基于迭代瞬时频率细化和指数加权重排的改进型多同步挤压提取变换及时频聚集性评估(MATLAB)

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算法提出了一种改进型多同步挤压提取变换,在传统同步挤压变换基础上,首先通过多次迭代递归地细化瞬时频率估计,然后利用细化后的瞬时频率,结合与频率偏差呈指数衰减的加权系数对 STFT 系数进行能量重分配,从而在时频平面上获得极高的能量聚集度;同时引入 Rényi 熵作为定量评价指标,以衡量时频表示的稀疏性和能量集中程度。通过对电压暂升(含谐波)信号和蝙蝠回声信号(含噪与不含噪)的实验对比 STFT、SST、MSST、IMSST、MSSET 及 IMSSET,结果表明 IMSSET 能够显著降低 Rényi 熵值,提升时频可读性和抗噪性能。

算法步骤

参数初始化:将输入信号转换为列向量,设定高斯窗长度、瞬时频率迭代次数及 Rényi 熵阶数 α。

高斯窗构造:生成奇数长度的对称高斯窗,并进行能量归一化。

短时傅里叶变换:对每个时间点截取信号段,加窗后进行快速傅里叶变换,保留正频率部分,得到 STFT 时频矩阵。

初始瞬时频率估计:对 STFT 每个时频点的相位沿时间轴解卷绕并求差分,得到初始瞬时频率矩阵。

迭代细化瞬时频率:多次循环,对每个时频点,将其瞬时频率取整后作为索引,用该索引处的瞬时频率值(或与当前值的平均)更新当前瞬时频率,实现频率估计的递归平滑。

能量重分配:利用最终细化的瞬时频率,将每个 STFT 系数乘以与频率偏差相关的指数权重后,累加到目标时频位置(IMSSET 特有加权步骤)。

归一化与熵计算:对时频表示进行能量归一化,转化为概率分布后,按 Rényi 熵公式计算熵值,用于定量评价时频聚集性能。

 

 

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