[發明專利]一種基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法

在審

• 申請號: 201410290745.6
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104050379A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 余海濤;陳中顯;胡敏強;黃磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 黃成萍

1.一種基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)利用波高傳感器采集海洋波浪波高的歷史數據和當前數據，形成一組具有時間順序的數據序列；

(2)對采集到的數據序列進行差分運算，消除數據序列的不平穩趨勢性，使數據序列的變化過程為平穩過程；

(3)對差分運算后的數據序列進行標準化處理，使數據序列之間具有規律性和可比性；

(4)計算標準化處理后的數據序列的自相關系數和偏相關系數，自相關系數可以體現數據序列構成模式的固有特性，偏相關系數可以分析數據序列的截尾性，通過自相關系數和偏相關系數建立具有一定自回歸階數和移動平均階數的ARMA模型；

(5)通過建立的ARMA模型預測未來某一時間段內海洋波浪波高的預測數據序列。

2.根據權利要求1所述的基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法，其特征在于：所述步驟(1)中，利用波高傳感器采集海洋波浪波高的歷史數據和當前數據，其中波高傳感器的采集頻率不低于20Hz。

3.根據權利要求1所述的基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法，其特征在于：所述步驟(2)中，差分運算的計算公式為H(n)＝X(n)-X(n-1)，其中X(n)為數據序列中的第n個元素，N為數據序列的個數，n＝1,2,…,N。

4.根據權利要求3所述的基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法，其特征在于：所述步驟(2)中，為了保證數據序列的平穩性，需要對數據序列進行兩次差分運算。

5.根據權利要求3所述的基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法，其特征在于：所述步驟(3)中，標準化處理的計算公式為B(n)＝(H(n)-U_x)/m，其中U_x為數據序列的平均值，m=(Σ1N(H(n)-Ux)2/N)0.5.]]>

6.根據權利要求5所述的基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法，其特征在于：所述步驟(4)中：自相關系數的計算公式為其中為ARMA模型的自回歸階數系數，p為ARMA模型的自回歸階數，i＝1,2,…,p；偏相關系數通過求解耶爾-瓦克爾方程組獲得，結合偏相關系數獲得ARMA模型的移動平均階數系數θ_j和ARMA模型的移動平均階數q，j＝1,2,…,q。

7.根據權利要求6所述的基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法，其特征在于：所述步驟(4)中：首先根據數據序列的自相關系數和偏相關系數，可以分析數據序列的截尾性，進而初步估計ARMA模型的自回歸階數和移動平均階數；接著利用最小二乘法和AIC準則來最終確定ARMA模型的自回歸階數和移動平均階數。

8.根據權利要求7所述的基于ARMA模型的海洋波浪波高預測方法，其特征在于：所述步驟(5)中：通過建立的ARMA模型預測未來某一時間段內海洋波浪波高的預測數據序列，具體依據的公式為其中ε_t為獨立的誤差項，W_t為平穩、正態和零均值的未來某一時間段內海洋波浪波高的預測數據序列。