基于EEMD和进化KPCR的复杂时间序列自适应预测建模

针对具有非线性、非平稳、多尺度特性的复杂时间序列, 提出一种基于集合经验模态分解（EEMD） 和进化核主成分回归（KPCR）的自适应预测建模方法. 首先运用能克服传统EMD算法中模态混叠现 象的EEMD算法, 按原始时间序列信号的构成特点将其分解到不同尺度, 然后对不同尺度序列采用 C-C方法重构相空间, 在相空间中运用基于混合核函数的KPCR方法构建预测函数. 同时, 针对不同 尺度序列预测模型的优选问题, 采用粒子群优化（PSO）算法在给定准则下自适应确定各项参数, 最后将不同尺度预测结果集成, 得到实际时间序列的预测值. 通过对国际原油价格的数据进行实 证预测分析, 表明了该方法能够在不同尺度对时间序列的变化趋势进行有效描述, 自适应获取优 化的预测模型. 与现有方法相比, 具有较强的自适应建模能力和较高的预测精度.     

基于EEMD-BP组合模型的区域海平面变化多尺度预测

海平面变化具有非线性、非平稳性以及多时间尺度变化特性,传统的基于时间序列的统计预测模型对于这种变化的预测存在较大局限性,预测结果不够理想.结合集合经验模式分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)与BP (back propagation)神经网络,本文提出一种改进的海平面变化多尺度预测方法——EEMD-BP组合模型.首先利用EEMD分解提取海平面变化序列中具有物理含义的信号并降低噪声影响,得到不同尺度的多个固有模式函数(intrinsic mode functions,IMFs),确定出海平面变化中隐含的周期及趋势;然后利用BP神经网络分别对不同尺度IMF分量建立预测模型分析其未来变化趋势,最后将各IMF分量的预测结果重构,得到海平面变化序列的最终预测值.结果显示:EEMD分解能有效提取海平面变化中隐含的多时间尺度信号,神经网络能较好地预测不同尺度海平面变化趋势.相对于直接利用BP神经网络进行预测(R=0.74,RMSE=37.51 mm,MAE=48.02 mm),EEMD-BP组合模型预测精度显著提高(R=0.88,RMSE=29.23 mm,MAE=37.50 mm).EEMD-BP组合模型首先对海平面变化序列进行平稳化、降噪等处理,再对分解后的不同尺度时间序列分别进行预测,能够有效提高预测精度,为区域海平面变化预测研究提供了一种新方法.     

基于模型集成的突发事件舆情分析与趋势预测研究

近年来,突发事件发生后,事件演进受网络舆情的影响越来越大,分析突发事件发生后网民情绪并进行预测,可为政府部门的应急管理和策略设计提供有效支撑,赢得宝贵的时间.本文提出了一个基于模型集成的微博情感分析与预测模型,对突发事件微博舆情进行情感分类与趋势预测.为了更准确地分析微博情感与未来走势,首先,利用多模型集成策略对突发事件相关的单条微博进行情感分析;接着,将单条微博情感进行集成,形成微博情感时间序列;再次,利用多模型集成思路对微博情感的未来走势进行预测;最后,通过实例验证提出方法的有效性.实证结果表明,集成模型较传统分类在微博情感分析上具有优势,集成模型较传统回归模型在微博情感走势预测同样具有明显优势,可以取得较高的预测精度.     

基于专家知识的模糊时间序列预测模型及应用

将投资专家的成功经验引入模糊时间序列模型,实现股票市场走势的多步预测。根据专家经验构造多个反映市场结构特征的变量并将其模糊化为模糊时间序列;建立具有多前件、高阶模糊关系的模糊时间序列预测模型;最后,将该模型用于股票指数预测。结果表明,与经典模糊时间序列模型相比,其预测精度有了较大提高。     

基于VMD的中国出口集装箱运价指数分析与组合预测

基于分解-重构-分项预测-集成思想,通过优选分解方法、优化重构方法、优选预测方法及合理选择集成方法等途径,构建了基于变分模态分解(VMD)的组合预测模型,对中国出口集装箱运价指数(CCFI)进行了预测,分析了CCFI波动特性及经济内涵.首先,选用VMD将运价指数序列分解为多个模态分量;其次,采用C值优化的FCM算法将模态分量重构为高、中、低频和趋势项,通过波动特性分析挖掘了重构项蕴含的短期市场不均衡因素、季节因素、重大事件及市场供需等经济内涵;再次,构建了基于数据特征分析的预测模型优选方法,进行了重构项预测;最后,将重构项预测值相加集成,分析了预测效果.实证结果表明,构建的组合模型预测效果优于BPNN、SVM、ARIMA等单一模型、EMD组合模型及未优化的VMD组合模型,较好地体现了CCFI外在波动特征与内在经济意义.     

基于小波和多维泰勒网动力学模型的金融时间序列预测

提出建立多维泰勒网动力学模型及参数辨识方法, 和基于小波多维泰勒网模型的金融时间序列预测方法. 利用Mallat算法将金融时间序列分解成一个低频信号和若干个高频信号; 对不同频率的时间序列建立多维泰勒网动力学模型; 通过共轭梯度法训练模型参数, 并进行预测; 将各模型的预测结果进行叠加, 得到原始序列的预测值. 实验结果表明, 这种金融时间序列预测方法具有较高的预测精度和预测方向正确率.     

基于多频组合模型的中国区域碳市场价格预测

新兴的中国区域性碳排放市场受到交易制度,异质环境,政策等因素的影响,使碳价呈现出非线性,非平稳,多频率等特征,风险较为突出.研究碳价的预测方法,有利于碳市场风险管理.传统的单一模型不能全面刻画碳价波动特征,论文构建多频率组合预测模型.运用极点对称模态分解方法将碳价时间序列分解为互不耦合的模态分量;将这些分量分为高,中,低频部分,分别选择适合三种不同频率模态下的预测方法NAR(non-linear autoregressive),WNN(wavelet neural network),SVM(support vector machine)确定其输入输出结构以分类预测;利用PSO-SVM集成碳价分类预测结果,发现:与NAR,WNN,SVM,GARCH等单模型相比,论文的多频率组合预测模型精度更高,是一种更为有效的碳价预测方法.     

基于误差修正与分解的区间值股价时间序列预测研究

与点值数据相比,区间数据更能够从全局上刻画股票市场的内在结构特征.然而,已有关于区间数据的预测研究只关注误差序列的单次预测或原始序列的预处理,并且所采用的方法通常不能充分地提取区间值股价时间序列的主要特征.因此,本文提出了对区间值股价时间序列进行预测的误差修正与分解方法.鉴于误差序列在组合预测模型中的作用,本文首先采用Ljung-Box检验和机器学习模型对原始序列产生的区间值误差序列进行检验和修正.接着,利用双变量经验模态分解技术将修正后的误差序列分解成多个本征模态函数(IMFs)和一个残差.随后,利用单个机器学习模型对除了IMF1分量外的各个IMFs分量和残差分别进行预测.最后,将原始序列和误差序列的预测值进行组件聚合,重构出区间值股票价格的预测值.进一步,在提出方法的基础上,本文构建了基于误差修正和分解的区间值股价预测模型,并利用真实的股票市场数据进行实证分析.实验结果表明,所提出的方法在预测精度方面明显优于一些传统方法.     

基于奇异事件特征聚类的时间序列符号化方法

提出一种基于小波的多尺度奇异事件特征提取方法,将时间序列分割为一系列具有独立趋势形态的事件子序列;对以变换参数表示的事件子序列的利用混合遗传聚类算法实现离散符号化,每一事件子序列以其所属类别标识,从而将连续数值域的时间序列转化为离散符号域的事件序列。方法用于对非平稳金融时间序列进行了符号化转换,实验结果表明该方法是有效的。     

基于车站仿真和LSTM的轨道交通换乘站动态性能评估方法

在轨道交通客流量快速增长的背景下，为有效评估换乘车站运营过程中动态性能，提出基于机器学习的换乘站动态性能评估方法。基于提出的有效换乘人数、换乘时间和拥挤度的动态性能评价指标，深入分析了车站动态性能的影响因素，利用考虑行车与行人的换乘车站仿真模型提供机器学习所需的时间序列数据，采用长短期记忆(long short-term memory,LSTM)的机器学习方法，建立评价指标的预测获取方法，动态获取车站在不同条件下的运营状况。以犀浦站为例，运用仿真模型构建的2.24万个样本来训练预测模型。预测结果证明了预测模型的精度，并量化了购票比例对车站动态性能的影响。所提方法能够为轨道交通换乘车站换乘组织和客运作业提供有效建议。     

基于奇异谱分析的我国航空客运量集成预测模型

针对时间序列包含噪声以及单一模型可能存在预测表现不稳定的问题,本文提出了一个基于奇异谱分析(SSA)的集成预测模型,并将其运用于我国年度航空客运量的预测中.首先,采用SSA方法对原始时间序列进行分解和重构,得到一个剔除噪声的时间序列,然后将其作为单整自回归移动平均模型(ARIMA)、支持向量回归模型(SVR)、Holt-Winters方法(HW)等单一模型的输入并进行预测,接着再采用加权平均集成预测方法(WA)将三种单一模型的预测结果进行综合集成.通过与各单一模型、基于经验模态分解方法(EMD)的模型以及简单平均集成预测方法(SA)的预测结果进行对比发现,本文所建模型具有较高的预测精度和较稳定的预测表现.最后,采用本文的模型对我国2014-2016年年度航空客运量进行了预测.     

基于EEMD的投资者情绪与股指波动的关系研究

基于集成经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition, EEMD）对非线性、非平稳性金融时间序列的有效 处理, 运用EEMD方法分别将投资者情绪和股指价格序列分解成若干个独立的、不同尺度的IMF分量和一个残余项, 提取出 序列在不同时间尺度下的波动特征, 并将得到的IMF分量和残余项按照高低频重构为序列的短期波动项, 中期重大事件 影响项和长期趋势项, 进一步结合计量模型考察投资者情绪和股指价格序列在不同时间尺度下的波动关联性. 实证结 果表明, 投资者情绪与股指价格波动在不同时间尺度下呈现出不同的波动关系： 短期投资者情绪与股指价格波动存 在双向影响, 中期投资者情绪波动领先于股指价格波动, 而长期则转变为股指价格领先投资者情绪波动.     

基于奇异谱分析的航空客运需求分析与分解集成预测模型

考虑到航空旅客运输需求影响因素复杂以及航空客运需求序列非线性非平稳等特征,本文提出了一个基于奇异谱分析(SSA)的航空客运需求分析与分解集成预测模型.需求分析阶段,首先使用SSA对航空客运需求序列进行有效分解,接着借助奇异熵理论,将序列重构为长期趋势项、中期市场波动项和短期噪声项;预测阶段,使用排列熵(PE)判断各重构序列复杂度的高低,并依据序列复杂度分别选择粒子群算法(PSO)和布谷鸟算法(CS)双优化的支持向量回归模型(SVR)或单整自回归移动平均模型(ARIMA)进行预测,结果表明,该分解集成预测模型较ARIMA、SVR等基准模型有着更好的预测性能.     

A Study of Multi-Scale Relationship Between Investor Sentiment and Stock Index Fluctuation Based on the Analysis of BEMD Spillover Index

According to behavioral finance theory, investor sentiment generally exists in investors' trading activities and influences financial market. In order to investigate the interaction between investor sentiment and stock market as well as financial industry, this study decomposed investor sentiment, stock price index and SWS index of financial industry into IMF components at different scales by using BEMD algorithm. Moreover, the fluctuation characteristics of time series at different time scales were extracted, and the IMF components were reconstructed into short-term high-frequency components, medium-term important event low-frequency components and long-term trend components. The short-term interaction between investor sentiment and Shanghai Composite Index, Shenzhen Component Index and financial industries represented by SWS index was investigated based on the spillover index. The time difference correlation coefficient was employed to determine the medium-term and long-term correlation among variables. Results demonstrate that investor sentiment has a strong correlation with Shanghai Composite Index, Shenzhen Component Index and different financial industries represented by SWS index at the original scale, and the change of investor sentiment is mainly influenced by external market information. The interaction between most markets at the short-term scale is weaker than that at the original scale. Investor sentiment is more significantly correlated with SWS Bond, SWS Diversified Finance and Shanghai Composite Index at the long-term scale than that at the medium-term scale.     

基于小波分解的月径流预测校正模型研究

根据小波分析理论,建立了月径流序列的小波分解预测校正模型。该模型通过小波分解方法将月径流非平稳时间序列分解为多个细节信号序列和一个逼近信号序列,然后运用平稳时间序列的ARMA模型对各信号序列分别进行预测,最后再对各序列预测结果的和进行校正。以长江的宜昌站和寸滩站的月径流资料为例,分别采用ARMA模型、季节性ARIMA模型、BP神经网络模型以及所建立的小波分解预测校正模型进行模拟预测,并讨论了小波分解尺度数对小波分解预测校正模型的影响。结果表明,所建立的小波分解预测校正模型较其它模型具有更高的预测精度,并且尺度数对月径流序列模拟预测的效果没有显著的影响。     

基于EMD-PSR-LSSVM的城市燃气管网短期负荷预测

城市燃气管网短期负荷预测对燃气调度系统的安全与稳定具有重要意义. 为了提高城市燃气管网短期负荷预测精度,建立了基于经验模态分解(EMD)-相空间重构(PSR)-最小二乘支持向量机(LSSVM)的组合预测模型. 首先,运用EMD算法把原始非线性时间序列分解为互不耦合的模态分量,并采用PSR算法确定LSSVM建模中各个分量的输入输出结构; 其次,运用PSO算法对LSSVM建模中的参数进行优化,使用训练好的LSSVM模型对各个IMF分量进行回归预测; 最后运用该组合模型对郑州市燃气管网负荷进行短期预测.结果表明:与LSSVM回归预测和BP神经网络预测模型相比,本文提出的组合模型的预测精度更高,是一种更为有效的城市燃气管网短期负荷预测方法.     

基于EMD的降雨径流神经网络预测模型

针对小波变换方法的不足,运用EMD方法对黄河兰州以上二级水资源分区45年（1956--2000年）的年降雨量序列进行多时间尺度分析,发现该区域年降雨量存在准3年、准4--8年、准11年波动周期,并探讨了各IMF分量的物理背景及其趋势变化;然后以年降雨量的EMD分量为输入,以相应的年径流量为输出,建立了基于EMD的年降雨径流BP神经网络预测模型. 研究结果表明：EMD作为一种全新的信号处理方法,可以对水文时序进行精确的多时间尺度分析,进而掌握其局部变化规律,为人工神经网络提供高质量、多层次的输入变量,显著提高模型质量.