[发明专利]一种基于改进窗函数的S变换时频分析方法

权利要求书

1.一种基于改进窗函数的S变换时频分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对输入信号进行时域采样，获得信号的离散序列；

步骤2、对所述离散序列进行FFT变换，获得信号频谱并对其进行周期延拓处理；

步骤3、根据所述信号频谱和高斯窗函数，构造新的窗函数；

步骤3-1、确定尺度因子的参数，所述参数包括p、q、A、最大值、最小值，具体为：

(1)确定频窗长度取值范围[Δf_min,Δf_max]，其中Δf_min为最小频窗长度，Δf_max为最大频窗长度，之后通过不等式确定参数p、q各自的取值范围,所述不等式为：

式中，f_m为最大分析频率；

在p、q各自的取值范围中随机选取p、q的值；

(2)A的取值为87.6；

(3)分析频率f＝f_s、f＝0时分别取得尺度因子的最大、最小值；

步骤3-2、将步骤3-1确定的尺度因子的参数代入尺度因子公式获得尺度因子，尺度因子的公式为：

步骤3-3、将尺度因子代入高斯窗函数构造新的窗函数为：

步骤4、根据所述周期延拓后的信号频谱和新的窗函数获取输入信号的时频谱，完成S变换时频分析。

2.根据权利要求1所述的基于改进窗函数的S变换时频分析方法，其特征在于，步骤1所述对输入信号进行时域采样，获得信号的离散序列，具体为：

采用奈奎斯特采样频率对输入信号进行时域采样，采样频率为f_s，采样时间间隔为采样点数为其中T为信号时长；

获得信号的离散序列为：h[nT_s]，其中n为第n个采样点，且其取值为n＝1,2,3,…,N。

3.根据权利要求1所述的基于改进窗函数的S变换时频分析方法，其特征在于，步骤2对所述离散序列进行FFT变换，获得信号频谱并对其进行周期延拓处理，具体为：

步骤2-1、对离散序列h[nT_s]进行FFT变换,获得信号频谱为其中n'的取值为n'＝0,1,2,…,N-1；

步骤2-2、对信号频谱进行周期延拓处理，获得周期延拓后的信号频谱为其中m'＝0,1,2,…N-1。

4.根据权利要求1所述的基于改进窗函数的S变换时频分析方法，其特征在于，步骤4根据所述周期延拓后的信号频谱和新的窗函数获取输入信号的时频谱，具体为：

以n'＝0开始执行下述步骤：

步骤4-1、确定频率点为并对所述新的窗函数进行FFT变换，获得窗函数的频谱为：

步骤4-2、将周期延拓后的信号频谱与窗函数的频谱G(m',n')相乘，并进行傅立叶逆变换；

步骤4-3、判断n'是否大于等于N-1，若是，则输出时频谱并执行步骤4-4；若否，则将n'递增1并重复执行步骤4-1～步骤4-3；

步骤4-4、判断所述时频谱的分辨率是否满足预设的高分辨率要求，若满足，则完成S变换时频分析；若不满足，重复步骤3、步骤4直至时频谱的分辨率满足预设的高分辨率要求，输出时频谱，完成S变换时频分析。

5.根据权利要求1所述的基于改进窗函数的S变换时频分析方法，其特征在于，步骤3-1中所述最大分析频率f_m的取值为