时间序列相似性分析中滑动窗口宽度的确定

时间序列相似性查找作为一种非平凡问题,大多数有效的求解方法都涉及到对原数据维度的简约。在有效地保持原序列中信息量的前提下,尽可能降低计算复杂度是算法的关键所在。通过讨论滑动窗口在时间序列相似性降维算法中的实际应用情况,从中发现一种自适应确定滑动窗口宽度的新方法。通过对时序特征值分布函数挖掘,发现时间序列中的有效特征点,进而确定一组合适的滑动窗口宽度;最后根据序列的变化情况来决定最优的滑动窗口宽度,对原数据维度进行简约。     

基于级数分层滑动窗口的大数据流滞后相关性挖掘方法

针对大数据流序列挖掘过程中,不能快速发现序列滞后相关性的问题,提出一种基于级数分层滑动窗口的大数据流序列滞后相关性挖掘方法。该方法首先对序列按级数递增进行分层,在每层上计算滑动窗口的覆盖能力g;之后再对每层的滑动窗口计算序列的参数值;最后根据各层滑动窗口的参数值,计算序列的滞后相关系数,以此来确定序列的滞后相关性。在序列滞后相关性的求解过程中,通过奈奎斯特抽样定理证明了需要计算大数据流n个序列的log2(n)个点,就能高精度地确定序列的滞后相关性。这大大减少了计算时间,并且序列越多,计算误差越小,效率越高。实验结果表明,该方法可以大幅度地减少运算时间,在保证精度的情况下提高运算效率,尤其对大数据流序列,效果良好,应用前景广阔。     

Online-HHT方法在时间序列数据流预测中的应用

在研究已有时间序列数据流预测方法的前提下,给出了一种基于滑动窗口的时间序列数据流通用预测模型,提出能有效降噪并进行多尺度滑动窗口分析,进而进行预测的新方法Online-HHT,将数据流中的滑动窗口技术与HHT方法相结合从而达到在线分析的目的。使用此模型,通过实验证实了Online-HHT方法能够有效地对时序数据流进行在线自适应趋势预测。     

基于滑动窗口预测的水文时间序列异常检测

针对水文时间序列分析与决策中存在的数据质量问题,提出了基于滑动窗口预测的水文时间序列异常检测算法。首先基于滑动窗口对时间序列进行子序列分割,再以子序列为基础建立预测模型对未来值进行预测,并将预测值和实测值间差异范围大于预设阈值的序列点判定为异常。探讨了算法中的滑动窗口和参数设置,并以实例数据对算法进行了验证。实验结果表明,所提算法不仅能够有效挖掘出水文时间序列中的异常点,而且将异常检测的灵敏度和特异度分别提高到80%和98%以上。     

一种时间序列鉴别性特征字典构建算法

时间序列数据广泛产生于科技和经济的多个领域.基于符号傅里叶近似(symbolicFourierapproximation)和滑动窗口的定长单词抽取算法是目前时间序列特征字典构建过程中最有效的特征生成算法之一,但是该算法在特征生成过程中不能根据不同滑动窗口长度动态地选择保留的最优傅里叶值的个数,而且特征字典构建过程中缺少从生成的海量特征中对鉴别性特征进行有效选择的算法.为此,提出一种鉴别性特征字典构建算法.首先,提出一种针对不同长度滑动窗口学习最优单词长度的基于Fourier近似的可变长度单词抽取方法;其次,构建了一种新的特征鉴别性评价指标,并依据其动态阈值对生成的特征进行选择.实验结果表明,基于构建的特征字典的逻辑回归模型不仅分类精度高,而且可以有效发现预测过程中的鉴别性特征.     

基于双约束滑动时间窗口的告警预处理方法研究

在通信网告警相关性分析中,针对传统时间窗口提取告警数据效率低的问题,提出了一种基于双约束滑动时间窗口的告警预处理方法.在双约束的条件下,滑动时间窗的窗口宽度和滑动步长能够根据告警序列的实际情况自动地调整,并选取时间段的中点作为参照点.实验证明,采用双约束滑动时间窗划分算法可以获得比传统方法更高的数据提取效率,并且能够有效去除噪声数据,非常适合于通信网告警数据的预处理.     

不确定时间序列的相似性匹配问题

确定性时间序列的相似性匹配方法都没有考虑数据的不确定性,而现实世界中传感器采集到的数据往往是不确定的,现有的时间序列的相似性匹配方法不适用于这些领域.针对此问题,将不确定性时间序列做预处理,把它分为横向时间维和纵向概率维,首先把给定的不确定时间序列用Haar小波变换进行压缩变换,在此基础上,对得到的不确定性时间序列概率维作纵向处理,提出一种选代表方法,即采用概率最大法、均值法等选出一条确定的时间序列.通过这2种预处理后,对得到的确定性时间序列进行降维和索引,根据查询序列和数据库中的时间序列中的各自的不确定性进行组合,分别提出对应组合的相似性匹配算法.     

利用VLRBP神经网络改善汇率预测

分别使用基于滑动窗口的VLRBP神经网络模型和基于C-C相空间重构的VLRBP神经网络模型及ARIMA-GARCH模型对欧元汇率时间序列建模和预测,通过比较发现基于C-C相空间重构的VLRBP神经网络对于含有大量非线性成分的欧元汇率时间序列的预测比较准确。同时,为了提高基于滑动窗口的VLRBP网络的泛化性能,提出在训练VLRBP神经网络时应用浴盆曲线方法选取隐层神经元个数和滑动窗口尺寸。     

可变滑动窗口在数据流频繁模式挖掘上的应用

为了更好的挖掘数据流,对传统的滑动窗口机制进行改进,提出一种大小可变的滑动窗口机制的数据流频繁集挖掘算法DS-stream算法.该算法能够根据数据流的数据分布变化自适应调整窗口大小,节省了没必要的空间与时间消耗.算法采用一种分区窗口机制,结合基本窗口和时间窗口,同时考虑数据流的海量特性和时变特性,利用前缀树的概要数据结...     

基于滑动窗口的数据流闭合频繁模式的挖掘

频繁闭合模式集惟一确定频繁模式完全集并且数量小得多,然而,如何挖掘滑动窗口中的频繁闭合模式集是一个很大的挑战.根据数据流的特点,提出了一种发现滑动窗口中频繁闭合模式的新方法DS_CFI. DS_CFI算法将滑动窗口分割为若干个基本窗口,以基本窗口为更新单位,利用已有的频繁闭合模式挖掘算法计算每个基本窗口的潜在频繁闭合项集,将它们及其子集存储到一种新的数据结构DSCFI_tree中,DSCFI_tree能够增量更新,利用DSCFI_tree可以快速地挖掘滑动窗口中的所有频繁闭合模式.最后,通过实验验证了这种方法的有效性.     

多元时间序列相似性度量方法

现有的多元时间序列相似性度量方法 难以平衡度量准确性和计算效率之间的矛盾.针对该问题,首先,对多元时间序列进行多维分段拟合;然后,选取各分段上序列点的均值作为特征;最后,以特征序列作为输入,利用动态时间弯曲算法实现相似性度量.实验结果表明,所提出方法参数配置简单,能够在保证度量准确性的前提下有效降低计算复杂度.     

对时间序列查询的最优小波误差估计

使用小波变换缩减维度是解决高维时间序列查询的一个有效方法。传统的算法均使用变换后小波序列的前k个系数作为原始时间序列的一个近似估计。但是由于选择前k个系数不一定能很好地近似原始序列集合。给出相关定理，说明选择小波系数集合的列平方和最大的k列，可以更好近似原始序列集合。实验结果表明，相对于传统算法，该方法可以更好地缩小相对误差。     

一种基于分形时变维数的非平稳时间序列相似性匹配方法

随机非平稳时间序列在时空动力学演化过程中呈现出非线性特征和分形特征,传统相似性查询的维数约简方法导致时间序列的非线性和分形这些重要特征消失,序列相似性匹配的局部误差也就会增大．该文提出了序列分形时变维数的概念,给出了时变Hurst指数的小波估计式和算法;提出了一种新的序列相似性判别标准．新方法在某一分辨级水平上进行曲线形状相似性查询和度量的同时也进行维数曲线的度量和匹配．用仿真算例对方法的有效性进行了验证。     

基于符号化聚合近似的时间序列相似性复合度量方法

基于关键点的符号化聚合近似(SAX)改进算法(KP_SAX)在SAX的基础上利用关键点对时间序列进行点距离度量,能更有效地计算时间序列的相似性,但对时间序列的模式信息体现不足,仍不能合理地度量时间序列的相似性。针对SAX与KP_SAX存在的缺陷,提出了一种基于SAX的时间序列相似性复合度量方法。综合了点距离和模式距离两种度量,先利用关键点将分段累积近似(PAA)法平均分段进一步细分成各个子分段;再用一个包含此两种距离信息的三元组表示每个子分段;最后利用定义的复合距离度量公式计算时间序列间的相似性,计算结果能更有效地反映时间序列间的差异。实验结果显示,改进方法的时间效率比KP_SAX算法仅降低了0.96%,而在时间序列区分度性能上优于KP_SAX算法和SAX算法。     

时间序列相似性半监督谱聚类

时间序列相似度是时间序列数据挖掘的重要研究方向之一。如何利用时间序列相似度对提高时间序列数据聚类有着重要的意义。提出一种基于时间序列相似度的半监督谱聚类算法,通过选取适当的时间序列特征构造相似度与距离,在谱聚类算法的基础上利用标签数据选取初始类簇。实验表明,该算法使具有相似特征的时间序列可以很有效地被聚集到同一类中。     

基于特征点分段的多元时间序列相似性搜索

现有的各种多元时间序列相似性搜索方法难以准确高效地完成搜索任务。提出了一种基于特征点分段的多元时间序列相似性搜索算法,提取所定义的用于分段的特征点,分段后将原时间序列转化为模式序列,该模式序列能够很好地保留原序列的全局形状特征,再用分层匹配的方法进行相似性搜索。实验结果表明,该方法能够有效刻画序列的全局形状特征,通过分层匹配保留局部的相似性,同时提高搜索准确率。     

基于新的鲁棒相似性度量的时间序列聚类

针对存在异常值的时间序列数据,提出了一种基于相关系数鲁棒估计的时间序列间的鲁棒广义互相关度量（RGCC）。首先,引入一种鲁棒相关系数代替Pearson相关系数来计算时间序列数据间的协方差矩阵;其次,用新的协方差矩阵的行列式构造两个时间序列间的相似性度量——RGCC;最后,基于该度量计算出序列间的距离矩阵,将其作为聚类算法的输入对数据进行聚类。时间序列聚类仿真实验表明,对存在异常值点的时间序列数据,与基于原始的广义互相关度量（GCC）得到的聚类结果相比,基于RGCC得到的聚类结果明显更接近真实的聚类结果。可见,所提出的新的鲁棒相似性度量完全适用于存在异常值的时间序列数据。     

利用反馈的时序模式挖掘算法研究

针对时序数据相似性挖掘方法进行研究，提出一种利用反馈的时序数据相似性挖掘算法，由用户赋予各初始范围查询得到的相似序列相应的权值，通过反馈与给定序列叠加产生新的查询序列，再次进行范围查询，获得相似序列，将该算法用于某钢铁企业的电力负荷时序数据，计算结果表明了算法的有效性。     

基于滑动平均与分段线性回归的时间序列相似性

针对时间序列相似性度量中欧氏距离对异常数据敏感以及DTW距离算法效率低的问题,提出基于滑动平均与分段线性回归的时间序列相似性方法。首先,使用初始可变滑动平均算法以及分段线性回归对原始时间序列进行数据变换,并将分段线性回归的参数(截距与距离)集作为时间序列的特征,以实现时间序列的特征提取和数据降维;然后,利用动态时间弯曲距离进行距离计算。该方法在时间序列相似性上与DTW算法的性能相近,但是在算法效率上几乎提高了96%。实验结果验证了该方法的有效性与准确性。