哪些示例需要使用正弦回归?

机器算法验证 回归 参考
2022-03-25 05:25:21

我有兴趣知道以下形式的回归模型在哪里应用: for a given应用于域比如工程和科学。有什么例子需要使用这个模型?

ϕ(x,A,B,C)=Asin(kx+B)+C
kR

我最近在数学堆栈交换中遇到了这个模型。我怀疑这个模型的使用将在一个严重需要使用信号处理的领域中,但我似乎无法在网络上找到任何正弦回归应用的答案。

这些关于MATHSE的问题主要是关于如何通过代入将非线性正弦模型转换为线性模型以便在数值上求解(例如使用正规系统)

https://math.stackexchange.com/questions/3926007/least-squares-regression-of-sine-wave

https://math.stackexchange.com/questions/2368821/find-a-sinusoidal-regression-equation-for-some-given-data

4个回答

预测具有季节性的过程,即重复模式。如果您有较长周期的季节性,例如,对于具有年度季节性的每日或每周数据,或者对于具有每日季节性的分钟数据,正弦曲线或更高的傅立叶项特别有用。我对“一天中的小时”的线性回归的回答举了几个例子。或者,查看用于预测具有“复杂”季节性的数据的 TBATS 模型,其中“T”代表“三角函数”。“multiple-seasonalities”标签 wiki中给出了参考文献

谐波回归是你的术语。有一个等效且可能更容易处理的形式:这也称为具有傅立叶预测变量的回归。Asinωt+Bcosωt+c

这可用于您期望数据中出现类似波动的恒定模式的任何地方,例如销售收入或价格的季节性。你经常使用不止一个谐波,例如来重现比完美正弦波更复杂的模式ωt,2ωt,

关于此类问题的贝叶斯方法有一整本书:Bretthorst(1988)的贝叶斯谱分析和参数估计潜在的问题领域是核磁共振 (NMR) 信号处理。

我曾在几个不同的研究领域工作过,这些领域涉及未知的周期性趋势。根据我的经验,几乎总是有更好的分析方法来估计这些趋势。事实证明,这个模型虽然看起来很笼统,但实际上有太多严格的假设。除此之外,模型无法唯一标识(将 B 偏移\相当于更改的符号)。以下是我处理的示例:Bπ/2A

  1. 前提:观察到一群青蛙在未知时期从水族馆的一端迁移到另一端。解决方案:青蛙贴上GPS,随着时间的推移绘制到参考点的欧几里得距离,形成正弦趋势。使用快速傅里叶变换 (FFT) 估计周期。这是一个科学问题,我们已经完成了,幅度无关紧要。

  2. 前提:观察到 PM10 污染物水平随季节波动,研究人员希望有一个细粒度的时间预测模型。解决方案:季节性是已知的。加上污染物水平根据其他重要的回归特征而变化。使用通用克里金法。土地利用变量——回归分量——包括季节的模型项,因此幅度是已知的。

  3. 前提:测量心脏膜外的离子浓度作为时间的函数,以评估正常的心跳。目标是识别不规则的心跳。解决方案: 对趋势一无所知,正弦回归的假设过于严格,无法提供任何良好的心跳去极化对齐。第一次通过箱式汽车过滤器用于识别动作电位的末端并分割系列。该系列基于去极化对齐,并使用平滑样条进行回归。然后通过 MSE 识别离子浓度或持续时间的异常值。

一个很好的参考可能是 Peter Diggle 的 Time Series A Biostatistical Introduction