[發明專利]基于Euler距離的Higuchi分形維數計算方法、系統

有效

• 申請號: 202010123129.7
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111353123B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 秦建強;曹菲;許劍鋒;孔祥玉;馮曉偉;薛春嶺
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 石淑珍

1.一種基于Euler距離的Higuchi分形維數計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，設定一長度為N的時間序列，并以延遲時間間隔k為單位，對設定的所述時間序列內的時間序列數據進行數據抽取得到k組數列m為由所述時間序列數據構成的數據塊的列數，1≤m≤k，k為大于等于1的自然數；

步驟S2，計算每一組所述數列的序列曲線長度L_m(k)；

步驟S3，根據各所述數列的所述序列曲線長度L_m(k)，計算所述時間序列的曲線長度L(k)；

步驟S4，分析不同取值下的所述延遲時間間隔k與所述時間序列的所述曲線長度L(k)之間的關系，得到可表征所述延遲時間間隔k與所述曲線長度L(k)關系的曲線數據；

步驟S5，對各所述曲線數據進行直線擬合，得到經數據擬合后的直線的斜率作為所述時間序列的分形維數。

2.如權利要求1所述的分形維數計算方法，其特征在于，所述步驟S2中的每一列所述數組的所述序列曲線長度L_m(k)通過以下公式計算而得：

上式中，i用于表示所述數據塊的行數，i為大于或等于1的自然數；

為/的整數部分；

x(m+k*(i-1))表示所述數據塊的第m列第i行的時間序列數據。

3.如權利要求2所述的分形維數計算方法，其特征在于，所述步驟S3中的所述時間序列的所述曲線長度L(k)通過以下公式計算而得：

4.如權利要求3所述的分形維數計算方法，其特征在于，所述步驟S5中，對各所述曲線數據進行直線擬合后，得到所述延遲時間間隔k與所述曲線長度L(k)間的關系公式為：

log(L(k))＝FD*log(1/k)+C

上式中，FD用于表示擬合后的直線的斜率，所述斜率FD作為所述時間序列的分形維數；

C為一常量。

5.如權利要求4所述的分形維數計算方法，其特征在于，還包括：

步驟S6，對所述步驟S5計算得到的所述斜率進行修正，得到經修正后的所述時間序列的分形維數FD_Euler＝FD+C_temp，

C_temp為修正值。

6.如權利要求5所述的分形維數計算方法，其特征在于，C_temp＝0.5。

7.一種基于Euler距離的Higuchi分形維數計算系統，可實現如權利 要求 1-6任意一項的所述分形維數計算方法，其特征在于，包括：

時間序列設定模塊，用于提供給用戶設定長度為N的所述時間序列；

延遲時間間隔設定模塊，用于提供給所述用戶設定用于抽取所設定的所述時間序列內的所述時間序列數據的所述延遲時間間隔k；

時間序列數據抽取模塊，分別連接所述時間序列設定模塊和所述延遲時間間隔設定模塊，用于根據所述用戶設定的所述時間序列的序列長度，以及所設定的所述延遲時間間隔k，從一數據庫中抽取所述時間序列數據；

數據排序模塊，連接所述時間序列數據抽取模塊，用于對所抽取的各所述時間序列數據進行排序，得到k組數列m為由各所述時間序列數據構成的所述數據塊的列數，1≤m≤k，k為大于等于1的自然數；

序列曲線長度計算模塊，連接所述數據排序模塊，用于計算每一列所述數據的所述序列曲線長度L_m(k)；

時間序列曲線長度計算模塊，連接所述序列曲線長度計算模塊，用于根據各所述數列的所述序列曲線長度L_m(k)，計算所述時間序列的曲線長度L(k)；

延遲時間間隔與曲線長度關系分析模塊，分別連接所述延遲時間間隔設定模塊和所述時間序列曲線長度計算模塊，用于分析不同取值下的所述延遲時間間隔k與所述時間序列的所述曲線長度L(k)的關系，得到可表征所述延遲時間間隔k與所述曲線長度L(k)關系的所述曲線數據；

數據擬合模塊，連接所述延遲時間間隔與曲線長度關系分析模塊，用于對各所述曲線數據進行直線擬合，得到經數據擬合后的所述直線的斜率作為所述時間序列的分形維數。