4.3.3 Kolmogorov熵的计算

4.3.3 Kolmogorov熵的计算

Kolmogorov熵K是Shannon熵的进一步精确化,用以度量系统运动的混乱和无序的程度,从而也是刻画混沌系统的一个重要参量。K代表的是相空间轨线信息随时间损失率的平均值,K值越大,信息损失率越大,混沌的程度也越大。在不同类型的动力系统中,K的值也不同。对于规则系统,有K=0,即信息没有损失;对于随机系统,则有K=+∞,指信息完全丢失;而对于确定性混沌系统,K的值则满足0﹤K﹤+∞。因此,通过对K的计算可以给出系统的粗略分类。

对于实际时间序列{xt,t=1,2,…,N},Grassberger与Procaccia(1983)指出,在进行相空间重构后,K2熵与关联函数Cm(ε)的关系如下:

当嵌入维m充分大,而划分边长ε充分小时,有:

具体计算时,可从几何意义角度考虑。赵贵兵等(1999)提出,在嵌入维按等间隔i不断增加的情况下,在无标度区间内,由式(4-25)作等斜率线性回归,可同时得到关联维D和Kolmogorov熵K的稳定估计。