一种时间序列异常检测用参数化熵滤波器

摘要

针对机械系统中近似高斯分布的低信噪比时间序列,设计出一种用于异常检测的参数可调熵滤波器。为检测均值漂移和方差变动这两类统计特性异常,对基于滑动窗的Shannon熵滤波器的参数设置策略进行研究。引入单调因子K1,在保证滤波器工作单调性的同时,可以获取不同的平滑效果。通过引入尺度因子K2,实现对熵滤波器正常信号容限的调节,从而实现时间序列的可变尺度异常检测。以时间序列中异常信号与正常信号统计特性重合度在滤波前后之比作为滤波器性能评价指标,利用仿真信号分析两个参数在检测均值漂移和方差变动异常时的合理取值范围。对电子清纱器颜色异纤信号的检测试验结果表明,这种带参数的熵滤波器对近似高斯分布的时间序列信号具有良好的异常检测能力。