Введение

Представление типа случайного процесса

В статистике, эконометрике и обработке сигналов авторегрессионная модель (АР) является представлением типа случайного процесса; таким образом, она используется для описания определенных процессов, изменяющихся во времени, в природе, экономике, поведении и т.д. Авторегрессионная модель определяет, что выходная переменная линейно зависит от своих предыдущих значений и от стохастического члена (не полностью предсказуемого члена); таким образом, модель имеет вид стохастического разностного уравнения (или соотношения рекурренции), которое не следует путать с дифференциальным уравнением. Вместе с моделью скользящего среднего (MA) она представляет собой частный случай и ключевой компонент более общих моделей авторегрессии-скользящего среднего (ARMA) и авторегрессии интегрированного скользящего среднего (ARIMA) для временных рядов, которые имеют более сложную стохастическую структуру; это также частный случай векторной авторегрессионной модели (VAR), которая состоит из системы, включающей более одного взаимосвязанного стохастического разностного уравнения для более чем одной развивающейся случайной переменной. В отличие от модели скользящего среднего (MA), авторегрессионная модель не всегда стационарна, поскольку может содержать единичный корень.

Графики процессов AR ((p)

Самый простой AR-процесс – AR(0), который не имеет зависимости между членами. К выходному значению процесса вносит вклад только ошибка/инновация/шум, поэтому на рисунке AR(0) соответствует белому шуму. Для AR(1)-процесса с положительным φ, к выходному значению вносят вклад только предыдущий член процесса и шум. Если φ близко к 0, то процесс все еще выглядит как белый шум, но по мере приближения φ к 1, вклад предыдущего члена в выходное значение становится больше по сравнению с шумом. Это приводит к "сглаживанию" или интегрированию выходного значения, аналогичному фильтру нижних частот. Для AR(2)-процесса к выходному значению вносят вклад два предыдущих члена и шум. Если оба φ₁ и φ₂ положительны, выход будет напоминать фильтр нижних частот, при этом высокочастотная составляющая шума уменьшается. Если φ₁ положительно, а φ₂ отрицательно, то процесс благоприятствует изменениям знака между членами процесса. Выходное значение колеблется. Это можно сравнить с обнаружением границ или определением изменения направления.

Выбор максимальной задержки

Частичная автокорреляция процесса AR(p) равна нулю при задержках, превышающих p, поэтому подходящая максимальная задержка p – это та, после которой все значения частичной автокорреляции равны нулю.

Импульсная реакция

Импульсный отклик системы — это изменение развивающейся переменной в ответ на изменение значения шокового воздействия k периодов назад, как функция от k. Поскольку модель AR является частным случаем векторной авторегрессионной модели, вычисление импульсного отклика в векторной авторегрессии (см. #импульсный отклик) применимо и здесь.