论文摘要
希尔伯特—黄变换(HHT)是上世纪末Huang等人首次提出的一种新的信号分析理论。它通过EMD分解将信号分解成有限数目的IMF信号并对每个IMF进行Hilbert变换就可以获得有意义的瞬时频率,从而给出频率变化的精确表达。HHT自适应地利用了信号的局部信息,获得信号某一时刻的瞬时状态。将希尔伯特黄变换与矢量信号处理相结合应用到水声领域,称之为矢量希尔伯特黄变换。矢量HHT的方法能更好分离不同目标的信号,尤其是非线性、非平稳信号。由于实际信号大多数是非线性、非平稳的,因此矢量HHT对于实际信号处理有较好的效果。目前我国在此领域的研究多集中于理论分析和算法研究,希尔伯特黄变换工程应用的实时实现相对滞后,而实时数字信号处理是现代信号处理系统中的重要组成部分。鉴于此本文将以由多片DSP构成高速互连结构作为主要信号处理平台,将其应用于HHT信号处理领域,实时实现矢量HHT,对于提高系统的整体性能、推动HHT算法的工程实现研究都具有重要意义。本文首先详细论述了希尔伯特—黄变换时频分析方法的思想及实现方法,并对其中的相关问题进行了仿真研究。其次为了解决矢量希尔伯特—黄变换实际应用时的实时运算问题,对矢量HHT算法进行了实时运算的改进,包括对筛选法,曲线拟合、边界处理和终止条件等方面的改进。改进折衷了性能和速度二者的关系,使得改进后的算法计算量大大减少了,而性能基本保持不变,为矢量希尔伯特—黄变换的实际运用打下了坚实的基础。最后将软件算法在硬件并行信号处理板上实现。综合考虑了运算量、存储量及数据传输量等三方面因素,合理地分配了各信号处理单元的任务、各存储单元的存储数据及各通路所要传输的数据,经计算完全能够实现,并进行了CCS的仿真及各个功能模块的实际调试,证明各部分设计切实可行,达到实时运算需求。