本发明提供了一种基于单通道时空固有模态分解的轴承故障诊断方法，包括通过单通道信号采集器采集一维信号进行分析以获得模态变量；对模态变量进行筛选以组成新的多通道信号；对多通道信号进行分析以获得混合矩阵B；选取初始相位函数对混合矩阵B中的部分还原源信号进行分解以获得未混合信号；以及对未混合信号进行频域分析、包络谱分析以获得混合特征及故障冲击特征。该方法能从单通道信号中分解出转频特征和冲击特征。在处理高噪声的仿真信号时，相比于传统变分模态分解能分离出相关系数更大的源信号成分以及峭度更大的冲击成分。