常用时间序列模型_task3_Datawhale

差分指数平滑法

在运用指数平滑法以前先对数据作一些技术上的处理,使之能适合于一次指数平滑模型,以后再对输出结果作技术上的返回处理,使之恢复为原变量的形态。差分方法是改变数据变动趋势的简易方法

  • 差分方法和指数平滑法的联合运用,除了能克服一次指数平滑法的滞后偏差之外,对
    初始值的问题也有显著的改进。因为数据经过差分处理后,所产生的新序列基本上是平
    稳的。这时,初始值取新序列的第一期数据对于未来预测值不会有多大影响。其次,它
    拓展了指数平滑法的适用范围,使一些原来需要运用配合直线趋势模型处理的情况可用
    这种组合模型来取代。
  • 对于指数平滑法存在的加权系数α 的选择问题,以及只能
    逐期预测问题,差分指数平滑模型也没有改进。

自适应滤波法

自适应滤波法与移动平均法、指数平滑法一样,也是以时间序列的历史观测值进行
某种加权平均来预测的,它要寻找一组“最佳”的权数,其办法是先用一组给定的权数来
计算一个预测值,然后计算预测误差,再根据预测误差调整权数以减少误差。这样反复
进行,直至找出一组“最佳”权数,使误差减少到最低限度。由于这种调整权数的过程与
通讯工程中的传输噪声过滤过程极为接近,故称为自适应滤波。

自适应滤波法有两个明显的优点:

  • 一是技术比较简单,可根据预测意图来选择权数的个数和学习常数,以控制预测。也可以由计算机自动选定。
  • 二是它使用了全部历史数据来寻求最佳权系数,并随数据轨迹的变化而不断更新权数,从而不断改进预测。

趋势外推预测方法

趋势外推法是根据事物的历史和现时资料,寻求事物发展规律,从而推测出事物未来状况的一种比较常用的预测方法。利用趋势外推法进行预测,主要包括六个阶段:
(a) 选择应预测的参数;
(b) 收集必要的数据;
(c) 利用数据拟合曲线;
(d) 趋势外推;
(e) 预测说明;
(f) 研究预测结果在进行决策中应用的可能性。
趋势外推法常用的典型数学模型有: 指数曲线、修正指数曲线、生长曲线、包络曲线等。

指数曲线法

技术的进步和生产的增长,在其未达饱和之前的新生时期是遵循指数曲线增长规律的,因此可以用指数曲线对发展中的事物进行预测

修正指数曲线法

  • 利用指数曲线外推来进行预测时,存在着预测值随着时间的推移会无限增大的情况。这是不符合客观规律的。因为任何事物的发展都是有一定限度的。
  • 并不是任何一组数据都可以用修正指数曲线拟合。采用前应对数据进行检验,检验方法是看给定数据的逐期增长量的比率是否接近某一常数b。
  • 当K值可预先确定时,采用最小二乘法确定模型中的参数。而当K 值不能预先确定时,应采用三和法。

Logistic 曲线(生长曲线)

生物的生长过程经历发生、发展到成熟三个阶段,在三个阶段生物的生长速度是不一样的,例如南瓜的重量增长速度,在第一阶段增长的较慢,在发展时期则突然加快,而到了成熟期又趋减慢,形成一条S 形曲线,这就是有名的Logistic 曲线(生长曲线),很多事物,如技术和产品发展进程都有类似的发展过程,因此Logistic 曲线在预测中有相当广泛的应用。

  • 检验能否使用Logistic 曲线的方法,是看给定数据倒数的逐期增长量的比率是否接近某一常数b

平稳时间序列

一个时间序列,如果均值没有系统的变化(无趋势)、方差没有系统变化,且严格消除了周期性变化,就称之是平稳的。本部分,我们指的平稳是指宽平稳,其特性是序列的统计特性不随时间的平移而变化,即均值和协方差不随时间的平移而变化。

  • 平稳白噪声序列是一种最基本的平稳序列。
    既然平稳白噪声序列各种统计参数都不变,那么我们如何分辨一列数据是否是白噪声还是真正的时间序列?这里我们用到时间序列的另一个特性:前后相关性,白噪声是没有前后相关性的,因此我们借此来进行检验:即Daniel 检验。Daniel 检验方法建立在Spearman 相关系数的基础上。

平稳序列自协方差函数与自相关函数的估计

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