MATLAB环境下一种改进的瞬时频率（IF）估计方法

相对于频率成分单一、周期性强的平稳信号来说，具有非平稳、非周期、非可积特性的非平稳信号更普遍地存在于自然界中。调频信号作为非平稳信号的一种，由于其频率时变、距离分辨率高、截获率低等特性，被广泛应用于雷达、地震勘测等领域。调频信号最显著的特点为其频率的时变特性。早期的信号研究领域中，频率的提出，是用于描述信号具有周期性特征的概念，其定义并不符合描述调频信号特征参数的要求，为了描述非平稳信号在某一时刻的瞬态特征，随后提出了瞬时频率IF的概念。

在地质学领域中，对于地震信号瞬时频率的监控，可用于震点预测；在电气工程领域，瞬时频率常用于预判电力系统发生故障的时间和类型；在医学信号处理中，瞬时频率可用来分析脑电图信号，测定大脑正在进行何种活动。由于瞬时频率估计在信号处理领域中的广泛应用，对于其相关频率估计方法的研究是各个领域中的焦点。

瞬时频率估计算法发展至今，已针对许多不同使用场景发展出适合的瞬时频率估计算法。较为常见的算法有，相位法、过零检测法及谱峰检测法等。相位法是一种计算过程较简单的经典瞬时频率估计算法，它利用信号的相位分量计算瞬时频率，其算法主要有相位差分法、相位建模法等。相位差分法计算较简单，抗噪能力较差，是一种比较简单的瞬时频率估算方法。

相位差分法适合具有线性相位的缓变非平稳信号的分析，对于相位变化非线性的非平稳信号，相位建模法准确度较高，在计算单分量信号的瞬时频率时有较高准确度，抗噪较能力强。但由于相位建模法计算量大，这种方法并不适合对实时性要求比较高的频率估计场合。

过零检测法的中心思想是，统计信号波形在各个过零点的时刻间隔大小，由此估算信号的频率。过零点法属于信号调制分析领域的范畴，结合实际来看，信号的零点就是在电路信号测量中，信号波形穿过零电平的点，在信号包络不发生改变的条件下，信号的相位改变即会引起过零点现象。信号的过零点现象可以反映信号的相位变化信息，通过相位与频率之间的换算关系，即可得信号频率的变化特征。过零检测法较为适合对单分量非平稳信号的分析，且该方法具有分析脉内调制特征的能力，在雷达信号处理中有广泛的应用。

为此，提出一种改进的瞬时频率（IF）估计方法，该方法基于相位解调原理和联合时频分析，可迁移至金融时间序列，地震/微震信号，机械振动信号，声发射信号，电压/电流信号，语音信号，声信号，生理信号（ECG,EEG,EMG）等信号。

部分代码如下：

x=x(:)';
N=length(x);
df=fs/N;win=win*fs;
step=round((100-overlap)*win/100);n_steps=floor((N-win)/step);x=x(1:(n_steps*step)+win);
h=waitbar(0,'please wait...');stft=zeros(n_steps,win/2+1);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%WINDOW SELECTION%%%%%%%%%%%%%%%if win_type == 0window=ones(1,win)';
elseif win_type == 1window=hann(win);
elseif win_type == 2window=hamming(win);
elseif win_type == 3window=gausswin(win);
elsedisp('nieprawid硂wy typ okna');
end

出图如下：

工学博士，担任《Mechanical System and Signal Processing》审稿专家，担任《中国电机工程学报》优秀审稿专家，《控制与决策》，《系统工程与电子技术》，《电力系统保护与控制》，《宇航学报》等EI期刊审稿专家，担任《计算机科学》，《电子器件》 ， 《现代制造过程》 ，《电源学报》，《船舶工程》 ，《轴承》 ，《工矿自动化》 ，《重庆理工大学学报》 ，《噪声与振动控制》 ，《机械传动》 ，《机械强度》 ，《机械科学与技术》 ，《机床与液压》，《声学技术》，《应用声学》，《石油机械》，《西安工业大学学报》等中文核心审稿专家。

擅长领域：现代信号处理，机器学习，深度学习，数字孪生，时间序列分析，设备缺陷检测、设备异常检测、设备智能故障诊断与健康管理PHM等。