1.一种基于样本熵和贝叶斯的时间序列突变检测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1.将长度为n的径流原始序列{x1,x2,…,xn}进行相空间重构,构造如下一组m维向量:X(i)=[x(i),x(i+1),…,x(i+m‑1)],i=1,2,…,n‑m+1S2.计算向量X(i)和X(j)之间的欧氏距离d[X(i),X(j)]:d[X(i),X(j)]=max[|X(i+k)‑X(j+k)|],k=0,1,2,…,m‑1S3.给定允许偏差r,计算每一个i所对应的欧式距离d[X(i),X(j)]小于r的数目Nr与n‑m+1的比值m
S4.对于数值 取i的所有值的平均值,得到C(r):m+1
S5.将维数m增加1并重复步骤S1到S4以获得C (r);
S6.用数值m、r和n计算径流时间序列的SampEn(m,r,n)值:m+1 m
SampEn(m,r,n)=‑ln[C (r)/C(r)]S7.根据待分析的径流时间序列{x1,x2,…,xn},选择数据滑动窗口长度h以及滑动步长L,确定样本熵SampEn的维数m和容许偏差r;
S8.从径流时间序列{x1,x2,…,xn}的第i个数据开始以滑动窗口长度h选取径流子序列,其中i=1,2,…,n‑h+1;
S9.通过样本熵SampEn计算子序列的熵值;
S10.保持数据滑动窗口长度h不变,以滑动步长L逐步移动窗口,重复S8~S9步骤,直至原流时间序列{x1,x2,…,xn}结束;
S11.通过步骤S7~S10,得到一个长度为int[(n‑h+1)/L]的样本熵SampEn序列;
S12.绘制样本熵SampEn的值随时间的变化图,初步确定序列的突变点;
S13.假设径流时间序列{x1,x2,…,xn}服从正态分布,序列k点处发生突变,计k点前的k k+1 k k+1序列为X={x1,x2,…,xk},k点后的序列为X ={xk+1,xk+2,…,xn};当X和X 的概率分布的k统计参数不相同时,X的分布密度函数表示如下:k+1
X 的分布密度函数表示如下:
k k+1
假设X和X 的概率分布的分布函数均服从正态分布:2
上式中, σ由径流时间序列{x1,x2,…,xn}估算;
后验分布如下:
2.根据权利要求1所述的基于样本熵和贝叶斯的时间序列突变检测方法,其特征在于,分布参数μa、μb的后验密度函数的推导计算如下:k k+1
Step1.给定μa和μb,X和X 的联合分布函数导出如下:Step2.根据Bayes准则推出变异点k的后验分布密度函数:其中,p(j)是改变点k的位置的先验分布;
假定p(j)为均匀分布:p(j)=1/n,j=1,2,…,n;后验密度函数为: