数据标准化对Sevcik分形维数算法的性能影响.pdf

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1、第37卷第7期2016年7月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentVoL37No．7Jul．2016数据标准化对Sevcik分形维数算法的性能影响秦建强1，孔祥玉1，孙喜荣2(1．火箭军工程大学控制工程系西安710025；2．陕西省计量科学研究院西安710065)摘要：在运用Seveik方法计算一维时间序列分形维数时通常会涉及到数据标准化的问题。鉴于实测时间序列中不可避免的混有随机噪声，提出用零均值标准化方法来代替原Sevcik方法中极大极小值标准化法，得到Sevcik-Zscore方法。以两种典型的合成分形序列为对象，分析了Sevcik算法和Se

2、vcik—Zscore算法在准确性、运算时间、对数据长度依赖性和抗噪性能4个方面的表现。仿真结果表明：Seveik算法在时间序列分形维数较小时的计算精度高，而Sevcik—Zscore方法在时间序列分形维数较大时的计算精度高。Sevcik比Seveik．Zscore方法的计算效率高，但Sevcik-Zscore方法在对数据长度依赖性方面要优于Sevcik方法。两种方法在抗噪性能分析中表现类似。在海杂波数据和轴承振动信号分析中的应用也表明Sevcik—Zscore方法要优于Sevcik方法。不同的数据标准化方式会对时间序列的Sevcik分形维数计算产生不同的影响，需要慎重选择。关键词：分形维数；

3、Sevcik算法；标准化；Sevcik—Zscore算法；时间序列分析中图分类号：TN911．72TH701文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．4099InfluenceofdifferentdatanormalizingmethodsontheperformanceofSevcikfractaldimensionalgorithmQinJianqian91，KongXiangyul，SunXiron92(J．UniversityoftheRocketarmy，ControlEngineering,如partment，觑’an710025，China；2．ShaanxiInstitut

4、eofMetrologyScience，Xi’an710065，China)Abstract：TimeserieswouldbefirstlynormalizedbeforecalculatingfraetaldimensionusingSevcikalgorithm．Todealwithunavoidablerandomnoiseinrealtimeseries，anewalgorithmnamedSevcik-Zscorewasproposedinthispaper．InSeveik·Zscorealgorithm，zero—meannormalizationmethodinsteadof

5、originalMin—maxnormalizationWaSintroducedintoSevcikalgorithm．AimingatexploringtheinfluenceofdifferentnormalizingmethodsonSevcikfractaldimensionalgorithm，accuracy，runningtime，dependencyondatalengthandtheanti—noiseperformanceofSevcikandSeveik—Zscorealgorithmswerecomparedbyanalyzingtwotypicalsyntheticf

6、ractalwaveforms．SimulationresultsindicatethatSevcikalgorithmCallgethigheraccuracywithsmallerfractaldimensioncomparedtoSevcik-Zscorealgorithm，andviseversa．Moreover，SevcikalgorithmismoreeomputationallyefficientthanSeveik—Zscorealgorithm，butthelateralgorithmCangethigherperformancethantheformeroneinthea

7、nalysisofdependencyondatalength．Thesetwoalgorithmsgotnearlythesanleperformanceintheaspectoftanti-noise．Atlast，applicationsinseacluttertimeseriesandbe莉ngvibrationtimeseriesanalysisshowthatSevcik-Zscore