R语言多元时间序列滚动预测:ARIMA、回归、ARIMAX模型分析

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R语言多元时间序列滚动预测:ARIMA、回归、ARIMAX模型分析

2023-06-14 17:56| 来源: 网络整理| 查看: 265

当需要为数据选择最合适的预测模型或方法时,预测者通常将可用的样本分成两部分:内样本(又称 "训练集")和保留样本(或外样本,或 "测试集")。然后,在样本中估计模型,并使用一些误差指标来评估其预测性能。

如果这样的程序只做一次,那么这被称为 "固定原点 "评估。然而,时间序列可能包含离群值,一个差的模型可能比更合适的模型表现得更好。为了加强对模型的评估,我们使用了一种叫做 "滚动原点 "的方法。

滚动原点是一种预测方法,根据这种方法,预测原点被连续更新,预测是由每个原点产生的(Tashman 2000)。这种方法允许获得几个时间序列的预测误差,从而更好地了解模型的表现。

如何实现呢?

下图描述了滚动原点的基本思想。白色单元格对应的是样本内数据,而浅灰色单元格对应的是前三步的预测。该图中时间序列有25个观测值,预测从8个原点开始产生,从原点15开始。模型在每次迭代中都被重新估计,并产生预测结果。之后,在系列的末尾增加一个新的观测值,这个过程继续进行。当没有更多的数据需要添加时,这个过程就会停止。这可以被认为是一个滚动的原点,有一个固定的保留样本量。这个程序的结果是产生了8个一到三步的预测。在此基础上,我们可以计算出误差测量方法,并选择表现最好的模型。

R语言多元时间序列滚动预测:ARIMA、回归、ARIMAX模型分析_R语言

从8个原点产生预测的另一个选择是,从原点17而不是15开始(见下图)。在这种情况下,程序一直持续到原点22,即产生最后一个三步超前预测的时候,然后继续以递减的预测范围进行。因此,两步预测从原点23产生,只有一步预测从原点24产生。因此,我们得到8个一步预测,7个两步预测和6个三步预测。这可以被认为是一个滚动的原点,有一个非固定的保留样本量。可用于在小样本的情况下,当我们没有多余的观测值的时候。

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最后,在上述两种情况下,我们的样本量都在增加。然而对于某些研究目的,我们可能需要一个恒定的内样本。下图展示了这样一种情况。在这种情况下,在每次迭代中,我们在系列的末尾增加一个观察值,并从系列的开始删除一个观察值(深灰色单元)。

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R实现:一元时间序列ARIMA案例

R实现了对任何函数的滚动原点估计,有一个预定义的调用,并返回预期的值。

我们从一个简单的例子开始,从正态分布生成序列。

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