本发明涉及一种处理非线性、非稳态及直接利用环境激励下的结构振动响应进行信号分析和结构模态参数识别的技术，特别是一种基于改进EMD和ARMA模型的结构响应分析方法，该方法首先应用改进EMD得到信号的本征模函数(IMFs)组，然后利用NExT技术将IMFs转化为呈自由衰减变化的互相关函数，接着将其作为输入数据，应用时间序列法ARMA模型识别结构的模态参数，可用于土木工程、航空航天、自动控制、机械工程、桥梁工程、水利工程等领域的信号处理和模态参数识别，具有提高数据的信噪比和抗干扰能力，模态参数识别更加准确的特点。