多维时间序列在相空间重构中的应用

介绍了多为量时间序列重构相空间技术，并以上证指数的预测为算例，具体阐述了它对原有相空间重构技术的改进，研究结果表明多变量重构相空间技术的预测效果相对于单变量重构有很大提高，文章的最后指出了在这一方法在经济预测中的应用价值和前景。     

混沌时间序列相空间重构参数的选取方法

对混沌时间序列相空间重构中最佳延迟时间间隔和嵌入维数的选取方法作了综述,提出了同时考虑这2个参数选取的重构展开－虚假邻点法以及预测误差最小法,并以Lorenz系统为例作了验证。     

非线性时间序列的相空间重构参数估计的新算法

针对混沌理论中非线性时间序列相空间重构的理论和方法,提出一种估计嵌入维数和延迟时间的新算法,采用矢量空间平均位移法确定延迟时间;基于混沌吸引子上邻近点之间距离随着时间增加最终趋于饱和的特性,估算非线性时间序列相空间重构的嵌入维数. 实例表明,该算法可以有效估计非线性时间序列的相空间重构参数.     

相空间重构中参数确定方法的新探讨

论述相空间重构中参数选择的方法并对其讨论,针对已有参数确定方法的主观性强的特点,从一个更新角度考虑相空间重构中的冗余和不相关问题,结合虚假邻点法及平均位移法的思想,提出延迟向量排序计算重构相空间的最佳嵌入维数,以及基于相邻向量内积计算最佳延迟时间间隔.仿真结果证明该方法不仅是有效的,同时也具有易编程的特点.     

相空间重构中嵌入维和时间延迟的选择

提出了一种用于相空间重构的嵌入维和时间延迟自动算法，它利用混沌时间序列的去偏复自相关函数的零点来确定时间延迟，有效地降低了平均位移法跟踪平均位移量斜率变化的随意性所造成的计算误差，并借助于复自相关法和Г-test的迭代计算求得准最佳的嵌入维和时间延迟参数．该算法具有较充分的理论依据，其计算复杂度不大，对数据长度的依赖性不强．仿真实验结果表明，用该算法计算标准混沌时间序列关联维的相对误差由传统算法的4．4％降低到1．06％，有效地提高了计算相空间重构中不变量的精度．     

基于相空间重构预测方法预测能力的评估

为了客观地评估基于相空间重构预测方法的预测能力,使用非线性局部Lyapunov指数来替代均方根误差。根据误差平均相对增长的饱和性质,可以确定预测方法的最大预测期限。通过计算得到重构Lorenz相空间和原始Lorenz相空间的最大预测期限分别是12,13s,k-近邻方法(k=1,2,3,4,5)的最大预测期限分别是12.0,9.8,9.7,9.2,8.8s,多变量预测方法的最大预测期限是12.8s,单变量预测方法的最大预测期限是12.0s。研究表明,重构的Lorenz系统的相空间可预报性与原始Lorenz相空间相当。此外,对于重构的Lorenz相空间,由于k-近邻方法集合了预测能力参差不齐的成员,导致其预测能力逊色于零级近似预测,多变量预测方法的预测能力与单变量预测方法几乎相当。     

时延法相空间重构双参数联合估计方法研究

重构相空间对于研究混沌时间序列有着重要的理论与现实意义,目前采用的分别估计嵌入时延和最小嵌入维数的技术路线,割裂了这两个参数所具有的天然联系.为此提出时延法重构相空间的双重构参数联合估计方法,根据两个重构参数的取值标准,利用迭代的方法,同步估计出时延法重构相空间双参数.应用所提出的方法,分别对高斯白噪声和Lorenz系统两个时间序列进行了数值验证,分析表明计算结果是可信的,可以应用于时间序列的相空间重构.     

空中目标信号相空间重构方法研究

为提取空中目标辐射噪声非线性和混沌特征,需要对目标信号作非线性时间序列分析,其第一步则是相空间的重构,基于Takens定理进行相空间重构前必须先确定重构相空间的时滞和嵌入维数两个重要参数。分别采用互信息方法确定重构最佳时延和关联积分法确定重构嵌入维数。分别以经典混沌信号和实测目标噪声数据为研究对象进行计算仿真,结果证明了该方法选择地参数进行相空间重构的有效性与准确性,重构的相空间能很好反应原混沌系统的特性,为下一步分析提取目标非线性特征奠定了良好的基础。     

FDR飞行数据的相空间重构及混沌特性分析

针对现有飞行数据处理研究中,对数据内在属性及不同数据间相互关联性研究不够深入的问题,应用Takens重构理论和方法等对原始FDR飞行数据进行了相空间重构.在此基础上,采用功率图谱等方法进行定性分析研究,数据曲线均连续且有宽峰特征;采用基于相轨迹线演化的Wolf方法进行定量研究,结果最大Lyapunov指数在不同维数上均为正值.定性与定量研究结果揭示并证实了飞行数据具有典型混沌特性,该结论为后续开展飞行数据处理技术研究提供了新思路.     

多变量时间序列复杂系统的相空间重构

根据单变量时间序列相空间重构思想 ,提出了多变量时间序列描述的复杂系统的相空间延迟重构方法 .对每一分量的时间序列 ,分别利用互信息最小法确定最佳延迟时间间隔 ,最小嵌入维数的选取方法是单变量时间序列情况下虚假邻点法的推广 .给出了q阶广义关联积分和q阶广义关联维数的计算公式 ,并证明了广义关联维数与所用范数无关 .计算了Lorenz系统按前 2个变量进行重构时的最佳延迟时间间隔和最小嵌入维数 .计算结果表明 ,用多变量时间序列重构比用单变量时间序列重构所需的数据长度要短得多且在方法上更有效     

基于多变量相重构的混沌时间序列预测

提出了一种基于多变量相重构的混沌时间序列预测方法.该预测方法从非线性动力学系统中获取与待预测时间序列相关的信息组成多变量时间序列,首先进行多变量相空间重构,然后利用局域多元线性回归模型在相空间中进行预测,最后从预测出的高维相点中分离出时间序列的预测值.由于考虑了动力学系统中多个变量之间相互耦合的关系,从而增加了重构相空间的系统信息量,使得相空间的相点轨迹更加逼近原系统的动力学行为.与采用单变量进行预测的方法相比,基于多变量相重构的预测方法无论是单步预测还是多步预测,都能有效地提高预测精度,且具有嵌入维数的选择对预测精度影响较小的优点.通过对Lorenz混沌信号进行预测,实验结果验证了方法的有效性.     

基于多维泰勒网的自适应混沌时间序列多步预测

提出了一种新的混沌时间序列预测方法——多维泰勒网方法.该方法不以相空间重构方法中嵌入维数和时间延迟这两个关键参数的选取为前提,无需系统的先验知识和机理,仅根据已知的时间序列样本,通过多维泰勒网模型获得n元一阶多项式差分方程组,进而得到能反映非线性系统动力学特性的多维泰勒网动态模型.在此基础上提出了基于多维泰勒网的自适应多步预测方法,通过数据窗口的滑动自适应建模,实现对混沌时间序列的多步预测.将该方法应用于Lorenz混沌时间序列的一步和多步预测,均方误差分别达到2.56×10-5和2.76×10-3.仿真结果表明,该方法可以对混沌时间进行有效预测,且具有较高的预测精度.     

时间序列神经网络动态建模研究

采用一种改进的时间序列神经网络用于过程系统的动态建模。该网络将输入变量的时间序列数据作为网络输入，同时以系统的脉冲响应系数为时间序列输入数据的权值，赋予神经网络模型一定的物理意义，从而使神经网络模型获得更好的外延性，能够更好地表达系统的动态特性。     

离散时间序列上的代数模型

主要研究离散时间序列上的代数模型.对于不能对角和不满秩的时间序列矩阵,运用指数对数的可逆变换及相关的列变换化为满秩可对角的时间序列矩阵,从而找到代数多项式模型.     

基于小波和动态时间弯曲的时间序列相似匹配

提出了一种基于小波和动态时间弯曲(DTW)距离的时间序列索引和相似匹配方法. 该方法采用小波变换进行数据降维,利用R·-tree建立多维索引结构. 给出了查询序列的DTW距离边界和其在小波空间的查询超矩形的计算方法,从而将原始空间的基于DTW距离的相似匹配转换为小波空间基于欧氏距离的相似匹配. 证明了此匹配方法不会产生漏报,给出了基于DTW距离的范围查询算法和近邻查询算法. 实验结果表明该方法具有较高匹配精度和其较低的计算代价.     

基于状态空间重构法的永磁同步电机的混沌分析

利用状态空间重构法重构了永磁同步电机（ＰＭＳＭ）的状态空间，分析了永磁同步电机的混沌现象，并与原状态空间图形进行了比较，可以看出重构的状态空间图形与原来的状态空间图形有着相同的拓朴结构和概率特征；其重要意义还在于对ＰＭＳＭ的实验中，在某些状态变量无法实验测得的情况下，可以用状态空间重构的方法，通过测量ＰＭＳＭ的某一状态变量来重构系统的状态空间来研究系统的动力学行为，并进而利用所得的数据来控制ＰＭＳ     

基于相重构和主流形识别的非线性时间序列降噪方法

提出了一种基于相重构和主流形识别的非线性时间序列降噪方法.带噪的时间序列在高维的相空间中其本质特征隐含在一个低维的主流形中,利用局部切空间变换方法提取其主流形,再根据主流形对时间序列进行重构,就可以达到降噪的目的.与现有的非线性时间序列消噪算法不同,基于主流形的消噪算法更强调时间序列的整体结构.数值仿真分析的结果验证了该降噪方法能有效地消除非线性时间序列中的高斯白噪声.     

基于模态重构与多维评价的时间序列趋势提取

为了准确提取时间序列的趋势特征，提出一种基于模态重构与多维评价的时间序列趋势提取算法。定义重要点作为时间序列分段点的候选集，运用自适应噪声的完备经验模态分解方法对时间序列进行分解和模态重构得到全局因子，使用全局因子度量重要点在整体维度上的重要程度，给出特征因子和边界因子的定义并分别用来度量重要点在单点维度和局部维度上的重要程度，根据3个评价因子综合评价重要点来选取分段点。仿真实验结果表明，该方法具有良好的去噪能力，在相同压缩率情况下的拟合精度比现有方法高，在对心电图趋势提取的实验中也验证了方法的有效性。