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示例:相关和偏自相关
使用 lcorrplcorr 函数分别计算延迟样本相关和偏自相关。
有关定义和示例,请参阅 Duxbury 出版的由 Bowerman 与 O'Connell 合著的 Time Series Analysis (《时间序列分析》) 以及 Academic Press 出版的由 Granger 与 Newbold 合著的 Forecasting Economic Time Series (《预测经济时间序列》)。
lcorr
lcorr 函数假设两个输入具有相同的长度。
假定输入信号的形式为窗口化正弦波脉冲。此脉冲可用作声纳测试信号等。返回信号行进一段距离,在研究中的对象上反射,然后返回到源中,期间产生延迟 (行程时间的原因)、衰减和噪声。通过将接收的信号与测试信号相关联,可确定出延迟,并由此确定距受测对象的距离。
1. 定义样本点的数量。
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2. 定义脉冲长度。
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3. 使用 sin 函数来定义信号。
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4. 使用 hanning 函数来定义开窗函数。
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窗口宽度为 200
矢量 x 的长度为 1000 个元素长
5. 绘制输入信号 x,并使用垂直标记来显示脉冲长度线。
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6. 使用 rnd 函数来定义随机噪声,然后定义返回信号的延迟和衰减。
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7. 定义返回信号和输入信号并绘制其图像。
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如果延迟时间未知 (例如信号已测量但未模拟时),则很难指出返回脉冲在上面噪声曲线中的位置。
在延迟时间或延迟时间前后,预期 xy 的线性相关与其他相关样本相比为最大,这是因为相关性在信号之间滑动,进行乘法和加法运算以获得每个样本。当达到延迟时间时,重叠达到最大。
8. 使用函数 lcorrmaxmatch 来验证 xy 的线性相关在延迟时间或延迟时间前后为最大。
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使用 lcorr 进行自相关
利用自相关来计算移动平均过程的阶数。
1. 使用 rndmovavg 函数平滑随机序列,窗口宽度为 N
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2. 绘制移动平均线。
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3. 使用 lcorr 函数来计算并绘制 Y 自相关的图像。
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自相关的前 N 个值大致形成一条直线,这条直线逐渐下降,在 N 处接近于 0。如果 N 的值未知,可使用此操作进行很好的估算。
4. 使用 slope 函数来计算初始线段的斜率并与 -1/N 进行比较以便于参考。
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自相关是信号谱的傅立叶变换。因此,可使用 dft 函数进行高效计算。
plcorr
plcorr 函数可用于估计可最佳拟合自回归时间序列的模型的阶数,还有助于计算模型参数。
偏自相关序列,也称为反射系数序列,表示时间 tt-k (通过减去正向和倒向预测值对这些值调整后) 处的时间序列值之间的相关性。该预测值基于中间时间处的时间序列值。
有关其他详细技术信息,请参阅 Cambridge University Press 出版的由 D. B. Percival 与 A. T. Walden 合著的 Spectral Analysis for Physical Applications (《物理应用谱分析》) 1993 年版的第 409 页,其描述了如何对自回归模型使用 Levinson-Durban 递归。
要说明如何使用偏自相关函数 plcorr,请使用以下步骤构建自回归过程。
1. 为该过程定义系数。
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2. 使用 rnd 函数来初始化时间序列。
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3. 通过使用自回归信号外加随机噪声来生成其余的时间序列。
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4. 计算此过程的前 200 步并绘制其图像。
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5. 使用函数 lcorrplcorr 计算自相关和偏自相关。
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6. 绘制每个相关矢量的前 30 个元素,并使用垂直标记来标记系数的数量。
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对于自回归过程 b,在 6 之后,自相关有振荡但偏自相关基本截止。因此,偏自相关可提供有关此过程阶数的信息,这些信息稍后可用于 burg 等函数。
由于经常使用低阶模型对经济时间序列进行拟合和分析,因此仅少数 plcorr 系数为非零。对于 plcorr 系数没有快速下降的数据,该数据可能反映非线性现象。在这种情况下可采取一种常见的做法,就是使数据产生差异并分析差异化数据的相关性。