南水北调西线工程调水区径流序列特性分析

应用重构相空间技术和混沌理论对月径流时间序列的特性进行了分析.以南水北调西线工程调水区主要河流附近的甘孜、朱巴等4个水文站月径流时间序列为对象,研究了嵌入相空间维数和关联维数之间的变化关系,得到了饱和关联维数和最小嵌入维数,结果表明:当最小嵌入维数超过6时,关联维数逐渐趋于稳定,即达到饱和,得到饱和关联维数在1.1～1.5之间,说明这些月径流序列可能具有混沌特性,这一研究结果为利用混沌理论来建立径流的预测模型提供了较为科学的依据.     

矿山爆破地震波混沌特征

为研究矿山爆破地震波传播过程中的混沌特性,运用相空间重构理论对距爆源不同距离处爆破地震波进行相空间重构,计算延迟时间和关联维数.研究结果表明:随着传播距离的增加,爆破地震波时间序列的关联维数呈线性递减并趋于稳定饱和值;关联维数越大,混沌特征越明显,爆破地震波时间序列的混沌性是其本质特征.     

福州市区降雨序列多时间尺度的混沌特征

利用多时间尺度(Δt=1,2,3,6月)对福州市区近60 a来降雨序列进行混沌分析,以相空间重构、相空间嵌入维数m、饱和关联维数D2、饱和关联维数D2与相空间嵌入维数m的比值和最大Lyapunov指数λ等参数揭示了福州市区降雨序列的混沌特征.结果表明:各种时间尺度的相空间重构m都为8、饱和关联维数D2分别为3.19,3.24,3.15和3.13,D2/m分别为0.400,0.405,0.394和0.391,最大Lyapunov数λ分别为0.33,0.50,0.34和0.25,体现了各种时间尺度下福州市降雨量存在着混沌现象;通过对比分析,得出以Δt=6时的时间尺度分析降雨序列的混沌特征较好.     

基于关联维的联合站月输量时间序列混沌特征识别

联合站输量受单井生产动态、前级运行效率、自身处理能力等多因素的影响,且输量变化一般具有高度的非线性.混沌对确定性系统的伪随机性,探索联合站输量时间序列是否具有混沌特征具有积极的意义.在相空间重构基础上,采用G-P算法提取中原油田某联合站60个月的月输量时间序列的关联维.研究发现,联合站输量时间序列饱和嵌入维和吸引子分数维分别为9和8.44,表明该联合站月输量变化具有混沌特征且该联合站系统模型化研究所需的最小变量数目为9,为系统数理模型建立,特别是人工神经网络预测模型的输入层节点数设置提供了参考.     

煤与瓦斯突出前瓦斯涌出动态混沌特性

为了分析煤与瓦斯突出前瓦斯涌出量时间序列的混沌动力学特征,对某矿突出前的瓦斯涌出量实测数据的时间序列进行了相空间重构,采用G-P算法计算了突出前瓦斯涌出量时间序列的饱和嵌入维数和关联维数,采用Wolf方法计算了最大Lyapunov指数。结果表明:突出前瓦斯涌出量时间序列是一混沌序列,具有混沌特性;对于研究的瓦斯涌出量时间序列,当嵌入空间维数m取6～7时,Lyapunov特征指数趋于稳定值0.074,即为最大Lyapunov指数LE1;可以应用混沌理论分析突出前瓦斯涌出量时间序列的非线性特征。为煤与瓦斯突出预测研究提供了一种新思路。     

云南西北部强震前地震活动空间关联维的降维过程

 采用标度变换法,对云南省西北部地区地震活动空间分布的关联维进行了计算,得到了云南西北部不同时段的地震活动空间分布关联维的等值线图.讨论了强震发生前后震中地区关联维演变过程和空间分布特征随时间变化,结果显示,M≥6.0强震发生前存在不同形式的降维过程.     

Rayleigh-Benard对流温度信号的混沌特性分析

为了揭示Rayleigh-Benard湍流存在的混沌特征,通过对Rayleigh-Benard对流温度信号的时间序列分析,研究了混沌特性随测量点变化的规律.采用G-P算法和小数据法分别得到了描述序列混沌特性的关联维、最大Lyapunov指数及Kolmogorov熵特征参数,证实了高Ra数下Rayleigh-Benard...     

短角幽天牛成虫林间种群数量的混沌特性

根据混沌理论,分别采用功率谱分析法、关联维数和嵌入维数、最大Lyapunov指数和主分量分析法识别短角幽天牛成虫林间种群数量序列的混沌特性,将短角幽天牛成虫林间种群数量的一维时间序列拓展到多维相空间中去,得出主要的混沌特性指标.研究表明:不同的混沌判定方法结果均显示短角幽天牛林间种群数量序列具有混沌特征,属于混沌时间序列;在拓展的多维相空间中存在吸引子,并具有分维结构,当延迟时间 T=2、嵌入维数m=12时,对应的相空间中关联维数D=3.260 9,最大Lyapunov指数λ1=0.288 6.因此,短角幽天牛成虫林间种群数量一维时间序列存在混沌特性,可以用重构相空间方法对其进行预测.     

基于分形理论的地震信号空间序列分析

当把地震勘探信号各道间对应于同一时刻的数据序列看作是反映一定范围内地层及其地质参数的复杂函数时,便构成了地震勘探信号的空间序列.建立了地震信号空间序列的分形模型,将根据一维时间序列重建动力学系统的理论和时间序列关联维计算的G.P算法拓展到对地震信号空间序列的研究之中,提出了地震信号空间序列关联维的分析方法.仿真结果表明,利用分形分析结果的地震勘探信号空间序列分数维图,可将信噪比较低的地震勘探信号从强干扰噪声中分辨出来.     

九江年降水时间序列的混沌特性

针对近百年来九江年降水时间序列资料，应用分形理论，探讨了不同嵌入相空间下时间序列关联维的变化规律。计算得到了其饱和关联维数ｄ＝５．０８，最低嵌入维ｍ＝９以及Ｋｏｌｏｍｏｇｏｒｏｖ熵ｋ＝０．４５２。结果表明，九江年降水时间序列是一混沌序列。从而，为进一步建立年降水预测预报模型奠定了基础。     

一类二维差分方程中的混沌现象

主要研究了一个二维差分方程——宿主-寄生物模型的混沌现象,通过分岔图、Lyapunov指数图、时间序列图和相图分析了该方程由周期运动到混沌运动的变化过程,发现该二维差分方程随参数变化表现出丰富的动力学行为,其混沌现象具有遍历性、非周期运动性、初值敏感性的特征。     

基于替代数据法的齿轮信号的混沌识别

替代数据法是准确判定时间序列是否具有混沌特征的一种有效方法,该方法不仅能很好地重构原始时间序列的特性,而且能避免直接识别混沌方法的局限性.应用替代数据法,以关联维数作为混沌判据,对故障齿轮信号进行了混沌特性判别.结果表明,齿轮故障信号存在混沌特征,替代数据法能对其进行准确识别.     

基于混沌理论的地下水埋深序列分析

松嫩平原是中国重要的商品粮生产基地,水资源贫乏是制约其发展的重要原因。由于其供水源主要是地下水资源,加强地下水的利用规划显得十分迫切。对于复杂的非线性地下水系统,应用混沌理论,从地下水埋深的时间序列出发,通过计算延迟时间和嵌入维数进行相空间重构,然后应用饱和关联维数法和Poincare截面法进行分析,发现松嫩平原地下水埋深序列存在明显的混沌特征。     

一个经济时间序列的混沌特性研究

为了找出经济波动的内在动态特征,采用非线性的分析方法探讨了某市用电量波动中存在混沌动态特性的可能性.以实测经济时间序列为研究对象,以某市近年来的实际用电量数据为基础,利用相空间重构技术、幅值谱分析、庞加莱截面等方法分析其内在特性,并计算其关联分维,得出其饱和嵌入维数为7,关联分维约为0.834,初步判定该市用电量是混沌的.从理论上证明了该市用电负荷具有严格混沌动态特性,从而为今后的深入预测研究提供了混沌理论基础.     

东江流域降水时间序列的混沌特征分析

以广东省东江流域月降雨序列为例,在介绍相空间重构原理的基础上,探讨了混沌分析的主要定量指标:饱和关联维数D2和最大Lyapunov指数λ。得到该时间序列的饱和关联维数D2=3.93,最小嵌入维数m=8,最佳嵌入滞时τ=3个月,最大Lyapunov指数λ=0.253。并且采用主分量方法进一步验证了该序列具有混沌特性,指出该序列的预测时限不应超过4个月,对此结论则用ARMA(p,q)模型作了验证,为东江流域月降雨预测提供了较为科学的依据。     

一种基于小波包变换的关联维数计算方法

为了方便、快速和有效地从时间序列信号中提取关联维数,提出了一种利用非线性时间序列的小波包变换模数代替混沌信号本身,在m维相空间中计算其关联维数的方法.用具体实例进行了仿真验算和噪声分析.结果表明,算法准确、可靠,可以有效克服采样过程中噪声对信号的干扰.     

混沌时间序列拟随机性的一种解释

为"混沌时间序列具有拟随机性"的论点给出了时间序列方面的案例解释.采用自功率谱密度函数、符号序列直方图及其Shannon熵、重构相空间维数(符号序列长度)等几个时间序列特征,比较随机数据与混沌数据的差异.结果表明,对于自功率谱密度函数和符号序列直方图及其Shannon熵,随机数据与混沌数据之间特征相近.对于重构相空间维数(符号序列长度),随机数据与混沌数据之间特征有差异.故此,论证了混沌时间序列具有拟随机性的性质.     

DNA序列的非线性分析

以10条真菌DNA序列为原始数据,根据序列CGR游走点的弧度值将DNA序列转换成相应的时间序列.对转换后的时间序列进行多重分形Hurst分析,10条DNA序列均具有长期记忆性;通过对表征系统混沌性质的3个统计特征量:关联维数、Kolmogorov熵和最大lyapunov指数的分析表明,10条DNA序列均呈现出混沌特性,说明DNA序列中的长期记忆性与混沌特性存在一定的对应关系.     

基于分形理论的地震信号空间序列分析

当把地震勘探信号各道间对应于同一时刻的数据序列看作是反映一定范围内地层及其地质参数的复杂函数时，便构成了地震勘探信号的空间序列．建立了地震信号空间序列的分形模型，将根据一维时间序列重建动力学系统的理论和时间序列关联维计算的G．P算法拓展到对地震信号空间序列的研究之中，提出了地震信号空间序列关联维的分析方法．仿真结果表明，利用分形分析结果的地震勘探信号空间序列分数维图，可将信噪比较低的地震勘探信号从强干扰噪声中分辨出来．     

关联维估计在舰船辐射噪声特征提取中的应用

为有效利用舰船辐射噪声的混沌特性,提取其混沌特征来对目标进行分类识别,采用了一种集相空间重构技术和关联维数拟合估计为一体的系统的特征提取方案,并成功应用于对舰船辐射噪声的特征提取.首先采用平均互信法和虚假最近邻点比例确定混沌时间序列相空间重构两个重要参数,给出了关联维数的计算方法,并提出用最小二乘曲线拟合,准确估计出关联维数结果.通过不同类别一定样本数量的实测数据计算它们的关联维特征参数,仿真结果表明该方法提取的特征参量具有很好的可分性,为下一步对舰船目标的分类识别打下基础.