针对传统时频分析方法能量发散导致的特征模糊问题，阐述能够处理强时变信号的高阶多次压缩变换。针对瞬态信号处理与特征提取问题，描述能够处理瞬态信号的二阶多次瞬时压缩变换。针对传统时频分析方法难以刻画信号微弱特征的问题，提出能够用于时变信号与频变信号处理的微弱特征增强算法。将所提出的时频分析方法用于上肢sEMG信号分析与动作模式识别应用中，利用时频分析技术获得信号频率成分随时间变化的特性，用以挖掘更多有关运动单元状态的信息。