搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于概率密度分布型变化的突变检测新途径

成海英 何文平 何涛 吴琼

引用本文:
Citation:

基于概率密度分布型变化的突变检测新途径

成海英, 何文平, 何涛, 吴琼

A new approach to abrupt change detection based on change of probability density distribution

Cheng Hai-Ying, He Wen-Ping, He Tao, Wu Qiong
PDF
导出引用
  • 对于一个稳定的动力系统而言,系统变量的概率密度具有较为稳定的分布型,而当系统的动力学结构发生变化后可能会导致系统变量的分布型发生不同程度的变化.鉴于此,本文从识别系统变量的概率密度分布的微小变化角度出发,将描述时间序列概率分布特征的偏度系数和峰度系数应用于时间序列的突变检测中.数值试验结果表明,偏度系数和峰度系数对突变信号具有很好的识别能力,进而揭示了一条检测突变的新途径.进一步的研究表明,新方法的检测结果对于子序列长度的选择具有较小的依赖性.
    For a stable dynamic system, probability density distribution (PDD) of a system variable is relatively stable, and if there is a change in dynamic structure of a system, the PDD of the system variable will have some change correspondingly. According to this characteristic of PDD of a dynamic system, in this paper we present two new methods, namely, skewness index and kurtosis index, to detect an abrupt change in a time series by means of identifying some small changes in PDD. Tests on model time series indicate that skewness index and kurtosis index can be used to identify an abrupt change, such as abrupt change in parameter of an equation and abrupt dynamic change. Thus, we provide a new approach to detecting abrupt change in time series based on PDD. Further studies show that the detected results of the skewness index and kurtosis index are almost independence of the length of a subseries.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 40905034, 41175067, 40930952)和公益性行业(气象) 科研专项(批准号: GYHY201106015, GYHY201106016)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40905034, 41175067, 40930952) and the Special Scientific Research Fund of Meteorological Public Welfare Profession of China (Grant Nos. GYHY201106015, GYHY201106016).
    [1]

    Ye D Z, Tao S Y, Li M C 1958 Acta Metro. Sin. 29 249 (in Chinese) [叶笃正, 陶诗言, 李麦春 1958 气象学报 29 249]

    [2]

    Krishinamulti T N, Ramanathan Y 1982 J. Atmos. Sci. 39 1290

    [3]

    Marten S, Jordi B, William A B, Victor B, Stephen R C, Vasilis D, Hermann H, Egbert H V N, Max R, George S 2009 Nature 461 53

    [4]

    Li Y C, Yan W, Jiang C S, Zuo Y L 2009 Recent Developments inWorld Seismology 369 1 (in Chinese) [李迎春, 闫伟, 蒋长胜, 左玲玉 2009 国际地震动态 369 1]

    [5]

    He W P 2008 Ph. D. Dissertation (Lanzhou: Lanzhou University)(in Chinese) [何文平 2008 博士学位论文 (兰州:兰州大学)]

    [6]

    Mann H B 1945 Econometrica 13 245

    [7]

    Kendall M G, Charles G 1975 Rank Correlation Methods (NewYork: Oxford University) p202

    [8]

    Yamamoto R, Iwashima T, Sanga N K 1985 J. Meteor. Soc. Japan.63 1157

    [9]

    Livina V N, Havlin S, Bunde A 2005 Phys. Rev. Lett. 95 208501

    [10]

    He W P, Feng G L, Wu Q, Wan S Q, Chou J F 2008 Non. Proc.Geophys. 15 601

    [11]

    He W P, Wu Q, Zheng W, Cheng H Y 2010 Acta Phys. Sin. 598264 (in Chinese) [何文平, 吴琼, 张文, 成海英 2010 物理学报 59 8264]

    [12]

    Shi N, Gu J Q, Yi Y M, Lin Z N 2005 Chin. Phys. 14 844

    [13]

    Shi N, Yi Y M, Gu J Q, Xia D D 2006 Chin. Phys. 15 2180

    [14]

    Feng G L, Dong W J, Gong Z Q, Hou W, Wan S Q, Zhi R 2006Nonlinear Theories and Methods on Spatial-Temporal Distribu-tion of the Obserbational Data (Beijing: Metrological Press)pp27–89 (in Chinese) [封国林, 董文杰, 龚志强, 侯威, 万仕全, 支蓉 2006 观测数据非线性时空分布理论和方法 (北京:气象出版社) 第27——第89页]

    [15]

    He W P, Wu Q, Zheng W, Wang Q G, Zhang Y 2009 Acta Phys.Sin. 58 2862 (in Chinese) [何文平, 吴琼, 张文, 王启光, 张勇 2009 物理学报 58 2862]

    [16]

    Zhang W, Wan S Q 2008 Chin. Phys. B 17 2311

    [17]

    Wang Q G, Zhang Z P 2008 Acta Phys. Sin. 57 1996 (in Chinese) [王启光, 张增平 2008 物理学报 57 1996]

    [18]

    He W P, He T, Cheng H Y, Zhang W, Wu Q 2011 Acta Phys. Sin.60 813 (in Chinese) [何文平, 何涛, 成海英, 张文, 吴琼 2011 物理学报 60 813]

    [19]

    Babak A S, Krishnaprasad P S 2004 EURASIP J. Appl. SignalProcessing 15 2295

    [20]

    Abhisek U, Rastko Z 2006 Electric Power Systems Research 76815

    [21]

    May R 1976 Nature 261 459

  • [1]

    Ye D Z, Tao S Y, Li M C 1958 Acta Metro. Sin. 29 249 (in Chinese) [叶笃正, 陶诗言, 李麦春 1958 气象学报 29 249]

    [2]

    Krishinamulti T N, Ramanathan Y 1982 J. Atmos. Sci. 39 1290

    [3]

    Marten S, Jordi B, William A B, Victor B, Stephen R C, Vasilis D, Hermann H, Egbert H V N, Max R, George S 2009 Nature 461 53

    [4]

    Li Y C, Yan W, Jiang C S, Zuo Y L 2009 Recent Developments inWorld Seismology 369 1 (in Chinese) [李迎春, 闫伟, 蒋长胜, 左玲玉 2009 国际地震动态 369 1]

    [5]

    He W P 2008 Ph. D. Dissertation (Lanzhou: Lanzhou University)(in Chinese) [何文平 2008 博士学位论文 (兰州:兰州大学)]

    [6]

    Mann H B 1945 Econometrica 13 245

    [7]

    Kendall M G, Charles G 1975 Rank Correlation Methods (NewYork: Oxford University) p202

    [8]

    Yamamoto R, Iwashima T, Sanga N K 1985 J. Meteor. Soc. Japan.63 1157

    [9]

    Livina V N, Havlin S, Bunde A 2005 Phys. Rev. Lett. 95 208501

    [10]

    He W P, Feng G L, Wu Q, Wan S Q, Chou J F 2008 Non. Proc.Geophys. 15 601

    [11]

    He W P, Wu Q, Zheng W, Cheng H Y 2010 Acta Phys. Sin. 598264 (in Chinese) [何文平, 吴琼, 张文, 成海英 2010 物理学报 59 8264]

    [12]

    Shi N, Gu J Q, Yi Y M, Lin Z N 2005 Chin. Phys. 14 844

    [13]

    Shi N, Yi Y M, Gu J Q, Xia D D 2006 Chin. Phys. 15 2180

    [14]

    Feng G L, Dong W J, Gong Z Q, Hou W, Wan S Q, Zhi R 2006Nonlinear Theories and Methods on Spatial-Temporal Distribu-tion of the Obserbational Data (Beijing: Metrological Press)pp27–89 (in Chinese) [封国林, 董文杰, 龚志强, 侯威, 万仕全, 支蓉 2006 观测数据非线性时空分布理论和方法 (北京:气象出版社) 第27——第89页]

    [15]

    He W P, Wu Q, Zheng W, Wang Q G, Zhang Y 2009 Acta Phys.Sin. 58 2862 (in Chinese) [何文平, 吴琼, 张文, 王启光, 张勇 2009 物理学报 58 2862]

    [16]

    Zhang W, Wan S Q 2008 Chin. Phys. B 17 2311

    [17]

    Wang Q G, Zhang Z P 2008 Acta Phys. Sin. 57 1996 (in Chinese) [王启光, 张增平 2008 物理学报 57 1996]

    [18]

    He W P, He T, Cheng H Y, Zhang W, Wu Q 2011 Acta Phys. Sin.60 813 (in Chinese) [何文平, 何涛, 成海英, 张文, 吴琼 2011 物理学报 60 813]

    [19]

    Babak A S, Krishnaprasad P S 2004 EURASIP J. Appl. SignalProcessing 15 2295

    [20]

    Abhisek U, Rastko Z 2006 Electric Power Systems Research 76815

    [21]

    May R 1976 Nature 261 459

  • [1] 孙东永, 张洪波, 王义民. 滑动移除小波分析法在动力学结构突变检验中的应用. 物理学报, 2017, 66(7): 079201. doi: 10.7498/aps.66.079201
    [2] 李静, 张洪欣, 王小娟, 金磊. 确定度分布条件下可变同配系数的算法构造与影响分析. 物理学报, 2016, 65(9): 094503. doi: 10.7498/aps.65.094503
    [3] 王路, 徐江荣. 两相湍流统一色噪声法概率密度函数模型. 物理学报, 2015, 64(5): 054704. doi: 10.7498/aps.64.054704
    [4] 杨恒占, 钱富才, 高韵, 谢国. 随机系统的概率密度函数形状调节. 物理学报, 2014, 63(24): 240508. doi: 10.7498/aps.63.240508
    [5] 孙东永, 张洪波, 黄强. 滑动移除重标方差在动力学结构突变检验中的应用. 物理学报, 2014, 63(20): 209203. doi: 10.7498/aps.63.209203
    [6] 任卓明, 邵凤, 刘建国, 郭强, 汪秉宏. 基于度与集聚系数的网络节点重要性度量方法研究. 物理学报, 2013, 62(12): 128901. doi: 10.7498/aps.62.128901
    [7] 戈阳祯, 米建春. 圆柱热尾流中温度的概率密度函数. 物理学报, 2013, 62(2): 024702. doi: 10.7498/aps.62.024702
    [8] 蔡舒平, 戴理, 倪淏. 基于Fisher信息理论的突变检测新方法. 物理学报, 2013, 62(18): 189204. doi: 10.7498/aps.62.189204
    [9] 谢小平, 陈宏平, 曹志彤, 何国光. 归一化KLD系数及多维序列相关和同步的检测. 物理学报, 2012, 61(13): 130505. doi: 10.7498/aps.61.130505
    [10] 金红梅, 何文平, 张文, 冯爱霞, 侯威. 噪声对滑动移除近似熵的影响. 物理学报, 2012, 61(12): 129202. doi: 10.7498/aps.61.129202
    [11] 金红梅, 何文平, 侯威, 章大全. 不同趋势对滑动移除近似熵的影响. 物理学报, 2012, 61(6): 069201. doi: 10.7498/aps.61.069201
    [12] 何文平, 何涛, 成海英, 张文, 吴琼. 基于近似熵的突变检测新方法. 物理学报, 2011, 60(4): 049202. doi: 10.7498/aps.60.049202
    [13] 赵燕, 徐伟, 邹少存. 非高斯噪声激励下FHN神经元系统的定态概率密度与平均首次穿越时间. 物理学报, 2009, 58(3): 1396-1402. doi: 10.7498/aps.58.1396
    [14] 王启光, 张增平. 近似熵检测气候突变的研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1976-1983. doi: 10.7498/aps.57.1976
    [15] 龚志强, 封国林, 董文杰, 李建平. 非线性时间序列的动力结构突变检测的研究. 物理学报, 2006, 55(6): 3180-3187. doi: 10.7498/aps.55.3180
    [16] 封国林, 龚志强, 董文杰, 李建平. 基于启发式分割算法的气候突变检测研究. 物理学报, 2005, 54(11): 5494-5499. doi: 10.7498/aps.54.5494
    [17] 戎海武, 王向东, 徐 伟, 孟 光, 方 同. 窄带随机噪声作用下Duffing振子的双峰稳态概率密度. 物理学报, 2005, 54(6): 2557-2561. doi: 10.7498/aps.54.2557
    [18] 封国林, 董文杰. 集合预报物理基础的探讨. 物理学报, 2003, 52(9): 2347-2353. doi: 10.7498/aps.52.2347
    [19] 李如康, 陈创天. 低温相偏硼酸钡(β-BaB2O4)晶体倍频系数的计算. 物理学报, 1985, 34(6): 823-827. doi: 10.7498/aps.34.823
    [20] 周均铭, 黄绮, 林彰达. Si(111)4×1-In表面上铟原子的粘着系数随温度的突变现象. 物理学报, 1984, 33(9): 1240-1245. doi: 10.7498/aps.33.1240
计量
  • 文章访问数:  5977
  • PDF下载量:  586
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-04-09
  • 修回日期:  2011-05-18
  • 刊出日期:  2012-03-15

/

返回文章
返回