3.2.5 PCA检验

3.2.5 PCA检验

对原始时间序列进行相空间重构,其中嵌入维为m,滞后期为τ(详细讨论见本书第4章4.3.1),得到重构后的相空间各点:

其中t=1,2,…,M,M=N-(m-1)τ。

将这些向量按时间顺序排列得轨线矩阵为:

计算其协方差矩阵:

进一步计算协方差矩阵CORR的特征值λi(i=1,2,…,m),并按从大到小排列:

求特征值的和:

最后,以i为纵轴、ln(λi/γ)为横轴画图得出主分量谱图,记为PCA图谱。

在确定性系统动力学中,PCA实际上是将时间序列信号向主轴分解,主分量的大小分布反映出信号能量在各轴上的大小分布。显然,噪声的能量分布是均匀的,因而其PCA谱图为一条与x轴接近的水平直线,而混沌序列的能量分布比较集中,其主分量谱图则是一条通过定点且斜率为负的直线,所

以可以用主分量谱图来区分噪声和混沌。