求剩余信號：r_i(t)＝r_i-1(t)-c_i(t)；

(14)判斷r_i(t)的極值點的個數是否仍然超過兩個，如果是，則i＝i+1，轉到步驟(12)，如果否，則分解結束，r_i(t)即為剩余分量。

3.根據權利要求2所述的高精度的時頻分析方法，其特征在于：所述步驟(2)是這樣實現的：首先進行MP分解，即搜索組成一個IMF分量的時頻原子，然后計算每個時頻原子的時頻譜，最后將所有時頻原子的時頻譜相疊加便得到該IMF分量的時頻譜，具體包括以下步驟：

(21)初始化，y_j(t)＝c_i(t)，令j＝1；

(22)對y_j(t)進行希爾伯特變換，生成復信號，然后分別求解復信號的瞬時振幅、瞬時頻率和瞬時相位；其中u_n為瞬時振幅最大值對應的時間；f_n為該時間對應的瞬時頻率；φ_n為該時間對應的瞬時相位；

在一組固定的u_n、f_n和φ_n情況下，通過計算最優化公式得到尺度σ_n；其中D＝{g_r(t)}_r∈Γ為時頻原子字典，是函數R⁽ⁿ⁾_s和的內積，

(23)利用所述最優化公式在局域內尋找r_n＝{u_n，σ_n，f_n，φ_n}的最優值，即公式達到最大時，對應的一組參數便是最優的r_n；搜索范圍為[r_n-Δr，r_n+Δr]，其中Δr＝(Δu，Δσ，Δf，Δφ)，Δu為時間偏移量、Δσ為尺度偏移量、Δf為頻率偏移量、Δφ為相位偏移量；

(24)在上面兩步的基礎上，便可以預測到最優的時頻原子的振幅為a_n，即然后計算剩余信號令j＝j+1，重復迭代步驟(22)到(24)N次，直到剩余量y_n(t)的最大能量小于原始信號最大能量的10％或更低，得到該IMF分量的N個時頻原子，y_n(t)可視為IMF分量c_i(t)的噪音部分；

(25)利用WVD分別計算所述N個時頻原子的時頻譜，然后將所述N個時頻原子的時頻譜疊加起來，便得到該IMF分量的時頻譜；

(26)對每個IMF分量進行步驟(21)至(25)的處理得到每個IMF分量的時頻譜。