JP3189197B2 - Correlation dimension analyzer and Lyapunov spectrum analyzer - Google Patents
Correlation dimension analyzer and Lyapunov spectrum analyzerInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、信号分析に関するもの
であり、特に、時系列データが決定論的に非自律系方程
式により発生されていても、ある時間区間を自律系方程
式として近似し、時間ウィンドウ区間で相関次元及びリ
アプノフスペクトルを求めることができ、信号の分類,
認識,識別に利用できる相関次元分析装置及びリアプノ
フスペクトル分析装置に係るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to signal analysis, and more particularly, to approximating a certain time interval as an autonomous system equation even if time-series data is deterministically generated by a non-autonomous system equation. The correlation dimension and Lyapunov spectrum can be obtained in the time window section,
Recognition, in which according to correlation dimensions min 析装 location and Riapuno <br/> full spectrum component 析装 location available to identify.
【0002】[0002]
【従来の技術】非線形力学系による時系列解析は、ま
ず、観測から得られた時系列データがその時系列変数と
隠れた変数からなる方程式(微分方程式)から得られて
いると仮定して相関次元やリアプノフ指数などの非線形
系を特徴づける量を計算する。2. Description of the Related Art Time series analysis using a nonlinear dynamical system is performed by first assuming that time series data obtained from observation is obtained from an equation (differential equation) including the time series variables and hidden variables. Calculate quantities that characterize nonlinear systems, such as and Lyapunov exponents.
【0003】相関次元は、上記の方程式が何次元の方程
式で記述できるかを調べる解析を行う際に計算される次
元で、例えば、相関次元が4.5次元であれば、5次元
の方程式(変数が5個)で記述できる。[0003] The correlation dimension is a dimension calculated when an analysis is performed to determine how many equations can be described in the above equation. For example, if the correlation dimension is 4.5, a 5-dimensional equation ( (5 variables).
【0004】図6に従来の相関次元分析方法のフローチ
ャートを示す。図中の(S31)〜(S37)は各ステ
ップを示す。FIG. 6 shows a flowchart of a conventional correlation dimension analysis method. (S31) to (S37) in the figure indicate each step.
【0005】従来の相関次元分析方法は、時系列データ
が自律系方程式により発生していると仮定して計算され
ていた。[0005] In the conventional correlation dimension analysis method, calculation is performed on the assumption that time-series data is generated by an autonomous system equation.
【0006】まず、時系列データx(t)がd次元の力
学系に従うと仮定し(S31)、それ自体公知である埋
め込み操作によりアトラクタを再構成する(S32)。
時系列データx(t)からd次元の再構成状態空間へ総
数Nのデータの集合を以下のように作成する。時間遅れ
をτとするとデータの集合は、First, it is assumed that the time-series data x (t) follows a d-dimensional dynamical system (S31), and the attractor is reconstructed by an embedding operation known per se (S32).
A set of data of the total number N is created from the time-series data x (t) to the d-dimensional reconstructed state space as follows. If the time delay is τ, the set of data is
【0007】[0007]
【数1】 これでd次元の点X(t)がN個得られたことになる。(Equation 1) This means that N d-dimensional points X (t) have been obtained.
【0008】再構成されたアトラクタ上の一点をX
(i)とすると、相関次元を計算するための相関積分は
次式で表される(S33)。A point on the reconstructed attractor is X
Assuming (i), the correlation integral for calculating the correlation dimension is expressed by the following equation (S33).
【0009】[0009]
【数2】 ここで、上式はI(t)=1(t≧0),0(t<0) で表される
ヘビサイドの関数である。この相関積分がrの適当な領
域で次のようにスケーリングされる。(Equation 2) Here, the above equation is a Heaviside function represented by I (t) = 1 (t ≧ 0) and 0 (t <0). This correlation integral is scaled in the appropriate region of r as follows:
【0010】[0010]
【数3】 この式の両辺の対数をとると、(Equation 3) Taking the log of both sides of this equation,
【0011】[0011]
【数4】 となる。横軸にlogr、縦軸にlog Cd (r)をとり、グラ
フを描くことにより、相関指数ν(d) がこのグラフ
の傾きとして求められる(S34)。(Equation 4) Becomes By plotting logr on the horizontal axis and log C d (r) on the vertical axis, a correlation index ν (d) is obtained as the slope of this graph (S34).
【0012】一般に、時系列の元のアトラクタの次元は
未知であるため、埋め込み次元dも未知である。Generally, since the dimension of the original attractor in the time series is unknown, the embedding dimension d is also unknown.
【0013】そこで、埋め込み次元dの値を上げながら
相関指数ν(d) を計算する(S35,S37)。元
のアトラクタの次元よりも再構成アトラクタの次元が小
さければ、ν(d)はdにほぼ等しく、dが大きくなる
につれ、ν(d) は飽和し、相関次元Dc に漸近して
行く(S36)。Therefore, the correlation index ν (d) is calculated while increasing the value of the embedding dimension d (S35, S37). If the dimensions of the reconstructed attractor are smaller than the dimensions of the original attractor, ν (d) is approximately equal to d, and as d increases, ν (d) saturates and asymptotically approaches the correlation dimension D c ( S36).
【0014】図7に従来のリアプノフスペクトル分析方
法のフローチャートを示す。図中の(S41)〜(S4
6)は各ステップを示す。FIG. 7 shows a flowchart of a conventional Lyapunov spectrum analysis method. (S41) to (S4) in FIG.
6) shows each step.
【0015】従来のリアプノフスペクトル分析方法は、
時系列データx(t)が自律系方程式により発生してい
ると仮定して計算されていた。The conventional Lyapunov spectrum analysis method is as follows.
The calculation has been performed on the assumption that the time-series data x (t) is generated by an autonomous system equation.
【0016】まず、時系列データx(t)がd次元の力
学系に従うと仮定し(S41)、埋め込み操作によりア
トラクタを再構成する(S42)。この操作は、上記の
相関次元分析方法における埋め込み操作による状態空間
でのアトラクタ再構成と同じである。First, it is assumed that the time-series data x (t) follows a d-dimensional dynamic system (S41), and the attractor is reconstructed by an embedding operation (S42). This operation is the same as the attractor reconstruction in the state space by the embedding operation in the correlation dimension analysis method described above.
【0017】リアプノフ指数は、観測から得られた時系
列の方程式が状態空間での軌道にどの程度の不安定性が
あるか、つまりアトラクタの軌道不安定性、又は、発散
の度合いを示す量である。これが正ならば不安定、負な
らば安定であり、通常、系の次元数分のリアプノフ指数
が存在し、リアプノフスペクトラムはその総称である。
ちなみに、カオスはストレンジアトラクタと呼ばれ、不
安定な軌道の集合である。だから、リアプノフスペクト
ラムの中の最大リアプノフ指数は必ず正の値となる。ま
た、系が微分方程式で記述できる場合、カオスは相関次
元が3以上となる。The Lyapunov exponent is a quantity that indicates the degree of instability of the orbit in the state space of the time-series equation obtained from observation, that is, the orbit instability or divergence of the attractor. If this is positive, it is unstable; if it is negative, it is stable. Usually, there are Lyapunov exponents for the number of dimensions of the system, and Lyapunov spectrum is a generic term for these.
Incidentally, chaos is called a strange attractor and is a set of unstable orbits. Therefore, the largest Lyapunov exponent in the Lyapunov spectrum is always positive. If the system can be described by a differential equation, chaos has a correlation dimension of 3 or more.
【0018】さて、一般の力学系をNow, a general dynamical system
【0019】[0019]
【数5】 とする。X(t)の微小な変化をδX(t)とすると、(Equation 5) And Assuming that a small change in X (t) is δX (t),
【0020】[0020]
【数6】 より左辺をテーラー展開して、(Equation 6) Tailor the left side more,
【0021】[0021]
【数7】 となる。ここで、(Equation 7) Becomes here,
【0022】[0022]
【数8】 はFのtにおけるヤコビアン行列である。このDF(X
(t))を埋め込み操作で得られたd次元の点N個から推定
する。(Equation 8) Is the Jacobian matrix at t of F. This DF (X
(t)) is estimated from N d-dimensional points obtained by the embedding operation.
【0023】図8に示すように、軌道上の、ある点X
(t)を選び、その点を中心とする半径εの超球内に入
る同じく軌道上の点X( k(i)),(i=1,2,…,M)をM
個選び出す。するとX(t)から見た半径εの超球内の
各点の変位ベクトルはAs shown in FIG. 8, a certain point X on the trajectory
(T) is selected, and a point X (k (i)), (i = 1, 2,..., M) on the same orbit that enters a hypersphere of radius ε centered on that point is denoted by M
Pick out pieces. Then, the displacement vector of each point in the hypersphere of radius ε viewed from X (t) is
【0024】[0024]
【数9】 となる。mだけ時間が経過したとき、X(t)はX(t+
m)に、X(k(i))はX(k(i) +m)となる。よって時
刻t+mでの変位ベクトルz(i)は(Equation 9) Becomes When time passes by m, X (t) becomes X (t +
m), X (k (i)) becomes X (k (i) + m). Therefore, the displacement vector z (i) at time t + m is
【0025】[0025]
【数10】 となる。εを小さい値にとれば、線形で近似して(Equation 10) Becomes If ε is small, linear approximation
【0026】[0026]
【数11】 となる(S43)。このAt はDF(X(t))と近似的に
等しくなり、At を求める方法を考える。ここで最小2
乗法により平均距離Sを最小にするようにAt を求める
(S44)。[Equation 11] (S43). The A t is approximately equal to DF (X (t)), consider a method of determining the A t. Where at least 2
Request A t to the average distance S minimized by multiplication (S44).
【0027】[0027]
【数12】 At の(k,l)成分をa(k,l)とすると(Equation 12) (K, l) of A t the component a (k, l) and to the
【0028】[0028]
【数13】 より(Equation 13) Than
【0029】[0029]
【数14】 但し、y(i,k),z(i,k)は、各々ベクトルy
(i),z(i)の第k成分を表す。M≧nで縮退がな
ければAt を一意に決めることが出来る。リアプノフ指
数の全ての次元スペクトラムを求めるには、δX(t)
をd次元の直交基底ベクトルu1 (t),u2 (t),ui (t),
…,ud (t) として、その変化を見る。まず、[Equation 14] Where y (i, k) and z (i, k) are vectors y
(I) represents the k-th component of z (i). If there is no degeneracy in M ≧ n A t the can be determined uniquely. To find all dimensional spectra of the Lyapunov exponent, δX (t)
Are the d-dimensional orthogonal basis vectors u 1 (t), u 2 (t), u i (t),
..., u d (t) and see the change. First,
【0030】[0030]
【数15】 によりei (t+1)を求め、その後、グラムシュミット法
により新しい直交基底ベクトルを構成する(S45)。(Equation 15) To obtain e i (t + 1), and then construct a new orthogonal basis vector by the Gram-Schmidt method (S45).
【0031】[0031]
【数16】 <>は内積である。このui (t+1)を直交基底ベクトル
として上記の変換を繰り返す。このとき、リアプノフス
ペクトラムJλi (i=1,2,…,d)は(Equation 16) <> Is a dot product. The above conversion is repeated using u i (t + 1) as an orthogonal basis vector. At this time, the Lyapunov spectrum Jλ i (i = 1,2,…, d) is
【0032】[0032]
【数17】 として求められる(S46)。[Equation 17] (S46).
【0033】[0033]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の相関次元分
析方法やリアプノフスペクトル分析方法は、観測される
時系列データが自律系方程式に対するもののみしか対象
とならなかった。In the above-described conventional correlation dimension analysis method and Lyapunov spectrum analysis method, the observed time-series data is only for the autonomous system equations.
【0034】本発明は、上記従来の技術に述べた自律系
方程式から得られる時系列データに対する相関次元及び
リアプノフスペクトル分析方法を非自律系方程式から得
られる時系列データに対する相関次元及びリアプノフス
ペクトル分析に拡張することを目的とする。The present invention relates to a method for analyzing the correlation dimension and Lyapunov spectrum for time series data obtained from the autonomous system equation described in the above-mentioned prior art. It is intended to be extended.
【0035】[0035]
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【課題と解決するための手段】本発明の相関次元分析装
置は、時系列データを測定する時系列測定回路と、この
時系列測定回路の出力信号をA/D変換するA/D変換
回路と、このA/D変換回路の出力のある時間区間を全
体の時系列データから切り出す時系列ウィンドウ分割処
理回路と、そのウィンドウ時間に対してアトラクタを再
構成する埋め込み操作回路と、この再構成されたアトラ
クタから相関次元を求める相関次元計算回路とを備え、
さらに前記時系列ウィンドウ分割処理回路は前記時間ウ
ィンドウを徐々に時間でずらして行い、その時刻での相
関次元を求める機能を備えたものである。 A correlation dimension analyzer according to the present invention comprises a time series measurement circuit for measuring time series data, an A / D conversion circuit for A / D converting an output signal of the time series measurement circuit. A time-series window division processing circuit for cutting out a certain time section of the output of the A / D conversion circuit from the entire time-series data, an embedding operation circuit for reconstructing an attractor for the window time, and the reconstructed operation circuit. A correlation dimension calculation circuit for obtaining a correlation dimension from the attractor,
Further, the time-series window division processing circuit has a function of gradually shifting the time window by time and obtaining a correlation dimension at that time.
【0038】[0038]
【0039】また、リアプノフスペクトル分析装置は、
時系列データを測定する時系列測定回路と、この時系列
測定回路の出力信号をA/D変換するA/D変換回路
と、このA/D変換回路の出力のある時間区間を全体の
時系列データから切り出す時系列ウィンドウ分割処理回
路と、そのウィンドウ時間に対してアトラクタを再構成
する埋め込み操作回路と、この再構成されたアトラクタ
からリアプノフスペクトルを求めるリアプノフスペクト
ル計算回路とを備え、さらに前記時系列ウィンドウ分割
処理回路は前記時間ウィンドウを徐々に時間でずらして
行い、その時刻でのリアプノフスペクトルを求める機能
を備えたものである。The Lyapunov spectrum analyzer is
A time-series measurement circuit for measuring time-series data, an A / D conversion circuit for A / D-converting an output signal of the time-series measurement circuit, and a time section having an output of the A / D conversion circuit as a whole time series A time-series window division processing circuit that cuts out data, an embedding operation circuit that reconstructs an attractor with respect to the window time, and a Lyapunov spectrum calculation circuit that obtains a Lyapunov spectrum from the reconstructed attractor, further comprising: The window division processing circuit has a function of gradually shifting the time window by time and obtaining a Lyapunov spectrum at that time.
【0040】[0040]
【作用】本発明に係る相関次元分析装置及びリアプノフ
スペクトル分析装置では、非自律系方程式をある時間だ
け自律系方程式と近似することにより、非自律系方程式
から発生した時系列データに対しても相関次元及びリア
プノフスペクトルが求められ、その操作を繰り返すこと
によりその時刻での相関次元及びリアプノフスペクトル
が求められる。[Action] In correlation dimension min 析装 location and Lyapunov spectrum component 析装 location according to the present invention, by approximating the autonomous equations only time a non-autonomous system equations, the time-series data generated from a non-autonomous system equations On the other hand, the correlation dimension and the Lyapunov spectrum are obtained, and by repeating the operation, the correlation dimension and the Lyapunov spectrum at that time are obtained.
【0041】[0041]
【実施例】本発明の実施例を以下に述べる。Embodiments of the present invention will be described below.
【0042】図1に、本発明の相関次元分析装置の動作
原理を説明するための相関次元分析方法の一例のフロー
チャートを示し、図2に、本発明のリアプノフスペクト
ル分析装置の動作原理を説明するためのリアプノフスペ
クトル分析方法の一例のフローチャートを示す。なお、
図中の(S1)〜(S6),(S11)〜(S17)は
各ステップを示す。FIG. 1 shows the operation of the correlation dimension analyzer of the present invention.
FIG. 2 shows a flowchart of an example of a correlation dimension analysis method for explaining the principle, and FIG. 2 shows a Lyapunov spectrum for explaining the operation principle of the Lyapunov spectrum analyzer of the present invention.
4 shows a flowchart of an example of a vector analysis method. In addition,
(S1) to (S6) and (S11) to (S17) in the figure indicate respective steps.
【0043】まず、時系列データx(t)に対して、非
自律系方程式が自律系方程式と近似できる時間区間を全
体の時系列から切出す。図3に全体の時系列データx
(t)からある時間区間を切り出すウィンドウ処理の説
明図を示す。横軸は時刻t,縦軸は振幅Dを示し、Tは
ウィンドウ幅(時間)で、ウィンドウがW1 ,W2 ……
とずらせてゆき、その時の時系列データを取り込む。こ
のようにウィンドウ幅をTとするので、例えばx(1)
からx(1+T)の区間に対して、上記図6〜図8で述
べた従来の相関次元及びリアプノフスペクトルの分析方
法に従って計算を行う。このとき、埋め込み次元dに関
しては推測される系の次元より大きな値をとっておく。
そのことにより仮定した次元dにおいて、ウィンドウ幅
Tから求める相関次元、リアプノフスペクトルが収束し
ないことを防ぐ。この操作を時系列データx(t)に対
してt=1,2…,Nの順に繰返し、その時刻での相関
次元及びリアプノフスペクトルを計算する。つまり、図
6に示した従来の相関次元分析方法ならびに図7に示す
リアプノフスペクトル分析方法に比べてステップ(S
2),(S12)の処理工程が入った点で基本的に相違
している。First, for the time series data x (t), a time section in which the non-autonomous system equation can be approximated to the autonomous system equation is cut out from the entire time series. FIG. 3 shows the entire time series data x
FIG. 11 is an explanatory diagram of a window process for cutting out a certain time section from (t). The horizontal axis represents time t, the vertical axis represents amplitude D, T represents the window width (time), and the windows are represented by W 1 , W 2 ,.
The time series data at that time is captured. Since the window width is T in this manner, for example, x (1)
Is calculated in accordance with the conventional correlation dimension and Lyapunov spectrum analysis method described with reference to FIGS. At this time, the embedding dimension d is set to a value larger than the estimated dimension of the system.
This prevents the correlation dimension and Lyapunov spectrum obtained from the window width T from converging in the assumed dimension d. This operation is repeated for the time-series data x (t) in the order of t = 1, 2,..., N, and the correlation dimension and Lyapunov spectrum at that time are calculated. That is, as compared with the conventional correlation dimension analysis method shown in FIG. 6 and the Lyapunov spectrum analysis method shown in FIG.
2) and (S12) are basically different in that they include the processing steps.
【0044】なお、図1のステップ(S3)〜(S6)
は図6のステップ(S32)〜(S36)に対応し、図
2のステップ(S13)〜(S17)は図7のステップ
(S42)〜(S46)に対応しているので、それらの
説明は省略する。The steps (S3) to (S6) in FIG.
Correspond to steps (S32) to (S36) in FIG. 6, and steps (S13) to (S17) in FIG. 2 correspond to steps (S42) to (S46) in FIG. Omitted.
【0045】図4に本発明の相関次元分析装置の一実施
例の構成を示すブロック図、及び図5に本発明のリアプ
ノフスペクトル分析装置の一実施例の構成を示すブロッ
ク図を示す。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the correlation dimension analyzer of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the Lyapunov spectrum analyzer of the present invention.
【0046】図4において、1は時系列測定回路で、時
系列データを測定する回路である。2はA/D変換回路
で、測定された時系列をA/D変換する回路である。3
は時系列ウィンドウ分割処理回路で、非自律系方程式が
自律系方程式と近似できる時間区間を全体の時系列デー
タから切出す回路であり、図3を用いて説明したウィン
ドウ幅Tで切出しを行う。In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a time series measurement circuit which measures time series data. Reference numeral 2 denotes an A / D conversion circuit which performs A / D conversion of the measured time series. 3
Is a time series window division processing circuit, which is a circuit for cutting out a time section in which a non-autonomous system equation can be approximated to an autonomous system equation from the entire time series data, and cuts out the window width T described with reference to FIG.
【0047】4は埋め込み操作回路で、サンプリングさ
れたウィンドウ分割時系列からアトラクタを再構成し、
再構成状態空間を構成する回路である。5は相関次元計
算回路で、ウィンドウ分割処理回路3でウィンドウ分割
された時系列からの再構成状態空間ベクトルより相関次
元を計算する回路である。その動作は、図1のフローチ
ャートに示したように、ステップ(S1)の時系列測定
回路1で測定された時系列x(t)が、ステップ(S
2)で全体の時系列x(t)からある時間区間を切出す
ウィンドウ処理を行い、その後のステップ(S3)〜
(S6)は図6のステップ(S32)〜(S36)とほ
ぼ同様である。Reference numeral 4 denotes an embedding operation circuit which reconstructs an attractor from the sampled window division time series,
This is a circuit that forms a reconstructed state space. Reference numeral 5 denotes a correlation dimension calculation circuit which calculates a correlation dimension from a reconstructed state space vector from the time series window-divided by the window division processing circuit 3. The operation is, as shown in the flowchart of FIG. 1, the time series x (t) measured by the time series measurement circuit 1 in step (S1),
In 2), window processing for cutting out a certain time section from the entire time series x (t) is performed, and the subsequent steps (S3) to
(S6) is substantially the same as steps (S32) to (S36) in FIG.
【0048】次に、図5のリアプノフスペクトル分析装
置について説明する。図5において、1〜4は図4の相
関次元分析装置と同じである。Next, the Lyapunov spectrum analyzer of FIG. 5 will be described. In FIG. 5, reference numerals 1 to 4 are the same as those of the correlation dimension analyzer of FIG.
【0049】6はリアプノフスペクトル計算回路で、ウ
ィンドウ分割された時系列データからの再構成状態空間
ベクトルよりリアプノフスペクトルを計算する回路であ
る。この動作は、図2のフローチャートに示したように
行われるが、図7の従来のリアプノフスペクトル分析方
法に比べて、本発明ではステップ(S12)の全体の時
系列データx(t)からある時間区間を切出すウィンド
ウ処理を行う点が基本的な相違である。Reference numeral 6 denotes a Lyapunov spectrum calculation circuit for calculating a Lyapunov spectrum from a reconstructed state space vector from time-series data divided into windows. This operation is performed as shown in the flowchart of FIG. 2. However, compared to the conventional Lyapunov spectrum analysis method of FIG. 7, in the present invention, a certain time is obtained from the entire time-series data x (t) in step (S12). A fundamental difference is that window processing for cutting out a section is performed.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上、本発明にかかる相関次元分析装置
は、時系列データを測定する時系列測定回路と、この時
系列測定回路の出力信号をA/D変換するA/D変換回
路と、このA/D変換回路の出力のある時間区間を全体
の時系列データから切り出す時系列ウィンドウ分割処理
回路と、そのウィンドウ時間に対してアトラクタを再構
成する埋め込み操作回路と、この再構成されたアトラク
タから相関次元を求める相関次元計算回路とを備え、さ
らに、前記時系列ウィンドウ分割処理回路は前記時間ウ
ィンドウを徐々に時間でずらして行い、その時刻での相
関次元を求める機能を備えたので、非自律系方程式をあ
る時間だけ自律方程式と近似させ、非自律系方程式から
発生した時系列データに対しても相関次元を求めること
ができ、その操作を繰り返すことによりその時刻での相
関次元を求めることができる。Effect of the Invention] above, correlation dimension analysis device that written to the present invention, when a series measuring circuit when measuring series data, the output signal of the time-series measurement circuit A / D converter to A / D conversion Circuit, a time-series window division processing circuit that cuts out a certain time section of the output of the A / D conversion circuit from the entire time-series data, an embedding operation circuit that reconstructs an attractor for the window time, and this reconstruction A correlation dimension calculation circuit for obtaining a correlation dimension from the attractor obtained, and the time-series window division processing circuit has a function of gradually shifting the time window by time and obtaining a correlation dimension at that time. since the time that the non-autonomous equations only to approximate the autonomous equations, it can also be obtained correlation dimension with respect to time-series data generated from a non-autonomous system equations, the operation It can be obtained correlation dimension at that time by repeating.
【0051】また、本発明にかかるリアプノフスペクト
ル分析装置は、時系列データを測定する時系列測定回路
と、この時系列測定回路の出力信号をA/D変換するA
/D変換回路と、このA/D変換回路の出力のある時間
区間を全体の時系列データから切り出す時系列ウィンド
ウ分割処理回路と、そのウィンドウ時間に対してアトラ
クタを再構成する埋め込み操作回路と、この再構成され
たアトラクタからリアプノフスペクトルを求めるリアプ
ノフスペクトル計算回路とを備え、さらに、前記時系列
ウィンドウ分割処理回路は前記時間ウィンドウを徐々に
時間でずらして行い、その時刻でのリアプノフスペクト
ルを求める機能を備えたので、非自律系方程式をある時
間だけ自律系方程式と近似することにより、非自律系方
程式から発生した時系列データに対してもリアプノフス
ペクトルを求められ、その操作を繰り返すことによりそ
の時刻でのリアプノフスペクトルを求めることができる
利点を有する。[0051] Further, the present invention Brighter Apu Nof spectrum analyzer written, when a series measuring circuit when measuring series data, A to an output signal of the time-series measurement circuit for A / D conversion
A / D conversion circuit, a time-series window division processing circuit for cutting out a time section having an output of the A / D conversion circuit from the entire time-series data, an embedding operation circuit for reconstructing an attractor for the window time, A Lyapunov spectrum calculation circuit for obtaining a Lyapunov spectrum from the reconstructed attractor, and the time series window division processing circuit performs the time window by gradually shifting the time window, and obtains a Lyapunov spectrum at that time. By approximating the non- autonomous system equation with the autonomous system equation for a certain time, the Lyapunov spectrum can be obtained even for the time-series data generated from the non-autonomous system equation. There is an advantage that a Lyapunov spectrum at can be obtained.
【図1】本発明の相関次元分析装置の動作原理を説明す
るための相関次元分析方法の一例を示すフローチャート
である。FIG. 1 illustrates the principle of operation of a correlation dimension analyzer of the present invention.
Is a flowchart showing an example of a correlation dimension analysis method for performing the above.
【図2】本発明のリアプノフスペクトル分析装置の動作
原理を説明するためのリアノフスペクトル分析方法の一
例を示すフローチャートである。FIG. 2 shows the operation of the Lyapunov spectrum analyzer of the present invention.
One of the Lyanov spectrum analysis methods to explain the principle
It is a flowchart which shows an example .
【図3】本発明における全体の時系列データx(t)か
らある時間区間を切出すウィンドウ処理の説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram of window processing for cutting out a certain time section from the entire time-series data x (t) according to the present invention.
【図4】本発明の相関次元分析装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a correlation dimension analyzer of the present invention.
【図5】本発明のリアプノフスペクトル分析装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。5 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the Lyapunov spectrum analyzer of the present invention.
【図6】従来の相関次元分析方法の一例を示すフローチ
ャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a conventional correlation dimension analysis method.
【図7】従来のリアプノフスペクトル分析方法の一例を
示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a conventional Lyapunov spectrum analysis method.
【図8】変位ベクトルy(i)とz(i)の関係z
(i)=Aty(i)を示す図である。FIG. 8 shows a relation z between the displacement vectors y (i) and z (i).
It is a figure which shows (i) = Aty (i).
1 時系列測定回路 2 A/D変換回路 3 時系列ウィンドウ分割処理回路 4 埋め込み操作回路 5 相関次元計算回路 6 リアプノフスペクトル計算回路 Reference Signs List 1 time series measurement circuit 2 A / D conversion circuit 3 time series window division processing circuit 4 embedding operation circuit 5 correlation dimension calculation circuit 6 Lyapunov spectrum calculation circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽根原 登 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 堀口 真寿 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−64966(JP,A) 特開 平6−146857(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告 vo l.95 no.47 1995 p41−48 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 17/10 G06F 19/00 500 EPAT(QUESTEL) INSPEC(DIALOG) JICSTファイル(JOIS) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Noboru Sonehara 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Masatoshi Horiguchi 1-16-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Japan (56) References JP-A-7-64966 (JP, A) JP-A-6-146857 (JP, A) Technical report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers vol. 95 no. 47 1995 pp41-48 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06F 17/10 G06F 19/00 500 EPAT (QUESTEL) INSPEC (DIALOG) JICST file (JOIS) WPI (DIALOG)
Claims (2)
と、この時系列測定回路の出力信号をA/D変換するA
/D変換回路と、このA/D変換回路の出力のある時間
区間を全体の時系列データから切り出す時系列ウィンド
ウ分割処理回路と、そのウィンドウ時間に対してアトラ
クタを再構成する埋め込み操作回路と、この再構成され
たアトラクタから相関次元を求める相関次元計算回路と
を備え、さらに前記時系列ウィンドウ分割処理回路は前
記時間ウィンドウを徐々に時間でずらして行い、その時
刻での相関次元を求める機能を備えたことを特徴とする
相関次元分析装置。1. A time series measurement circuit for measuring time series data, and an A / D converter for A / D converting an output signal of the time series measurement circuit.
A / D conversion circuit, a time-series window division processing circuit for cutting out a time section having an output of the A / D conversion circuit from the entire time-series data, an embedding operation circuit for reconstructing an attractor for the window time, A correlation dimension calculation circuit for obtaining a correlation dimension from the reconstructed attractor, and the time series window division processing circuit performs a function of obtaining the correlation dimension at that time by gradually shifting the time window by time. A correlation dimension analyzer, comprising:
と、この時系列測定回路の出力信号をA/D変換するA
/D変換回路と、このA/D変換回路の出力のある時間
区間を全体の時系列データから切り出す時系列ウィンド
ウ分割処理回路と、そのウィンドウ時間に対してアトラ
クタを再構成する埋め込み操作回路と、この再構成され
たアトラクタからリアプノフスペクトルを求めるリアプ
ノフスペクトル計算回路とを備え、さらに前記時系列ウ
ィンドウ分割処理回路は前記時間ウィンドウを徐々に時
間でずらして行い、その時刻でのリアプノフスペクトル
を求める機能を備えたことを特徴とするリアプノフスペ
クトル分析装置。2. A time series measurement circuit for measuring time series data, and an A / D converter for A / D converting an output signal of the time series measurement circuit.
A / D conversion circuit, a time-series window division processing circuit for cutting out a time section having an output of the A / D conversion circuit from the entire time-series data, an embedding operation circuit for reconstructing an attractor for the window time, A Lyapunov spectrum calculation circuit for obtaining a Lyapunov spectrum from the reconstructed attractor, and the time-series window division processing circuit performs the time window by gradually shifting the time window, and has a function of obtaining a Lyapunov spectrum at that time. A Lyapunov spectrum analyzer, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8222895A JP3189197B2 (en) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | Correlation dimension analyzer and Lyapunov spectrum analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8222895A JP3189197B2 (en) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | Correlation dimension analyzer and Lyapunov spectrum analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278958A JPH08278958A (en) | 1996-10-22 |
| JP3189197B2 true JP3189197B2 (en) | 2001-07-16 |
Family
ID=13768558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8222895A Expired - Fee Related JP3189197B2 (en) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | Correlation dimension analyzer and Lyapunov spectrum analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189197B2 (en) |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP8222895A patent/JP3189197B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会技術研究報告 vol.95 no.47 1995 p41−48 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08278958A (en) | 1996-10-22 |
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