[發明專利]一種簡化S變換的時頻譜分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110408929.8
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113092850B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 李建閩;張旭輝;曹遠遠;林海軍;盧笑;楊宇祥;李仲陽;汪魯才;張甫
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R23/16;G01R23/167
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1.一種簡化S變換的時頻譜分析方法，其特征在于實施步驟包括：

1)對原始信號進行濾波和A/D轉換并得到數字采樣序列；

2)通過連續頻率上的跨度之差和信號的采樣間隔計算關鍵頻率點；

3)通過簡化S變換來得到信號的時頻譜；

4)依據信號頻譜分布在-3σ～+3σ區域數據來選擇需要計算的采樣數據；

5)根據關鍵頻率點和插值方法計算原始信號的參數信息。

2.根據權利要求1所述的簡化S變換的時頻譜分析方法，其特征在于，步驟1)的詳細步驟包括：

1.1)要防止原始信號的頻譜混疊和工頻干擾，模擬信號需先通過預濾波后再被送入ADC；

1.2)ADC采用固定的采樣率f_s對模擬信號進行采樣并將轉換完成的數字采樣序列發送至DSP中。

3.根據權利要求1所述的簡化S變換進行譜線分析方法，其特征在于，步驟2)的詳細步驟包括：

2.1)構造一寬度可調的高斯窗數如下式所示：

上式中，t為時間；f為頻率；σ為標準差；

2.2)S變換(S transform，ST)的表達式如下式所示：

上式中，τ為位置參數；h(t)為語音信號；

將前述寬度可調的高斯窗數代入上式可得ST的時頻域表達式如下式所示：

用S(τ_K，f)表示時刻τ_K處的局部頻譜線；

2.3)ST的離散表達式如下式所示：

上式中，N為采樣點數；T為采樣周期；h(KT)為離散時間采樣序列，可由h(t)經時間間隔T采樣得到。

4.根據權利要求1所述的簡化S變換的時頻譜分析方法，其特征在于，步驟3)的詳細步驟包括：

3.1)每個v_n代表h(KT)隨著時間的離散正負頻率分量，其中，n＝0，1，2...，N-1，s[n，j]和v_n可互換使用，且每一個v_n都要經過g_n進行計算，并從零頻率的v₀開始計算；

3.2)通過檢測信號頻譜分布在中-3σ～+3σ區域中的采樣數據，其中，每一段頻譜間隔為6σ/f_n，每個頻率v_n通過其相對應的高斯窗g_n計算得到，若高斯窗口g_n跨越的樣本與高斯窗口g_n-1跨越的樣本數量不同，則計算出頻率v_n，否則將跳過v_n，重復整個計算過程直至采樣序列結束；

3.3)簡化S變換的時頻譜與原始ST時頻譜相比，經簡化S變換輸出的時頻譜存在未計算的信號間隙，故通過最小二乘法對該部分數據進行擬合以得到期望計算的信號時頻譜。