Обнаружение момента разладки процесса авторегрессии первого порядка | Вестник Томского государственного университета. 2003. № 280.

Обнаружение момента разладки процесса авторегрессии первого порядка

Рассматривается задача обнаружения момента изменения среднего значения процесса авторегрессии первого порядка. Предлагается последовательная процедура обнаружения как положительного, так и отрицательного сдвигов среднего наблюдаемого процесса. Получены формулы для среднего времени между ложными тревогами и среднего времени запаздывания в обнаружении разладки. Приведены результаты численного моделирования.

On detecting of change-point in autoregressive process of the first order.pdf Одной из актуальных задач статистики является опреде-ление момента изменения свойств наблюдаемого процесса(момента разладки процесса). Существуют различные под-ходы к решению данной проблемы в зависимости от исход-ных предположений о модели наблюдений. Наиболее изу-ченной является ситуация, когда известны начальная и ко-нечная модели процесса [1−3]. В этом случае для обнаруже-ния момента изменения разладки используется алгоритмкумулятивных сумм (АКС), представляющий собой много-кратно возобновляемую процедуру Вальда последователь-ной классификации двух простых гипотез. Лорденом в [4]было установлено, что эта процедура в схеме независимыхнаблюдений является оптимальной в смысле минимумасреднего времени запаздывания при фиксированном сред-нем времени между ложными тревогами. В [5] было пока-зано, что АКС является оптимальным при обнаружениимоментов переключения между двумя авторегрессионнымимоделями.Большой интерес на практике представляет случай, ко-гда распределения наблюдаемого процесса до и после раз-ладки не известны. Подобная ситуацияоценивании параметра ƒ. Решение о наличии разлад-ки принимается при достижении суммой Si порога h.Для обнаружения уменьшения среднего значениянаблюдений, то есть для случая a < 0, используетсявторая процедура АКС, в которой величины xi заме-няются на −xi :220 1sign( ) ,, max( , ).i ik ii i iz y y lmS l mS l mz S−−= − − ƒ ⋅ −= + = + +(8)Процедуры АКС будем применять последователь-но [10], изменяя номер j последовательности jzi , ес-ли значение Si становится меньше l+m.РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРО-ЦЕДУРЫРассмотрим последовательности (7) и (8). Будемсчитать ту последовательность, в которой после раз-ладки среднее значение наблюдений увеличивается,первой, а ту, в которой среднее уменьшается, - вто-рой. Это означает, что при увеличении в момент раз-ладки среднего значения наблюдений первой проце-дурой считается процедура (7), а при уменьшении -процедура (8). Обозначим через zi статистики jzi , ис-пользуемые в текущий момент времени i в АКС; P0 -распределение величин zi до момента разладки, а че-рез P1 и P2 - распределения этих величин после раз-ладки соответственно в первой и второй последова-тельностях. Основными характеристиками построен-ной процедуры являются среднее время между лож-ными тревогами Тлт и среднее время запаздыванияТзап1, Тзап2 при наблюдении первой и второй последо-вательности соответственно.Теорема 1. Пусть существует такое p0 , для кото-рого выполнено следующее условие:0 1 0( 0| ) 1 .P zi zi− p 2+ ƒ> ≤ < (9)Тогда среднее время между ложными тревогамирастет экспоненциально при увеличении порога h :

Ключевые слова

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Воробейчиков Сергей ЭриковичТомский государственный университетдоцент, доктор физико-математических наук, профессор кафедры высшей математики и математического моделирования факультета прикладной математики и кибернетикиsev@vmm.tsu.ru
Кабанова Татьяна ВалерьевнаТомский государственный университетаспирантка кафедры высшей математики и математического моделирования факультета прикладной математики и кибернетикиtvk@bk.ru
Всего: 2

Ссылки

Page E.S. Continuous inspection schemes // Biometrika. 1954. No. 1. P. 141-145.
Ширяев А.М. Статистический последовательный анализ. М.: Наука, 1976.
Сосулин Ю.Г., Фишман М.М. Теория последовательных решений и ее применения. М.: Радио и связь, 1985.
Lorden G. Procedures for reacting to a change of distribution // Annals Math. Statistics. 1971. V.42. No.6. P.1897-1908.
Моттль В.В., Мучник И.Б., Яковлев В.Г. Оптимальная сегментация экспериментальных кривых // Автоматика и телемеханика. 1983. № 8. С.84-95.
Дарховский Б.С.,Бродский Б.Е. Непараметрический метод скорейшего обнаружения изменения среднего случайной последовательности // Теория вероятностей и ее применение. 1987. Т.32. №4. С.703-711.
Драгалин В. Асимптотические решения задачи обнаружения разладки при неизвестном параметре // Статистические проблемы управления. Вильнюс: Институт математики и кибернетики АН ЛитССР, 1988. Вып. 83. С.47-51.
Yakir B. On the average run length to false alarm in surveillance problems which possess an invariance structure // Annals Math. Statistics. 1998. V.26. No.3. P.1198-1214.
Воробейчиков С.Э. Об обнаружении изменения среднего в последовательности случайных величин // Автоматика и телемеханика. 1998. № 3. С. 50-56.
Воробейчиков C.Э., Кабанова Т.В. Обнаружение момента разладки последовательности независимых случайных величин // Радиотехника и электроника. РАН, 2002. Т.47(10). С.1198-1203.
Воробейчиков С.Э. О последовательной идентификации параметров случайных процессов рекуррентного типа // Математическая статистика и ее приложения. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1983. Вып.9.
Бассвиль М., Вилски А., Банвенист и др. Обнаружение изменения свойств сигналов и динамических систем. М.: Мир, 1989.
 Обнаружение момента разладки процесса авторегрессии первого порядка | Вестник Томского государственного университета. 2003. № 280.

Обнаружение момента разладки процесса авторегрессии первого порядка | Вестник Томского государственного университета. 2003. № 280.

Полнотекстовая версия