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经验模态分解和各种进化及变种 EMD,EEMD,CEEMD,CEEMDAN,ESMD等简要介绍(经验模态分解和变分模态分解)

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经验模态分解和各种进化及变种 EMD,EEMD,CEEMD,CEEMDAN,ESMD等简要介绍

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EMD是时频分析常用的一种信号处理方式,EMD经过发展到现在也有很多不同的发展,本文总结了已知的各种优化和变种。

分类:

EMD(经验模态分解):基本模态分解 EEMD(集合经验模态分解):EMD+白噪声 CEEMD(互补集合经验模态分解):加正负成对的辅助白噪声 CEEMDAN(完全自适应噪声集合经验模态分解):分解过程加白噪声经EMD分解得到的各阶IMF分量 ESMD(极点对称模态分解):外部包络线插值改内部极点对称插值 VMD(变分模态分解): 可将时间序列数据分解为一系列具有有限带宽的本征模态函数(IMF),可自适应更新各IMF的最优中心频率和带宽。 LMD(局域均值分解):PF 分量分解,采用平滑处理的方法形成局部均值函数和局域包络函数,因此可以避免 EMD 方法中采用三次样条函数形成上下包络线时产生的过包络、欠包络现象。 RLMD(鲁棒性局部均值分解):可以处理LMD中的边界条件、包络估计和筛选停止准则

EMD(经验模态分解):经验模态分解和各种进化及变种 EMD,EEMD,CEEMD,CEEMDAN,ESMD等简要介绍(经验模态分解和变分模态分解)

EMD在非线性非平稳信号分析中具有显著优势。与传统时频分析技术相比,EMD无需选择基函数,其分解基于信号本身极值点的分布。 例如:

EMD方法适用信号范围广泛,无需设定基函数,克服了小波变换中基函数无自适应性的问题。但是利用EMD方法有两个缺陷:

1 . 模态混叠现象 用EMD分解得到的IMF存在模态混叠,有下列情况之一可以称为模态混叠: ①在同一个IMF分量中,存在尺度分布范围很宽却又各不相同的信号 ②在不同的IMF分量中,存在着尺度相近的信号

2.端点效应 端点效应由两种情形造成的: ①在三次样条拟合中产生 ②在Hilbert变换中产生,导致信号开始之前和结尾之后没有样本被考虑

EEMD(集合经验模态分解):

利用EMD滤波器组行为及白噪声频谱均匀分布的统计特性,使Sifting过程信号极值点分布更趋匀称,有效抑制由间歇性高频分量等因素造成的模态混叠。

EEMD方法的本质是一种叠加高斯白噪声的多次经验模态分解(EMD),利用了高斯白噪声具有频率均匀分布的统计特性,通过每次加入同等幅值的不同白噪声来改变信号的极值点特性,之后对多次EMD得到的相应IMF进行总体平均来抵消加入的白噪声,从而有效抑制模态混叠的产生。

CEEMD(互补集合经验模态分解):

向原始信号中加入正负成对的辅助白噪声,在集合平均时相消,能有效提高分解效率,克服EEMD重构误差大、分解完备性差的问题。 优点有:

集总平均次数会减少,从百量级减小到几十的量级。重建后的信号噪
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