High-Resolution Spectrograms

Milton J. Porsani

doi:10.1109/ojsp.2026.3739210

High-Resolution Spectrograms

2026-09-30

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DOI：10.1109/ojsp.2026.3739210

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我们提出了一种计算非平稳信号高分辨率频谱图（HRS）的两步方法。在第一步中，加权短时傅里叶变换使用一组对称、渐变的卷积算子对信号进行分解，希尔伯特变换将每个结果分量扩展到其解析形式。在第二步中，应用一次部分分式分解，对应于一阶预测误差算子，其单极点为一阶Burg反射系数。然后，最大熵自回归估计器给出滑动时间窗口内每个局部单色分量的瞬时频率。将每个分量的能量沿频率轴重新分配到极点位置，产生锐聚焦的能量轨迹，并显著提高时频分辨率。对所有重新分配的分量求和重构原始信号，确认了可逆性并实现了信号分离、去噪和特征提取。系统的敏感性分析表征了该方法的有效工作范围和参数权衡，定量评估表明其在多个信噪比水平下对白噪声、有色噪声和脉冲噪声具有鲁棒性。与现有高分辨率工具的对比基准测试显示其性能具有竞争力。该方法在合成信号上得到验证，包括交叉啁啾信号和包含平稳、调频、扫频和脉冲成分的多分量信号。随后将其应用于海洋地震道以及LIGO汉福德探测器记录的GW150914引力波信号，展示了其在各种信号类型和应用领域中的有效性。

Keyword:

Maximum-entropy methods

nonstationary signal analysis

signal reconstruction

short-term Fourier transforms

time-frequency analysis

High-Resolution Spectrograms

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