差异区域平衡法探索时间序列变化的因果关系

摘要

针对探索时间序列之间随时间变化的因果关系问题,在每个窗口进行Granger因果检测的滑动时间窗口方法是求解该问题的常用方法,但其性能对窗宽敏感,不合适的窗宽很可能导致低性能.该文提出一种差异区域平衡方法,首先计算当前滑动窗口W内序列的波动程度Sw并作为波动界,计算窗口W的前向相邻区域U内序列的波动程度Su.然后,实施前向探索策略:若Su未超过Sw,则实施不同长度区域的平衡检测方案,即对窗口W、对窗口W与U的合并区域、对窗口W与后向相邻区域V的合并区域这3种不同长度的差异区域,分别进行时间序列之间因果关系的检测;若Su超过Sw,则实施上述平衡检测方案时,其中区域U和V的长度取相同值.最后,将窗口W的多次检测结果进行综合后输出.新方法将不同长度区域的结果进行综合,能够降低方法的性能对窗宽的敏感性,保障最终结果的准确性和稳定性.在1个模拟数据集和4个真实数据集上的实验结果显示,该文方法能有效地揭示出时间序列之间随时间变化的因果关系,在正确率高且性能稳定的综合性能上优于对比方法.