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        水下目標特征提取中希爾伯特黃變換方法的應用

        2014-07-29 05:09:54趙航陶重陽李高磊
        中國新通信 2014年7期
        關鍵詞:特征提取應用

        趙航 陶重陽 李高磊

        【摘要】 由于傳統(tǒng)時頻分析方法的水下目標特征提取受到一定的制約,為解決之一問題,采用希爾伯特黃變換的方法可進行水下目標特征的提取,結果說明,希爾伯特黃變換方法對于信號的時頻特性具有較高的分辨能力,其比較適用于水聲平穩(wěn)信號的分析。

        【關鍵詞】 特征提取 希爾伯特黃變換 應用

        一、水下目標特征提取中希爾伯特黃變換方法的應用

        希爾伯特黃變換方法是一種新型的時頻分析方法,運用希爾伯特黃變換方法可以進行處理非平穩(wěn)信號,正是基于這種獨特的優(yōu)勢,希爾伯特黃變換方法在信號處理領域得到廣泛推廣和應用。

        如何將信號分解成一些固有的模態(tài)函數(shù)的組合,這就運用到希爾伯特黃變換方法中的經(jīng)驗模態(tài)分解,經(jīng)驗模態(tài)分解就是要先找到信號的極值點,然后將上下極值點用包絡線連接起來,也就是K1和K2,先算出上下包絡線的均值,這里用M1進行表示:

        (5)

        其中,在公式(5)中,Gi代表可進行希爾伯特黃變換的固有模態(tài)函數(shù)分量,由于無法進行經(jīng)驗模態(tài)分解分量Rn本身的頻率很低,可以將它看作信號宏觀趨勢項。然后利用經(jīng)驗模態(tài)分解法,對所有固有模態(tài)函數(shù)分量進行希爾伯特黃變換方法內容中的希爾伯特譜分析,算出各個分量的瞬時幅度和瞬時相位,這樣才能得出瞬時頻率,根據(jù)所算出的瞬時幅度,瞬時相位和瞬時頻率,畫出希爾伯特譜。為了描述信號時頻的特性,引入了希爾伯特邊際譜,也就是希爾伯特在時域上的積分。

        二、水下目標特征提取中希爾伯特黃變換方法的優(yōu)勢

        通過對希爾伯特黃變換算法的詳細分析,我們就可以發(fā)現(xiàn)希爾伯特黃變換算法有許多優(yōu)勢:首先,希爾伯特黃變換方法解決了在非穩(wěn)態(tài)信號下的分析難題,有效減小了模態(tài)混疊的現(xiàn)象產生,適合突變信號。 其次,希爾伯特黃變換方法是一種整體的分解過程,這主要是由于經(jīng)驗模態(tài)分解的過程中對整個時域信號的進行了分解,以局部極值為基礎所及進行的計算和分析。再次,經(jīng)驗模態(tài)分解具有完備性和近似性的正交性。有公式(5)可以得出其完備性,而近似性則是根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)所得。所以,長數(shù)據(jù)的固有模態(tài)函數(shù),其模態(tài)之間的泄露不能大于1%。最后,希爾伯特黃變換算法不再依賴基底的分解,實現(xiàn)了獨自適應基底的分解。

        三、結語

        綜上所述,運用希爾伯特黃變換算法能夠更有效的提取水下靜止的小目標特征,同時能夠分辨出目標信號和混響,這主要因為應用希爾伯特黃變換的水下目標特征提取,具有高分辨的性能,同時針對同種目標的分析結果也具有穩(wěn)定性。所以,希爾伯特黃變換方法在信號處理領域得到廣泛推廣和應用。

        參 考 文 獻

        [1] 李秀坤,謝磊,秦宇. 應用希爾伯特黃變換的水下目標特征提取[J]. 哈爾濱工程大學學報,2009,(5):542-546

        [2] 賴思邈,張效民,曹丕. HHT在水下目標信號特征提取中的應用[J]. 電聲技術,2009,(6):36-40

        [3] 李秀坤,李婷婷,夏峙. 水下目標特性特征提取及其融合[J]. 哈爾濱工程大學學報,,2010,(7):903-908

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