基于多分辨率集成的时序异常检测方法研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zou_zm
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
时间序列数据存在于许多领域中,包括医疗数据分析、工业传感器监测和金融市场等。由于现实世界中存在噪声或传感器故障等,真实时间序列数据中不可避免地存在一小部分不同于一般数据模式的异常值。因此,时间序列异常检测是时间序列挖掘领域的一个重要问题。现有很多时间序列异常检测方法都是基于有监督分类模型,依赖于充足的、类别平衡的时序数据,而这些数据的获得在现实世界中是具有挑战性的。一些传统的无监督时间序列异常检测方法通常利用一个密度度量或距离度量来衡量数据的异常程度,它们将时间序列数据看作是高维数据点的集合而忽略了数据中固有的时序依赖关系。近期,循环自编码器这种无监督重构的模型成为了时间序列异常检测领域中一种流行的深度学习框架。然而,现有的基于循环自编码器的方法难以捕获复杂的多尺度(多分辨率)时序依赖关系,在解码阶段容易出现误差累积的问题。为了解决上述问题,本文在无监督学习范式下,提出了一种基于多分辨率集成的时间序列异常检测模型——多分辨率集成的循环自编码器模型(Multi-Resolution Recurrent Autoencoder Ensemble,MRRAE)。该模型利用集成学习和层次化神经网络的思想,将关注不同分辨率时序信息的多个循环自编码器层次化集成在一起用于建模多分辨率时序依赖关系,同时引入多分辨率时序信息融合机制及形状约束损失来避免解码过程出现误差累积问题。此外,该模型还通过一个下采样操作显式地过滤输入序列数据中噪声等异常数据,增强了模型面对异常数据的鲁棒性。具体地,该模型利用不同的下采样率对原始输入序列进行下采样操作,产生了一组具有不同长度(不同分辨率)的输入时间序列。该模型通过集成多个不同分辨率的循环自编码器去建模多分辨率时序依赖关系,在不同分辨率层次上重构下采样时间序列。该模型同时在编码、解码两个阶段中引入多分辨率时序信息融合机制(fine-to-coarse和coarse-to-fine),在数据样本空间和特征空间融合多分辨率时序信息,进一步提高了模型的鲁棒性和检测性能。最后,通过引入一个多分辨率形状约束损失来约束解码器在不同分辨率下的输出序列与输入序列的全局时序形状相匹配,避免了解码过程中的误差累积问题。通过在16个干净数据集和7个污染数据集上大量的对比实验和消解实验分析,验证了多分辨率时序信息融合和集成模型的有效性,可视化分析和计算效率分析也展示了MRRAE模型优异的异常检测性能和高效的计算效率。
其他文献
建立-所需导航性能(Established on RNP,EoR)进近,可实现飞机导航精度的提高、燃油的节省、航迹的减少和监控的简化,契合安全、绿色、高效、智慧的民航发展目标。但是由于TCAS固有告警逻辑难以适应EoR进近的技术特点,在飞机状态不确定条件下可能触发不必要的告警,干扰正常飞行秩序甚至引发不安全事件。因此有必要对该问题进行仿真分析。本文基于TCAS告警逻辑和EoR进近航迹模型,通过蒙特
学位
报纸
随着电子商务和社交媒体平台的快速发展,推荐系统已成为许多企业不可或缺的工具,它能有效帮助用户缓解信息过载问题,帮助他们从海量的项目中探索他们感兴趣的内容。冷启动推荐问题是指新用户和新项目刚进入系统时,如何给该新用户推荐满意的项目,或将该新项目推荐给合适的用户的问题。新用户、新项目是持续产生的,对互联网产品来说是常态、无法避免的。由于缺乏用户与项目之间的交互信息,传统的协同过滤方法无法在新项目和新用
学位
机械设备被广泛应用于工业、农业、交通和医疗等各个领域,发挥着重要的作用。然而机械一旦出现故障,轻则降低机械运行的效率,重则会导致停机甚至人员伤亡。因此,对机械进行故障诊断具有重要意义。目前深度学习被广泛应用于机械故障诊断领域,提升了机械故障诊断的准确率。然而实际应用中由于噪声的干扰以及变工况场景下数据分布会发生变化,一般深度学习模型对数据信息挖掘不足,准确率较低。针对上述问题,本文设计了基于深度学
学位
“外貌焦虑”近年来频繁成为社交媒体讨论热点,其作为一种心理病症被社会尤其是青年群体关注。研究表明社会支持对心理健康具有正向影响,个体主要通过使用社交媒体获得线上社会支持,展现于网络媒体的话语互动中。被外貌焦虑所困扰的青年群体是否通过社交媒体使用获得了社会支持并减缓外貌焦虑,现有研究并未对此作出深入探讨。因此本文立足社交媒体时代,将青年用户群体为主的视频社交平台哔哩哔哩视频弹幕网站(以下简称“B站”
学位
各色营销广告充斥在网络上,企业不得不想尽办法去争夺用户的关注。不少研究表明,品牌叙事要比普通的品牌介绍要更具吸引力,更能形成品牌记忆和建立良好的品牌关系。此外,自媒体KOL(关键意见领袖)已经成为了网络世界信息的重要整理者和传播者。目前从第三方自媒体KOL的角度,去探究品牌叙事传播效果的研究少之又少。但在企业的营销实践中,自媒体KOL担当了重要的媒介角色,并且在品牌推广、产生销量上具有重要作用。本
学位
考虑到机场之间的临近和客流量庞大这两个因素,首都机场群被认为是国内运营比较复杂的机场群,随着空中交通流量的增加,终端区航空器的运行模式也日益复杂,因而需要对机场群交通流模式进行研究从而掌握机场群的运行状态与空域动态复杂度。另外协同管理决策需要进行精细化的流量管理,因此必须要考虑诸如天气等不确定性因素,然后对动态容量进行预测研究,从而更好地为流量管理服务。为了实现上述目标,本文进行了基于交通流模式的
学位
近年来,随着我国航空业的快速发展,民用飞机数量急剧增加,越来越多的人选择飞机作为交通工具。在人们享受飞机带来便利的同时,也面临着航空事故的威胁,机场火灾是主要的航空事故之一。因此,提高机场消防人员的消防意识和能力,可以快速、高效地应对突发的飞机火灾事故。针对在安全、经济的前提下培训机场消防人员的问题,提出了机场消防驾驶训练模拟器。但大多数模拟器在模拟机场火灾消防作业时,飞机火灾燃烧模型和消防灭火剂
学位
新型智能材料具有驱动、变形、承载、传感等特点,为可变形机翼的设计提供了新的技术途径。使用智能材料构建的自适应机翼,可简化机械变体结构繁杂的设计。在飞行过程中,随着飞行环境的变化,能自动进行气动布局调整以达到最佳气动性能的变体机翼具有很大的研究价值。同时,目前关于可变形机翼的研究多集中于结构设计与变形功能的实现上,对其力学分析关注还很少,尤其是结合形状记忆聚合物复合材料(SMPC)本构模型的分析研究
学位
进入中国特色社会主义新时代,我国传播生态环境发生了巨大改变,新媒介形式层出不穷。在新技术的冲击下,以央视为代表的传统主流媒体积极探索转型升级路径,不断创新内容形态,其中新闻Vlog便是近两年颇为火爆的新形式。对比传统的电视话语,央视新闻Vlog具有鲜明的时代特征和重要价值,正以其独特的方式为我国官方媒体弘扬主旋律,传播正能量的手段创新提供新的思路。本文以央视新闻Vlog为研究对象,旨在探究新时代主
学位