python希尔伯特黄变换

希尔伯特-黄变换（Hilbert–Huang transform，HHT）是一种用于分析非平稳信号的方法，它由黄鸿钧和希尔伯特共同提出。该方法通过将信号分解为一组固有模态函数（Intrinsic Mode Functions，IMF）和一个残差项，然后对每个IMF进行希尔伯特变换，得到其具有时间与频率信息的解析信号。最后将每个IMF的解析信号相加，得到原始信号的希尔伯特谱能量密度谱。

在Python中，可以使用PyHHT库来实现希尔伯特-黄变换。该库提供了一个名为HilbertHuangTransform的类，可以使用该类中的函数来分解信号并计算希尔伯特谱能量密度谱。以下是一个简单的示例代码，展示了如何使用PyHHT库来对信号进行希尔伯特-黄变换：

import numpy as np
from PyHHT import EMD, Hilbert

# 创建一个简单的非平稳信号
t = np.linspace(0, 1, 1000)
s = np.sin(2 * np.pi * 10 * t) * np.exp(-t * 5)

# 对信号进行EMD分解
decomposer = EMD(s)
imfs = decomposer.decompose()

# 对每个IMF进行希尔伯特变换，并计算希尔伯特谱能量密度谱
hilbert = Hilbert()
hht = np.zeros_like(t)
for imf in imfs:
    analytic_signal = hilbert(imf)
    instantaneous_frequency = np.imag(np.log(analytic_signal))
    hht += np.abs(analytic_signal) ** 2 - instantaneous_frequency ** 2

# 绘制希尔伯特谱能量密度谱
import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot(t, hht)
plt.title('Hilbert-Huang transform')
plt.xlabel('time')
plt.ylabel('energy density')
plt.show()

该代码将创建一个简单的非平稳信号，并使用PyHHT库中的EMD函数对其进行分解。然后，对每个IMF使用PyHHT库中的Hilbert函数进行希尔伯特变换，以计算其解析信号和瞬时频率。最后，将每个IMF的解析信号的模平方值减去瞬时频率的平方，得到希尔伯特谱能量密度谱，并使用Matplotlib库将其绘制出来。