基于matlab的Hilbert變換詳解

作為學習HHT的的第二部分抒线,第一部分emd分解可參見鏈接:

用matlab進行振動波形的emd分解

1驹愚、什么是希爾伯特變換

希爾伯特變換的物理意義十分簡單:把信號的所有頻率分量的相位推遲90度奴拦。因此又叫90°移相器厦凤,所以原始信號與它的希爾伯特變換構成正交副富蓄。

希爾伯特變換的數(shù)學表達

當然训挡,我知道大家最感興趣的是:把相位推遲90度有什么用?

答案是:希爾伯特變換可以用來做解調(diào)器鼻种,調(diào)幅反番、調(diào)頻都能解。

希爾伯特變換的直觀結果

2叉钥、希爾伯特變換能得到什么

我們構造一個信號 z(t)=x(t)+i*y(t)罢缸,將該圖像在三維空間中畫出來,如圖所示

信號的投影

補充:為什么通過瞬時相位求導可以定義為瞬時頻率:從信號投影來看可以建立時間t和一個角度的極坐標方程投队,所以單位時間角度的變化就是角速度祖能,而角速度與頻率成倒數(shù)。

希爾伯特變換的最佳應用場景為窄帶信號

這樣蛾洛,我們就利用希爾伯特變換從一個幅度养铸、頻率均被調(diào)制的調(diào)制波中把幅度、頻率都解調(diào)了出來轧膘。

3钞螟、matlab實際演示

3瞬屬性中的瞬時頻率,很明顯可以看出它有很多的"負頻率"谎碍!這很明顯是錯誤的鳞滨。

所以,直接根據(jù)"解析信號"算瞬時頻率是無意義的蟆淀!

所以拯啦,真正做3瞬屬性的分析澡匪,做原信號的"時頻譜"分析,我們用的是:

—— 希爾伯特-黃變換(HHT)褒链。HHT變換先將信號進行EMD分解唁情,得到的是各個不同尺度的分量,對每一個分量進行Hilbert變換后得到的是有實際意義的瞬時頻率甫匹。

舉例如下:

希爾伯特-黃變換最初的理論是采用emd的經(jīng)驗模態(tài)分解甸鸟,目前已經(jīng)改進到采用ceemdan的模態(tài)分解方式


參考資料

【1】https://www.zhihu.com/question/30372795? ?希爾伯特變換將信號表示為復解析信號的物理意義是什么?

【2】http://www.reibang.com/p/b591d95ae80b? ??一維離散希爾伯特變換實現(xiàn)與3瞬屬性

【3】http://www.reibang.com/p/3363abb64f32? ??離散數(shù)據(jù)希爾伯特-黃變換

【4】https://blog.csdn.net/yrlgg/article/details/79595859? ??傅里葉變換與希爾伯特變換

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