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分解的原理与算法

时间:2022-11-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:确定信号所有的局部极值点,然后用三次样条线将所有的局部极大值点连接起来形成上包络线。上下包络线的平均值记为m1,求出式中,x是原始信号,h1是原始信号与上下包络线平均值m1的差值,理想地,如果h1满足IMF的条件,那么h1就是x的第一个IMF分量。,cn分别代表信号从高到低不同频段的成分,每个频段所包含的频率成分是不相同的,并且会随着信号x的变化而变化。残余函数rn代表信号的平均趋势。

EMD方法的具体分解步骤如下:

(1)确定信号所有的局部极值点,然后用三次样条线将所有的局部极大值点连接起来形成上包络线。再用三次样条线将所有的局部极小值点连接起来形成下包络线,上、下包络线应该包络所有的数据点。上下包络线的平均值记为m1,求出

x(t)-m1=h1  (3-1)

式中,x(t)是原始信号,h1是原始信号与上下包络线平均值m1的差值,理想地,如果h1满足IMF的条件,那么h1就是x(t)的第一个IMF分量。

(2)如果h1不满足IMF的条件,把h1作为原始数据,重复步骤(1),得到上、下包络线的平均值m11,再判断h11=h1-m11是否满足IMF的条件,如不满足,则重复循环k次,得到h1(k-1)-m1k=h1k使得h1k满足IMF的条件。记c1=h1k,则c1为信号x(t)的第一个满足IMF条件的分量。

(3)将c1从x(t)中分离出来,得到

r1=x(t)-c1  (3-2)

将r1作为原始数据重复步骤(1)、(2),得到x(t)的第二个满足IMF条件的分量c2,重复循环n次,得到信号x(t)的n个满足IMF条件的分量,则有

当rn成为一个单调函数不能再从中提取满足IMF条件的分量时,循环结束。这样由式(3-2)、(3-3)得到

因此,可以把任何一个信号x(t)分解成n个基本模函数和一个残余分量之和,本征模分量c1,c2,…,cn分别代表信号从高到低不同频段的成分,每个频段所包含的频率成分是不相同的,并且会随着信号x(t)的变化而变化。残余函数rn代表信号的平均趋势。

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