时间序列模型
时间序列常用模型
F11 F29 S2 9T2 6 27 33
同理，由此类推，第12,13时期都可恶意预测
F12 F210 S2 10T2 6 10 3 36 F13 F211 S2 11T2 6 11 3 39
• 自相关
• 定义：一个要素的时间序列，其后期与前期要素 的取值之间的相关性。
自相关系数和偏相关系数。通过这两个相关系数序列
的值就可以确定p 和q 的值。
自相关系数
n
(xi x )( yi y)
rxy =
i 1 n
n
(xi x )2 ( yi y)2
i 1
i 1
偏自相关系数
rj
1 Q Qj
n
Q [ yi (a b1x1i b2x2i bmxmi )]2 i1
• 通过比较④，⑤，⑥不难发现，自回归模型和滑 动平均模型都与但是指数平滑模型相似。其实AR ，MA就是无穷自回归模型，无穷滑动平均模型， 简称为，AR(), MA() 同样一个道理，ARMA 模型，也可以表示相似方程⑦。
Yt 1Yt1 12Yt2 13Yt3 1qYtq
e t 1et1 12et2 1pet p
2.自回归滑动平均法（ARIMA）
• 2.1一般的AR模型（自回归）
Yt 1Yt1 1Yt2 pYt p et ①
其中 Yt 是因变量。Yt1,Yt2,,Y tp 是自变量，显然它 们是同一变量的值，但是在不同的时刻1。, 2 , , p
表示自回归系数。最后e，t 是误差或残差项，表
辨别出一个实验性的模型
第一阶段
估计这个模型的参数 p,q,,
诊断这个模型是否满足要求
第二阶段
用这个模型预测
第三阶段
典型时间序列模型分析
典型时间序列模型分析时间序列模型是一种用于预测未来时间上连续变量的模型。
它基于过去的观察数据，通过识别出时间序列中的趋势、季节性和随机性等特征，来预测未来的发展趋势。
典型的时间序列模型包括自回归移动平均模型（ARMA）、自回归综合移动平均模型（ARIMA）、季节性自回归综合移动平均模型（SARIMA）、指数平滑模型、神经网络模型等。
自回归移动平均模型（ARMA）是一种广泛应用于时间序列分析和预测中的模型。
它结合了自回归（AR）模型和移动平均（MA）模型的特点，能够较好地对时间序列进行建模。
ARMA模型的基本思想是通过过去p个时刻的观察值和过去q个残差项来预测当前时刻的观察值。
参数p和q是模型的阶数，可以通过自相关函数（ACF）和偏自相关函数（PACF）来选择。
自回归综合移动平均模型（ARIMA）是ARMA模型的一种推广形式，它解决了ARMA模型无法处理非平稳时间序列的问题。
ARIMA模型通过差分运算将非平稳时间序列转化为平稳时间序列，再利用ARMA模型对差分后的时间序列进行建模和预测。
ARIMA模型的阶数包括差分阶数d、自回归阶数p和移动平均阶数q，可以通过观察时间序列的趋势和周期性来确定。
季节性自回归综合移动平均模型（SARIMA）是ARIMA模型在季节性时间序列上的推广形式。
它考虑了时间序列中的季节性变化，并通过季节性差分运算将季节性时间序列转化为平稳时间序列。
SARIMA模型的参数包括季节性差分阶数D、季节性自回归阶数P和季节性移动平均阶数Q，还有非季节性差分阶数d、非季节性自回归阶数p和非季节性移动平均阶数q。
指数平滑模型是一种简单且常用的时间序列模型，适用于没有明显趋势和季节性的数据。
指数平滑模型通过对过去一段时间内的观察值进行加权平均，来预测未来的观察值。
基本的指数平滑模型有简单指数平滑模型（SES）、双指数平滑模型和三指数平滑模型等。
双指数平滑模型适用于具有一定趋势性的数据，而三指数平滑模型适用于具有趋势性和季节性的数据。
常见时间序列算法模型
常见时间序列算法模型
1. AR模型（自回归模型）：AR模型是一种基本的时间序列模型，它假设当前时刻的观测值与过去时刻的观测值之间存在线性关系。
AR模型根据过去的一系列观测值来预测未来的观测值。
2. MA模型（滑动平均模型）：MA模型也是一种基本的时间序列模型，它假设当前时刻的观测值与过去时刻的误差项之间存在线性关系。
MA模型根据过去的一系列误差项来预测未来的观测值。
3. ARMA模型（自回归滑动平均模型）：ARMA模型结合了AR模型和MA模型的特点，它假设当前时刻的观测值既与过去时刻的观测值有关，又与过去时刻的误差项有关。
ARMA 模型根据过去的观测值和误差项来预测未来的观测值。
4. ARIMA模型（自回归积分滑动平均模型）：ARIMA模型是对ARMA模型的扩展，它引入了差分操作，用来对非平稳时间序列进行平稳化处理。
ARIMA模型根据差分后的时间序列的观测值和误差项来预测未来的观测值。
5. SARIMA模型（季节性自回归积分滑动平均模型）：SARIMA模型是对ARIMA模型的扩展，用于处理具有季节性的时间序列。
SARIMA模型基于季节性差分后的观测值和误差项来预测未来的观测值。
6. LSTM模型（长短期记忆网络）：LSTM模型是一种递归神经网络模型，它通过学习时间序列中的长期依赖关系来进行预测。
LSTM模型能够捕捉到时间序列中的复杂模式，适用于处理非线性和非稳定的时间序列。
以上是几种常见的时间序列算法模型，可以根据具体问题选择合适的模型进行建模和预测。
金融计量学时间序列模型
第2章时间序列模型时间序列分析方法由Box-Jenkins (1976) 年提出。
它适用于各种领域的时间序列分析。
时间序列模型不同于经济计量模型的两个特点是：⑴这种建模方法不以经济理论为依据，而是依据变量自身的变化规律，利用外推机制描述时间序列的变化。
⑵明确考虑时间序列的非平稳性。
如果时间序列非平稳，建立模型之前应先通过差分把它变换成平稳的时间序列，再考虑建模问题。
1．随机过程、时间序列定义2．时间序列模型的分类3．自相关函数与偏自相关函数4．建模步骤（识别、参数估计、诊断检验）5．乘积季节模型（略）6．案例分析2.1随机过程、时间序列为什么在研究时间序列之前先要介绍随机过程？就是要把时间序列的研究提高到理论高度来认识。
时间序列不是无源之水。
它是由相应随机过程产生的。
只有从随机过程的高度认识了它的一般规律。
对时间序列的研究才会有指导意义。
对时间序列的认识才会更深刻。
自然界中事物变化的过程可以分成两类。
一类是确定型过程，一类是非确定型过程。
确定型过程即可以用关于时间t的函数描述的过程。
例如，真空中的自由落体运动过程，电容器通过电阻的放电过程，行星的运动过程等。
非确定型过程即不能用一个（或几个）关于时间t的确定性函数描述的过程。
换句话说，对同一事物的变化过程独立、重复地进行多次观测而得到的结果是不相同的。
例如，对河流水位的测量。
其中每一时刻的水位值都是一个随机变量。
如果以一年的水位纪录作为实验结果，便得到一个水位关于时间的函数x t。
这个水位函数是预先不可确知的。
只有通过测量才能得到。
而在每年中同一时刻的水位纪录是不相同的。
随机过程：由随机变量组成的一个有序序列称为随机过程，记为{x (s, t) , s∈S , t∈T }。
其中S表示样本空间，T表示序数集。
对于每一个t, t∈T, x(·, t ) 是样本空间S中的一个随机变量。
对于每一个s, s∈S , x (s, ·) 是随机过程在序数集T中的一次实现。
《时间序列模型》课件
对异常值的敏感性
时间序列模型往往对异常值非常敏感，一个或几个异常值可能会对整个模型的预测结果产生重大影响 。
在处理异常值时，需要谨慎处理，有时可能需要剔除异常值或使用稳健的统计方法来减小它们对模型 的影响。
PART 06
指数平滑模型
总结词
利用指数函数对时间序列数据进行平滑处理，以消除随机波动。
详细描述
指数平滑模型是一种非参数的时间序列模型，它利用指数函数对时间序列数据进行平滑处理，以消除 随机波动的影响。该模型通常用于预测时间序列数据的未来值，特别是对于具有季节性和趋势性的数 据。
GARCH模型
要点一
总结词
用于描述和预测时间序列数据的波动性，特别适用于金融 市场数据的分析。
时间序列的构成要素
时间序列由时间点和对应的观测值组成，包括时间点和观测值两 个要素。
时间序列的表示方法
时间序列可以用表格、图形、函数等形式表示，其中函数表示法 最为常见。
时间序列的特点
动态性
时间序列数据随时间变化而变化，具有动态 性。
趋势性
时间序列数据往往呈现出一定的趋势，如递 增、递减或周期性变化等。
随机性
时间序列数据受到多种因素的影响，具有一 定的随机性。
周期性
一些时间序列数据呈现出明显的周期性特征 ，如季节性变化等。
时间序列的分类
根据数据性质分类
时间序列可分为定量数据和定性数据两类。定量数据包括 连续型和离散型，而定性数据则包括有序和无序类型。
根据时间序列趋势分类
时间序列可分为平稳和非平稳两类。平稳时间序列是指其统计特 性不随时间变化而变化，而非平稳时间序列则表现出明显的趋势
时间序列分析模型
时间序列分析模型时间序列分析是一种广泛应用于统计学和经济学领域的建模方法，用于研究随时间变化的数据。
它的目的是揭示和预测数据中隐含的模式和关系，以便更好地理解和解释现象，并做出相应的决策。
时间序列分析模型可以分为统计模型和机器学习模型两类。
一、统计模型1.平稳时间序列模型：平稳时间序列是指在统计学意义上均值和方差都是稳定的序列。
常用的平稳时间序列模型包括：自回归移动平均模型（ARMA）、自回归整合移动平均模型（ARIMA）和季节性自回归整合移动平均模型（SARIMA）等。
-自回归移动平均模型（ARMA）是根据时间序列数据的自相关和移动平均性质建立的模型。
它将序列的当前值作为过去值的线性组合来预测未来值。
ARMA(p,q)模型中，p表示自回归项的阶数，q表示移动平均项的阶数。
-自回归整合移动平均模型（ARIMA）在ARMA模型基础上引入差分操作，用于处理非平稳时间序列。
ARIMA(p,d,q)模型中，d表示差分的次数。
-季节性自回归整合移动平均模型（SARIMA）是ARIMA模型的扩展，在存在季节性变化的时间序列数据中应用。
SARIMA(p,d,q)(P,D,Q)s模型中，s表示季节周期。
2.非平稳时间序列模型：非平稳时间序列是指均值和/或方差随时间变化的序列。
常用的非平稳时间序列模型包括：趋势模型、季节性调整模型、自回归积分滑动平均模型（ARIMA）和季节性自回归积分滑动平均模型（SARIMA）等。
- 趋势模型用于描述数据中的趋势变化，例如线性趋势模型（y = ax + b）和指数趋势模型（y = ab^x）等。
-季节性调整模型用于调整季节性变化对数据的影响，常见的方法有季节指数调整和X-12-ARIMA方法。
-自回归积分滑动平均模型（ARIMA）和季节性自回归积分滑动平均模型（SARIMA）在非平稳时间序列中引入差分操作进行模型建立。
二、机器学习模型机器学习模型在时间序列分析中发挥了重要作用，主要应用于非线性和高维数据的建模和预测。
时间序列模型
时间序列模型时间序列模型是一种用于预测时间序列数据的统计模型。
这种模型可以帮助我们了解数据中的趋势、季节性和周期性，并基于这些信息做出未来的预测。
时间序列模型的核心思想是将过去的观察结果作为未来预测的基础。
通过对已有数据的分析和建模，我们可以确定模型的参数和时间序列的性质，从而进行准确的预测。
有许多不同的时间序列模型可以使用，其中最常用的是自回归移动平均模型（ARMA）和自回归集成移动平均模型（ARIMA）。
这些模型假设未来的数值是过去的线性组合，并通过对数据进行差分来观察数据的趋势。
另一个流行的时间序列模型是季节性自回归集成移动平均模型（SARIMA），它在ARIMA模型的基础上增加了季节性组分。
这种模型特别适用于季节性数据，可以更好地捕捉季节性的规律。
除了上述模型之外，还有各种其他的时间序列模型，例如指数平滑模型、灰度预测模型和波动性模型等。
这些模型在数据的不同方面和性质上有不同的适用性。
时间序列模型的应用非常广泛，可以用于经济预测、股票价格预测、天气预测等领域。
它可以帮助我们研究和理解时间序列数据中的规律，并根据过去的观测结果做出未来的预测。
然而，时间序列模型也存在一些不足之处。
首先，它假设未来的数值是过去的线性组合，而无法捕捉非线性的规律。
其次，时间序列模型在数据中存在异常值或离群值时表现不佳。
此外，时间序列模型无法处理缺失值，而且对于长期预测的准确性可能会受到影响。
综上所述，时间序列模型是一种重要的统计模型，可以用于预测时间序列数据。
它能够帮助我们了解数据中的趋势、季节性和周期性，并根据这些信息做出未来的预测。
然而，我们在使用时间序列模型时需要注意其假设和限制，并结合实际情况进行分析和解释。
时间序列模型是一种用于分析和预测时间序列数据的统计模型。
它可以帮助我们识别和理解数据中隐含的模式和趋势，并以此为基础进行未来的预测。
时间序列模型广泛应用于各个领域，如经济学、金融学、交通规划、气象预测等。
时间序列模型概述
时间序列模型概述时间序列模型是一种用于预测时间序列数据的统计模型。
时间序列数据是一系列按照时间顺序排列的数据点。
例如，股票价格、气温、销售额都是时间序列数据。
时间序列模型能够分析数据中的趋势、周期性和季节性，提供对未来的预测。
时间序列模型的建立是基于以下几个假设：1. 时序依赖：时间序列数据中的每个数据点都依赖于之前的数据点。
这意味着前一时刻的数据对当前时刻的数据有影响。
2. 稳定性：时间序列数据的统计特性在时间上保持不变。
这意味着数据的平均值和方差不会随时间而变化。
3. 随机性：时间序列数据中的噪声是随机的，即不受任何规律的干扰。
为了建立时间序列模型，我们需要对数据进行预处理和分析。
首先，我们需要对数据进行平稳性检验，确保数据的均值和方差在时间上保持不变。
如果数据不稳定，我们可以采用一些技术，如差分操作，将其转化为稳定的形式。
接下来，我们需要对时间序列数据进行分解，找出其中的趋势、周期性和季节性。
常用的分解方法有加法分解和乘法分解。
加法分解将时间序列数据分解为趋势、季节性和误差项的和，乘法分解将时间序列数据分解为趋势、季节性和误差项的乘积。
在分解的基础上，我们可以选择适合的时间序列模型进行建模和预测。
常见的时间序列模型有：1. 自回归移动平均模型（ARMA）：基于时间序列数据的自回归和移动平均过程。
ARMA模型适用于没有趋势和季节性的时间序列数据。
2. 自回归积分移动平均模型（ARIMA）：在ARMA模型的基础上，增加了对时间序列数据的差分操作。
ARIMA模型适用于具有趋势但没有季节性的时间序列数据。
3. 季节性自回归积分移动平均模型（SARIMA）：在ARIMA 模型的基础上，增加了对时间序列数据的季节性差分操作。
SARIMA模型适用于具有趋势和季节性的时间序列数据。
4. 季节性分解模型（STL）：将时间序列数据进行分解，然后对趋势、季节性和残差进行建模。
STL模型适用于具有明显季节性的时间序列数据。
时间序列分析中常用的模型
时间序列分析中常用的模型时间序列分析是一种重要的数据分析方法，用于研究随时间变化的数据。
在实际应用中，常常需要使用合适的模型来描述和预测时间序列数据。
本文将介绍时间序列分析中常用的几种模型，并对其原理和应用进行详细的讨论。
一、移动平均模型（MA模型）移动平均模型是时间序列分析中最简单的模型之一。
它基于时间序列在不同时刻的观测值之间存在一定的相关性，并假设当前的观测值是过去一段时间内的观测值的线性组合。
移动平均模型一般用“MA(q)”表示，其中q表示移动平均阶数，即过去q个观测值的影响。
二、自回归模型（AR模型）自回归模型是另一种常用的时间序列模型。
它假设当前的观测值与过去一段时间内的观测值之间存在线性关系，并通过自相关函数来描述观测值之间的相关性。
自回归模型一般用“AR(p)”表示，其中p表示自回归阶数，即过去p个观测值的影响。
三、自回归移动平均模型（ARMA模型）自回归移动平均模型是将移动平均模型和自回归模型相结合得到的一种模型。
它通过同时考虑观测值的移动平均部分和自回归部分来描述时间序列的相关性。
四、季节性模型在一些具有周期性波动的时间序列数据中，常常需要使用季节性模型进行分析。
季节性模型一般是在上述模型的基础上加入季节因素，以更准确地描述和预测数据的季节性变化。
五、自回归积分移动平均模型（ARIMA模型）自回归积分移动平均模型是时间序列分析中最常用的模型之一。
它通过引入差分运算来处理非平稳时间序列，并结合自回归模型和移动平均模型来描述残差项之间的相关性。
六、指数平滑模型指数平滑模型是一种常用的时间序列预测方法。
它假设未来的观测值与过去的观测值之间存在指数级的衰减关系，并通过平滑系数来反映不同观测值之间的权重。
七、ARCH模型和GARCH模型ARCH模型和GARCH模型是用于处理时间序列波动性的模型。
它们基于过去的方差序列来描述未来的波动性，并用于金融市场等领域的风险管理和波动率预测。
总结来说，时间序列分析中常用的模型包括移动平均模型、自回归模型、自回归移动平均模型、季节性模型、自回归积分移动平均模型、指数平滑模型、ARCH模型和GARCH模型等。
时间序列模型概述
时间序列模型概述时间序列模型是一种用于对时间序列数据进行建模和预测的统计模型。
时间序列数据是指按照时间顺序记录的一系列观测值，比如股票价格、气温、销售量等。
时间序列模型的目标是通过分析过去的观测值来预测未来的观测值。
这种模型通常基于以下两个假设：1. 时间序列的未来值是过去值的函数；2. 时间序列的未来值受到随机误差的影响。
常见的时间序列模型包括自回归移动平均模型（ARMA）、自回归整合移动平均模型（ARIMA）、季节性自回归移动平均模型（SARIMA）和指数平滑模型等。
ARMA模型是将时间序列的过去值和滞后误差作为解释变量，使用线性回归方法来预测未来值。
它是基于两个基本组件：自回归（AR）和移动平均（MA）。
AR部分建模了时间序列的过去值与当前值之间的关系，MA部分建模了观测误差的相关性。
ARIMA模型是在ARMA模型的基础上引入了差分操作，用于处理非平稳时间序列。
差分操作可以将非平稳时间序列转化为平稳时间序列，从而使得模型更可靠。
SARIMA模型是ARIMA模型的扩展，用于处理季节性时间序列。
它在ARIMA模型的基础上引入了季节差分，以及季节AR和MA项，以更好地拟合和预测季节性变化。
指数平滑模型是一类基于加权平均的模型，根据时间序列数据的特点赋予不同权重，进行预测。
常见的指数平滑模型包括简单指数平滑（SES）、双指数平滑和三指数平滑。
时间序列模型需要通过对历史数据的拟合来估计模型参数，并通过模型参数进行未来观测值的预测。
评估时间序列模型通常使用误差度量指标，比如均方误差（MSE）和平均绝对误差（MAE）。
时间序列模型在很多领域都有广泛的应用，比如经济学、金融学、气象学、销售预测等。
它可以帮助我们理解时间序列数据的动态特征，提供未来预测和决策支持。
然而，在实际应用中，时间序列模型也面临一些挑战，比如数据缺失、异常值和非线性关系等。
因此，选择适合的时间序列模型需要综合考虑数据的特性和模型的假设。
时间序列分析模型
时间序列分析模型时间序列分析模型是一种通过对时间序列数据进行建模和分析的方法，旨在揭示数据中的趋势、季节性、周期和不规则波动等特征，并进行预测和决策。
时间序列分析模型在经济、金融、市场、气象、医学等领域都有广泛的应用。
本文将介绍几种常见的时间序列分析模型。
1. 移动平均模型（MA）移动平均模型是时间序列分析中最简单的模型之一。
它基于一个基本假设，即观察到的时间序列数据是对随机误差的线性组合。
该模型表示为：y_t = c + e_t + θ₁e_(t-1) + θ₂e_(t-2) + … + θ_qe_(t-q)其中，y_t 是观察到的数据，c 是常数，e_t 是随机误差，θ₁，θ₂，…，θ_q 是移动平均项的参数，q 是移动平均项的阶数。
2. 自回归模型（AR）自回归模型是基于一个基本假设，即观察到的时间序列数据是过去若干时间点的线性组合。
自回归模型表示为：y_t = c + ϕ₁y_(t-1) + ϕ₂y_(t-2) + … + ϕ_p y_(t-p) + e_t其中，y_t 是观察到的数据，c 是常数，e_t 是随机误差，ϕ₁，ϕ₂，…，ϕ_p 是自回归项的参数，p 是自回归项的阶数。
3. 自回归移动平均模型（ARMA）自回归移动平均模型将自回归模型和移动平均模型结合在一起，用于处理同时具有自相关和移动平均性质的时间序列数据。
自回归移动平均模型表示为：y_t = c + ϕ₁y_(t-1) + ϕ₂y_(t-2) + … + ϕ_p y_(t-p) + e_t +θ₁e_(t-1) + θ₂e_(t-2) + … + θ_qe_(t-q)其中，y_t 是观察到的数据，c 是常数，e_t 是随机误差，ϕ₁，ϕ₂，…，ϕ_p 是自回归项的参数，θ₁，θ₂，…，θ_q 是移动平均项的参数，p 是自回归项的阶数，q 是移动平均项的阶数。
4. 季节性自回归移动平均模型（SARIMA）季节性自回归移动平均模型是自回归移动平均模型的扩展，用于处理具有季节性和趋势变化的时间序列数据。
时间序列模型的介绍
时间序列模型的介绍时间序列模型是一种用于分析和预测时间序列数据的统计模型。
时间序列数据是按时间顺序收集的观测数据，通常具有一定的趋势、季节性和随机性。
时间序列模型的目标是通过对过去的数据进行分析，揭示数据背后的规律性，从而对未来的数据进行预测。
时间序列模型可以分为线性模型和非线性模型。
线性模型假设时间序列数据是由线性组合的成分构成的，常见的线性模型有自回归移动平均模型（ARMA）、自回归模型（AR）和移动平均模型（MA）等。
非线性模型则放宽了对数据的线性假设，常见的非线性模型有非线性自回归模型（NAR）和非线性移动平均模型（NMA）等。
在时间序列模型中，常用的预测方法包括平滑法、回归法和分解法。
平滑法通过对时间序列数据进行平均、加权或移动平均等处理，来消除数据中的随机波动，得到趋势和季节性成分。
回归法则是通过建立时间序列数据与其他影响因素的关系模型，来预测未来的数据。
分解法则将时间序列数据分解为趋势、季节性和随机成分，分别进行建模和预测。
时间序列模型的应用非常广泛。
在经济领域，时间序列模型可以用于宏观经济指标的预测，如国内生产总值（GDP）、通货膨胀率和失业率等。
在金融领域，时间序列模型可以用于股票价格的预测和风险管理，如股票市场的指数预测和波动率的估计。
在气象领域，时间序列模型可以用于天气预报和气候变化研究，如温度、降雨量和风速等的预测。
在交通领域，时间序列模型可以用于交通流量的预测和拥堵状况的评估，如道路交通量和公共交通客流量等的预测。
然而，时间序列模型也存在一些限制和挑战。
首先，时间序列数据通常具有一定的噪声和不确定性，模型需要能够对这些随机波动进行合理的建模和处理。
其次，时间序列数据可能存在非线性关系和非平稳性，传统的线性模型可能无法很好地捕捉到数据的特征。
此外，时间序列数据的长度和频率也会对模型的预测能力产生影响，较短的数据序列和较低的采样频率可能导致预测结果的不准确性。
为了克服这些挑战，研究人员不断提出新的时间序列模型和方法。
时间序列常用模型
时间序列常用模型时间序列是指在时间轴上按照一定时间间隔采取的数据集合。
它广泛应用于金融、经济、气象、环境等领域。
在时间序列中，我们可以使用各种模型来描述和预测数据的未来走势，其中常用的模型有以下几种：1. 移动平均模型（MA）移动平均模型是一种简单的时间序列预测模型，它基于过去一段时间内的平均值来预测未来的走势。
移动平均模型可以分为简单移动平均模型（SMA）和加权移动平均模型（WMA）。
SMA是指在过去n个时间点的数据取平均值，而WMA则是在过去n个时间点的数据按照不同的权重取平均值。
2. 自回归模型（AR）自回归模型是一种基于过去一段时间内的自身值来预测未来走势的模型。
AR模型可以分为AR(p)模型和ARIMA(p,d,q)模型，其中p 表示自回归项的阶数，d表示差分的阶数，q表示移动平均项的阶数。
ARIMA模型在AR模型的基础上加入了差分项，可以处理非平稳时间序列。
3. 移动平均自回归模型（ARMA）移动平均自回归模型是自回归模型和移动平均模型的结合体，它可以同时考虑过去一段时间内的自身值和平均值来预测未来走势。
ARMA模型可以分为ARMA(p,q)模型，其中p表示自回归项的阶数，q表示移动平均项的阶数。
4. 季节性自回归移动平均模型（SARIMA）季节性自回归移动平均模型是ARIMA模型在季节性数据上的扩展，它可以处理存在季节性变化的时间序列。
SARIMA模型可以分为SARIMA(p,d,q)(P,D,Q)s模型，其中p、d、q分别表示非季节性自回归项、差分项、移动平均项的阶数，P、D、Q分别表示季节性自回归项、差分项、移动平均项的阶数，s表示季节周期。
5. 随机游走模型（RW）随机游走模型是一种基于随机变量的模型，它假设未来的走势与当前的走势相同，因此未来的走势是随机变量的累加。
随机游走模型可以分为随机游走（RW）模型和随机游走带漂移（RWD）模型。
RW模型假设未来的走势与当前的走势相同，RWD模型假设未来的走势与当前的走势加上一个漂移量相同。
数据分析中的时间序列模型
数据分析中的时间序列模型时间序列模型是数据分析中一种重要的统计方法，它用于揭示数据随时间变化的模式和趋势。
时间序列模型可以应用于多个领域，例如经济学、气象学、市场营销等等。
本文将介绍时间序列模型的基本概念、常见的方法和应用案例。
一、时间序列模型的基本概念时间序列是按照时间顺序排列的一系列数据，它可以是离散的或连续的。
时间序列模型的目标是对时间序列数据进行建模和预测。
在实际应用中，时间序列通常具有趋势（Trend）、季节性（Seasonality）和周期性（Cyclical）等组成部分。
1. 趋势：指时间序列数据在长期内表现出的整体上升或下降的趋势，可以是线性或非线性的。
2. 季节性：指时间序列数据在特定时间段内重复出现的规律，比如每年夏季的销售额通常会高于其他季节。
3. 周期性：指时间序列数据在较长时间内出现的波动，可能是由于经济周期或其他周期性因素引起。
二、常见的时间序列模型方法时间序列模型包括很多不同的方法和算法，下面介绍几种常见的方法。
1. 移动平均模型（Moving Average，MA）：MA模型基于数据的移动平均值，用于捕捉数据的平稳性和周期性。
它通常表示为MA(q)，其中q表示模型中的滞后阶数。
2. 自回归模型（Autoregressive，AR）：AR模型假设当前的观测值可以由过去若干观测值的线性组合表示，用于描述趋势和周期性。
它通常表示为AR(p)，其中p表示模型中的滞后阶数。
3. 自回归移动平均模型（Autoregressive Moving Average，ARMA）：ARMA模型结合了AR和MA模型，用于同时考虑趋势和周期性。
它通常表示为ARMA(p, q)，其中p和q分别表示AR和MA模型中的滞后阶数。
4. 季节性自回归移动平均模型（Seasonal Autoregressive Moving Average，SARMA）：SARMA模型用于处理具有明显季节性的时间序列数据，它在ARMA模型的基础上添加了季节性因素。
时间序列模型
ln( inv t ) 1rt 1 2 ln( gnpt ) ut
t = 1, 2, , T
19
最小二乘法得到的估计方程如下：
ls log(inv_p) r_p(-1) log(gnp_p)
ˆ ln( inv t ) 0.016rt 1 0.734 ln( gnpt ) ut
t =（-1.32） （154.25） R2=0.80 D.W.=0.94
20
选择View/Residual test/Correlogram-Q-statistice会产生如下结果：
虚线之间的区域：是自相关中正负两倍于估计标准差所夹成的。如果自相关 值在这个区域内，则在显著水平为5%的情形下与零没有显著区别 本例：1阶的自相关系数和偏自相关系数都超出了虚线，说明存在1阶序列相 关。1阶滞后的Q-统计量的P值很小，拒绝原假设，残差序列存在一阶序列相 关。
17
在EViews软件中的操作方法： 在 方 程 工 具 栏 选 择 View/Residual Tests/correlogram-Q-statistics 。 EViews将显示残差的自相关和偏自相关函数以及对应于高阶序列相关 的Ljung-Box Q统计量。如果残差不存在序列相关，在各阶滞后的自 相关和偏自相关值都接近于零。所有的Q-统计量不显著，并且有大的 P值。
22
（1）估计回归方程，并求出残差et
ˆ ˆ ˆ ˆ et yt 0 1 x1t 2 x2t k xkt
（2）检验统计量可以基于如下回归得到
(7.1.13)
et X t 1et 1 p et p vt
这是对原始回归因子Xt 和直到p阶的滞后残差的回归。
时间序列模型
为什么了解随机过程？
12.1 时间序列定义
中国人时间上的前后观
滞后算子：用 L 表示。定义 Lxt = xt -1。 则 k 阶滞后算子定义为 Lkxt = xt - k。
白噪声过程：对于一个随机过程{ xt , tT }， 如果 E(xt) = 0，Var(xt) = 2 , t T； Cov(xt , xt + k ) = 0，(t+k ) T, k 0，则称{xt}为白噪声过程。
12.8 回归与 ARMA 组合模型
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第 12 章 时间序列模型
ARMA 模型是与回归模型完全不同的一类 模型，由 G Box 和 G M. Jenkins 于 1970 年 系统提出。 （1）这种建模方法的特点是不考虑其他解释 变量的作用，不以经济理论为依据，而是依 靠变量本身的变化规律，利用外推机制描述 时间序列的变化。 （2）注重平稳性。当时间序列非平稳时，首 先要通过差分使序列平稳后再建立时间序列 模型。 （3）估计 ARMA 模型参数的方法是极大似 然法。 （3）对于给定的时间序列，模型形式的选择 通常并不是惟一的。在实际建模过程中经验 越丰富，模型形式的选择就越准确合理。
1- 1L - 2 L2 - … - p Lp) xt = L) xt = ut 其中L) = 1- 1L- 2 L2 - … - p Lp 称为自回归算子，或自回归特征多项式。
（第3版284页）
12.2 时间序列模型的分类
AR(p) 过程中最常用的是 1 阶自回归过程：xt = 1 xt-1 + ut
2
1
时间序列分析模型汇总
时间序列分析模型汇总时间序列分析是一种广泛应用于各个领域的统计分析方法，它用来研究一组随时间而变化的数据。
时间序列数据通常具有趋势、季节性和随机性等特征，时间序列分析的目的是通过建立适当的模型来描述和预测这些特征。
本文将汇总一些常用的时间序列分析模型，包括AR、MA、ARIMA、GARCH和VAR等。
1.AR模型（自回归模型）:AR模型是根据过去的观测值来预测未来的观测值。
它假设未来的观测值与过去的一系列观测值有关，且与其他因素无关。
AR模型的一般形式为：Y_t=c+Σ(φ_i*Y_t-i)+ε_t，其中Y_t表示时间t的观测值，c 为常数，φ_i为系数，ε_t为误差项。
2.MA模型（移动平均模型）:MA模型是根据过去的误差项来预测未来的观测值。
它假设未来的观测值与过去的一系列误差项有关，且与其他因素无关。
MA模型的一般形式为：Y_t=μ+ε_t+Σ(θ_i*ε_t-i)，其中Y_t表示时间t的观测值，μ为平均值，θ_i为系数，ε_t为误差项。
3.ARIMA模型（自回归积分移动平均模型）:ARIMA模型是AR和MA模型的组合，它结合了时间序列数据的趋势和随机性特征。
ARIMA模型的一般形式为：Y_t=c+Σ(φ_i*Y_t-i)+Σ(θ_i*ε_t-i)+ε_t，其中Y_t表示时间t的观测值，c为常数，φ_i和θ_i为系数，ε_t为误差项。
4.GARCH模型（广义自回归条件异方差模型）:GARCH模型用于建模并预测时间序列数据的波动性。
它假设波动性是由过去观测值的平方误差和波动性的自相关引起的。
GARCH模型的一般形式为：σ_t^2=ω+Σ(α_i*ε^2_t-i)+Σ(β_i*σ^2_t-i)，其中σ_t^2为时间t的波动性，ω为常数，α_i和β_i为系数，ε_t为误差项。
5.VAR模型（向量自回归模型）:VAR模型用于建模并预测多个时间序列变量之间的相互关系。
它假设多个变量之间存在相互依赖的关系，即一个变量的变动会对其他变量产生影响。
时间序列模型
时间序列模型一、分类①按所研究的对象的多少分，有一元时间序列和多元时间序列.②按时间的连续性可将时间序列分为离散时间序列和连续时间序列两种.③按序列的统计特性分，有平稳时间序列和非平稳时间序列.狭义时间序列：如果一个时间序列的概率分布与时间t 无关.广义时间序列:如果序列的一、二阶矩存在，而且对任意时刻t 满足均值为常数和协方差为时间间隔的函数。
（下文主要研究的是广义时间序列)。
④按时间序列的分布规律来分，有高斯型时间序列和非高斯型时间序列.二、确定性时间序列分析方法概述时间序列预测技术就是通过对预测目标自身时间序列的处理,来研究其变化趋势的.一个时间序列往往是以下几类变化形式的叠加或耦合。
①长期趋势变动:它是指时间序列朝着一定的方向持续上升或下降，或停留在某一水平上的倾向,它反映了客观事物的主要变化趋势.通常用表示。
②季节变动：通常用表示。
③循环变动：通常是指周期为一年以上，由非季节因素引起的涨落起伏波形相似的波动。
通常用表示.④不规则变动。
通常它分为突然变动和随机变动。
通常用表示。
也称随机干扰项。
常见的时间序列模型：⑴加法模型:；⑵乘法模型:；⑶混合模型：；；这三个模型中表示观测目标的观测记录，如果在预测时间范围以内,无突然变动且随机变动的方差较小，并且有理由认为过去和现在的演变趋势将继续发展到未来时，可用一些经验方法进行预测。
三、移动平均法当时间序列的数值由于受周期变动和不规则变动的影响，起伏较大，不易显示出发展趋势时，可用移动平均法，消除这些因素的影响，分析、预测序列的长期趋势。
移动平均法有简单移动平均法，加权移动平均法，趋势移动平均法等.3.1、简单移动平均法当预测目标的基本趋势是在某一水平上下波动时，可用一次简单移动平均方法建立预测模型：其预测目标的标准差为：当然我们还可以得到如下递推关系：N的选取方式:①一般N 取值范围：5 ≤N ≤200。
当历史序列的基本趋势变化不大且序列中随机变动成分较多时,N 的取值应较大一些。
ARIMa--时间序列模型
ARIMa--时间序列模型⼀、概述 在⽣产和科学研究中，对某⼀个或者⼀组变量 x(t)x(t) 进⾏观察测量，将在⼀系列时刻 t1,t2,⋯,tnt1,t2,⋯,tn 所得到的离散数字组成的序列集合，称之为时间序列。
时间序列分析是根据系统观察得到的时间序列数据，通过曲线拟合和参数估计来建⽴数学模型的理论和⽅法。
时间序列分析常⽤于国民宏观经济控制、市场潜⼒预测、⽓象预测、农作物害⾍灾害预报等各个⽅⾯。
ARIMA模型，全称为⾃回归积分滑动平均模型（Autoregressive Integrated Moving Average Model），是由博克思(Box)和詹⾦斯(Jenkins)于20世纪70年代初提出的⼀种时间序列预测⽅法。
ARIMA模型是指在将⾮平稳时间序列转化为平稳时间序列过程中，将因变量仅对它的滞后值以及随机误差项的现值和滞后值进⾏回归所建⽴的模型。
注意：时间序列模型适⽤于做短期预测，即统计序列过去的变化模式还未发⽣根本性变化。
⼆、原理 ARIMA(p,d,q) 称为差分⾃回归移动平均模型，根据原序列是否平稳以及回归中所含部分的不同，包括移动平均过程(MA)、⾃回归过程(AR)、⾃回归移动平均过程(ARMA)和⾃回归滑动平均混合过程(ARIMA)。
AR是⾃回归，p为⾃回归项；MA为移动平均，q为移动平均项数，d为时间序列变为平稳时间序列时所做的差分次数。
三、时间序列建模步骤 1.数据的准备，准备带观测系统的时间序列数据 2.数据可视化，观测是否为平稳时间序列，若是⾮平稳时间序列，则需要进⾏d阶差分运算，将其化为平稳时间序列 3.得到平稳时间序列后，要对其分别求得⾃相关系数ACF，偏⾃相关系数PACF，通过对⾃相关图和偏⾃相关图的分析，得到最佳的阶层P，阶数q 4.由以上得到d,p,q，得到ARIMA模型，然后对模型进⾏模型检验四、典例解析 1.数据的准备 这⾥我们已经备好了数据，截图如下。
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时间序列模型Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】时间序列模型一、分类①按所研究的对象的多少分，有一元时间序列和多元时间序列。
②按时间的连续性可将时间序列分为离散时间序列和连续时间序列两种。
③按序列的统计特性分，有平稳时间序列和非平稳时间序列。
狭义时间序列：如果一个时间序列的概率分布与时间t 无关。
广义时间序列：如果序列的一、二阶矩存在，而且对任意时刻t 满足均值为常数和协方差为时间间隔τ的函数。
（下文主要研究的是广义时间序列）。
④按时间序列的分布规律来分，有高斯型时间序列和非高斯型时间序列。
二、确定性时间序列分析方法概述时间序列预测技术就是通过对预测目标自身时间序列的处理，来研究其变化趋势的。
一个时间序列往往是以下几类变化形式的叠加或耦合。
①长期趋势变动：它是指时间序列朝着一定的方向持续上升或下降，或停留在某一水平上的倾向，它反映了客观事物的主要变化趋势。
通常用T t表示。
②季节变动：通常用S t表示。
③循环变动：通常是指周期为一年以上，由非季节因素引起的涨落起伏波形相似的波动。
通常用C t表示。
④不规则变动。
通常它分为突然变动和随机变动。
通常用R t表示。
也称随机干扰项。
常见的时间序列模型：⑴加法模型：y t=S t+T t+C t+R t；⑵乘法模型：y t=S t·T t·C t·R t；⑶混合模型：y t=S t·T t+R t；y t=S t+T t·C t·R t；R t2这三个模型中y t表示观测目标的观测记录，E(R t)=0,E(R t2)=σ2如果在预测时间范围以内，无突然变动且随机变动的方差σ2较小，并且有理由认为过去和现在的演变趋势将继续发展到未来时，可用一些经验方法进行预测。
三、移动平均法当时间序列的数值由于受周期变动和不规则变动的影响，起伏较大，不易显示出发展趋势时，可用移动平均法，消除这些因素的影响，分析、预测序列的长期趋势。
移动平均法有简单移动平均法，加权移动平均法，趋势移动平均法等。
、简单移动平均法当预测目标的基本趋势是在某一水平上下波动时，可用一次简单移动平均方法建立预测模型：其预测目标的标准差为：当然我们还可以得到如下递推关系：N的选取方式:①一般N 取值范围：5 ≤N ≤200。
当历史序列的基本趋势变化不大且序列中随机变动成分较多时，N 的取值应较大一些。
否则N 的取值应小一些。
②选择不同的N比较若干模型的预测误差，预测标准误差最小者为最好。
、加权移动平均法在简单移动平均公式中，每期数据在求平均时的作用是等同的。
但是，每期数据所包含的信息量不一样，近期数据包含着更多关于未来情况的信心。
因此，把各期数据等同看待是不尽合理的，应考虑各期数据的重要性，对近期数据给予较大的权重，这就是加权移动平均法的基本思想。
其中w i为y t−i+1权数，体现了相应的y t在加权平均数中的重要性。
在加权移动平均法中，的选择，w i同样具有一定的经验性。
一般的原则是：近期数据的权数大，远期数据的权数小。
至于大到什么程度和小到什么程度，则需要按照预测者对序列的了解和分析来确定。
、趋势移动平均法简单移动平均法和加权移动平均法，在时间序列没有明显的趋势变动时，能够准确反映实际情况。
但当时间序列出现直线增加或减少的变动趋势时，用简单移动平均法和加权移动平均法来预测就会出现滞后偏差。
因此，需要进行修正，修正的方法是作二次移动平均，利用移动平均滞后偏差的规律来建立直线趋势的预测模型。
这就是趋势移动平均法。
一次移动的平均数为二次移动的平均数为下面讨论如何利用移动平均的滞后偏差建立直线趋势预测模型:设时间序列{y t} 从某时期开始具有直线趋势，且认为未来时期也按此直线趋势变化，则可设此直线趋势预测模型为其中t 为当前时期数；T 为由t 至预测期的时期数；a t为截距，b t为系数，两者均称为平滑系数。
可以推算出：趋势移动平均法对于同时存在直线趋势与周期波动的序列，是一种既能反映趋势变化，又可以有效地分离出来周期变动的方法。
四、指数平滑法；而一次移动平均实际上认为最近N 期数据对未来值影响相同，都加权1NN 期以前的数据对未来值没有影响，加权为0。
但是，二次及更高次移动平均数，且次数越高，权数的结构越复杂，但永远保持对称的权数，即的权数却不是1N两端项权数小，中间项权数大，不符合一般系统的动态性。
一般说来历史数据对未来值的影响是随时间间隔的增长而递减的。
所以，更切合实际的方法应是对各期观测值依时间顺序进行加权平均作为预测值。
指数平滑法可满足这一要求，而且具有简单的递推形式。
指数平滑法根据平滑次数的不同，又分为一次指数平滑法、二次指数平滑法和三次指数平滑法等，分别介绍如下：、一次指数平滑法其中α为加权系数。
预测模型为：即也就是以第t期指数平滑值作为t +1期预测值。
如何选择加权系数α具体如何选择一般可遵循下列原则：①如果时间序列波动不大，比较平稳，则α应取小一点，如（～）。
以减少修正幅度，使预测模型能包含较长时间序列的信息；②如果时间序列具有迅速且明显的变动倾向，则α应取大一点，如（～）。
使预测模型灵敏度高一些，以便迅速跟上数据的变化。
③在实用上，类似移动平均法，多取几个α值进行试算，看哪个预测误差小，就采用哪个。
如何确定初值S0(1)具体如何选择一般可遵循下列原则：①当时间序列的数据较多，比如在20 个以上时，初始值对以后的预测值影响很少，可选用第一期数据为初始值。
②如果时间序列的数据较少，在20个以下时，初始值对以后的预测值影响很大，这时，就必须认真研究如何正确确定初始值。
一般以最初几期实际值的平均值作为初始值。
、二次指数平滑法当时间序列的变动出现直线趋势时，采用二次指数平滑法其中S t(1)为一次指数的平滑值；S t(2)为二次指数的平滑值。
当时间序列{y t},从某时期开始具有直线趋势时，类似趋势移动平均法，可用直线趋势模型:进行预测。
、三次指数平滑法当时间序列的变动表现为二次曲线趋势时，则需要用三次指数平滑法。
三次指数平滑是在二次指数平滑的基础上，再进行一次平滑，其计算公式为式中S t(3)为三次指数平滑值三次指数平滑法的预测模型为：其中：选择α值的一些基本准则:指数平滑预测模型是以时刻t为起点，综合历史序列的信息，对未来进行预测的。
选择合适的加权系数α是提高预测精度的关键环节。
根据实践经验，α的取值范围一般以～为宜。
α值愈大，加权系数序列衰减速度愈快，所以实际上α取值大小起着控制参加平均的历史数据的个数的作用。
α值愈大意味着采用的数据愈少。
（1）如果序列的基本趋势比较稳，预测偏差由随机因素造成，则α值应取小一些，以减少修正幅度，使预测模型能包含更多历史数据的信息。
（2）如果预测目标的基本趋势已发生系统地变化，则α值应取得大一些。
这样，可以偏重新数据的信息对原模型进行大幅度修正，以使预测模型适应预测目标的新变化。
如何确定初值初始值可以取前3～5个数据的算术平均值作为初始值。
五、差分指数平滑法当时间序列的变动具有直线趋势时，用一次指数平滑法会出现滞后偏差，其原因在于数据不满足模型要求。
因此，我们也可以从数据变换的角度来考虑改进措施，即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。
、一阶差分指数平滑法当时间序列呈直线增加时，可运用一阶差分指数平滑模型来预测。
其中的为差分记号。
第一个式子表示对呈现直线增加的序列作一阶差分，构成一个平稳的新序列，第二个式子表示把经过一阶差分后的新序列的指数平滑预测值与变量当前的实际值迭加，作为变量下一期的预测值。
指数平滑值实际上是一种加权平均数。
因此把序列中逐期增量的加权平均数（指数平滑值）加上当前值的实际数进行预测，比一次指数平滑法只用变量以往取值的加权平均数作为下一期的预测更合理。
从而使预测值始终围绕实际值上下波动，从根本上解决了在有直线增长趋势的情况下，用一次指数平滑法所得出的结果始终落后于实际值的问题。
二阶差分指数平滑模型当时间序列呈现二次曲线增长时，可用二阶差分指数平滑模型来预测，计算公式如下：其中?2表示二阶差分。
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着的改进。
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。
但是，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。
六、自适应滤波法、自适应滤波法的基本过程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，故称为自适应滤波法。
自适应滤波法的基本预测公式为：其中为第t+1期的预测值，w i为第t-i+1期的观测值权数，y t−i+1为第期的观测值，N为权数的个数。
其调整权数的公式为:式中i=1，2，?，t=N,N+1,?n,n为序列数据的个数，w i为调整前的第i个权数，为调整后的第i个权数，k为学习常数，e i+1为第t+1期的预测误差。
该式表明调整后的一组权数应等于旧的一组权数加上误差调整项，这个调整项包括预测误差、原观测值和学习常数等三个因素。
学习常数k的大小决定权数调整的速度。
N, k值和初始权数的确定在开始调整权数时，首先要确定权数个数N和学习常数k。
一般说来，当时间序列的观测值呈季节变动时，N应取季节性长度值。
如序列以一年为周期进行季节变动时，若数据是月度的，则取 N=12，若季节是季度的，则取N=4。
如果时间序列无明显的周期变动，则可用自相关系数法来确定，即取N为最高自相关系数的滞后时期。
k的取值一般可定为 1/N，也可以用不同的k值来进行计算，以确定一个能使S最小的k值。
初始权数的确定也很重要，如无其它依据，也可用 1/N作为初始权系数用。
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。