针对角度-时间谱(ATS)分析无法准确提取变转速下轴承故障特征的问题,提出基于改进ATS分析的滚动轴承故障特征提取方法。首先,通过分析信号的时频特性计算信号的三维ATS;然后,引入平均信息图,优选轴承故障特征频带;最后,以所选的频带为积分范围对三维ATS进行积分运算得到信号的改进ATS。试验表明,改进ATS分析方法能够准确分析故障阶次,反映变转速下轴承的故障特征。