时间序列非平稳检测方法的对比分析-北京大学物理学院.pdf

北京大学学报 ( 自然科学版), 第 49 卷 , 第 2 期 , 2013 年 3 月 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vol. 49, No. 2 (Mar. 2013) 时间序列非平稳检测方法的对比分析 李庆雷 马楠 付遵涛† 北京大学物理学院大气与海洋科学系 , 气候与海−气实验室 , 北京 100871; † 通信作者 , Email: fuzt@ 摘要 对比分析了检测时间序列是否平稳的两种方法 : 一种是基于简单的统计方法检测时间序列非平稳性 的 run-test (简称 RT)方法(考虑了 3 种典型方法 : 均值 RT 、方差 RT 和标准差 RT), 另一种是利用动力非平稳 检测的图示方法(space time-index, STI) 。 通过分析人工生成的已知平稳性的时间序列和实际湍流时间序列 , 对比了两种方法在时间序列非平稳检测上各自的优劣 : RT 方法简单、高效, 但精确度低 ; STI 方法精确度高, 但复杂、低效。同时, 分析了 3 种不同的 RT 方法对不同类型时间序列的平稳性检测能力, 表明方差 RT 方法 最适用于湍流时间序列非平稳性检测。 关键词 时间序列; 非平稳检测 ; RT 方法 ; STI 方法 中图分类号 P413 Comparative Analysis of Detection Methods of Non-stationarity in Time Series LI Qinglei, MA Nan, FU Zuntao† Department of Atmospheric and Oceanic Sciences and Laboratory for Climate and Ocean-Atmosphere Studies, School of Physics, Peking University, Beijing 100871; † Corresponding author, E-mail: fuzt@ Abstract Two methods are applied to detect non-stationarity in time series. One is the run-test (RT) method, which depends on statistic theory; the other is a graphical method called space time-index (STI), which is a dynamical method. Three different RT methods and STI method are given to detect the non-stationarity in artificial time series with known non-stationarity and experimental turbulence time series measured in atmospheric boundary layer. The results show that the RT method which has lower accuracy is simpler and more efficient than STI. Besides comparing the mer