趙航　陶重陽(yáng)　李高磊

【摘要】 由于傳統(tǒng)時(shí)頻分析方法的水下目標(biāo)特征提取受到一定的制約，為解決之一問(wèn)題，采用希爾伯特黃變換的方法可進(jìn)行水下目標(biāo)特征的提取，結(jié)果說(shuō)明，希爾伯特黃變換方法對(duì)于信號(hào)的時(shí)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(hào)的分析。

【關(guān)鍵詞】 特征提取 希爾伯特黃變換 應(yīng)用

一、水下目標(biāo)特征提取中希爾伯特黃變換方法的應(yīng)用

希爾伯特黃變換方法是一種新型的時(shí)頻分析方法，運(yùn)用希爾伯特黃變換方法可以進(jìn)行處理非平穩(wěn)信號(hào)，正是基于這種獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，希爾伯特黃變換方法在信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛推廣和應(yīng)用。

如何將信號(hào)分解成一些固有的模態(tài)函數(shù)的組合，這就運(yùn)用到希爾伯特黃變換方法中的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解就是要先找到信號(hào)的極值點(diǎn)，然后將上下極值點(diǎn)用包絡(luò)線連接起來(lái)，也就是K1和K2，先算出上下包絡(luò)線的均值，這里用M1進(jìn)行表示：

（5）

其中，在公式（5）中，Gi代表可進(jìn)行希爾伯特黃變換的固有模態(tài)函數(shù)分量，由于無(wú)法進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解分量Rn本身的頻率很低，可以將它看作信號(hào)宏觀趨勢(shì)項(xiàng)。然后利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法，對(duì)所有固有模態(tài)函數(shù)分量進(jìn)行希爾伯特黃變換方法內(nèi)容中的希爾伯特譜分析，算出各個(gè)分量的瞬時(shí)幅度和瞬時(shí)相位，這樣才能得出瞬時(shí)頻率，根據(jù)所算出的瞬時(shí)幅度，瞬時(shí)相位和瞬時(shí)頻率，畫出希爾伯特譜。為了描述信號(hào)時(shí)頻的特性，引入了希爾伯特邊際譜，也就是希爾伯特在時(shí)域上的積分。

二、水下目標(biāo)特征提取中希爾伯特黃變換方法的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)對(duì)希爾伯特黃變換算法的詳細(xì)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(shì)：首先，希爾伯特黃變換方法解決了在非穩(wěn)態(tài)信號(hào)下的分析難題，有效減小了模態(tài)混疊的現(xiàn)象產(chǎn)生，適合突變信號(hào)。 其次，希爾伯特黃變換方法是一種整體的分解過(guò)程，這主要是由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的過(guò)程中對(duì)整個(gè)時(shí)域信號(hào)的進(jìn)行了分解，以局部極值為基礎(chǔ)所及進(jìn)行的計(jì)算和分析。再次，經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得。所以，長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)了獨(dú)自適應(yīng)基底的分解。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，運(yùn)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(biāo)特征，同時(shí)能夠分辨出目標(biāo)信號(hào)和混響，這主要因?yàn)閼?yīng)用希爾伯特黃變換的水下目標(biāo)特征提取，具有高分辨的性能，同時(shí)針對(duì)同種目標(biāo)的分析結(jié)果也具有穩(wěn)定性。所以，希爾伯特黃變換方法在信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛推廣和應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

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