Multivariate time series data appear often as realizations of nonstationary processes where the covariance matrix or spectral matrix smoothly evolve over time. Most of the current approaches estimate the time-varying spectral properties only retrospectively - that is, after the entire data has been observed. Retrospective estimation is a major limitation especially in situations where it is important to estimate these properties and detect changes in the system as they happen in real-time. Thus, the goal of this paper is to develop a method that estimates the statistical properties in real-time. Online estimation allows real-time update of the time-varying parameters as new observations arrive, it is a critical task in many adaptive control applications. One approach to modeling non-stationary time series is to fit time-varying VAR models. However, one major obstacle in online estimation of such models is the computational cost due to the high-dimensionality of the parameters. Existing methods such as the Kalman filter, parametric models or local least squares are feasible but, for some particular situations, they are not always suitable because they provide noisy estimates and can become prohibitively costly as the dimension of the time series increases. We propose a new smooth online parameter estimation approach that has the ability to control for the smoothness of the estimates with a reasonable computational complexity. Consequently, we are able to fit models, in real-time, for high dimensional time series. We demonstrate that our proposed SOPE approach can be as good as the Kalman filter in terms of mean-squared error for small dimensions. However, unlike the Kalman filter, the SOPE has much smaller computational cost and hence scalable for higher dimensions.


翻译:多变时间序列数据似乎往往是随着非静止进程的实现而出现的,在非静止进程中,常变矩阵或光谱矩阵随着时间的变化而平稳地演变。大多数现行办法只追溯地估计时间变化的光谱特性,即在整个数据观测完毕之后。回溯性估计是一个重大限制,特别是在必须估计这些特性和探测系统实时变化的情况下。因此,本文件的目标是制定一种方法,实时估算统计属性。随着新的观测的到来,在线估计允许实时更新时间变化的参数,这是许多适应性控制应用程序中的一项关键任务。一种模拟非静止时间序列的方法是适应时间变化的VAR模型。然而,这种模型在线估计的一个主要障碍是由于参数的高度维度而导致的计算成本。Kalman过滤器、参数模型或本地最小的方位等现有方法是可行的,但在某些特定情况下,它们并不总是适合实时更新时间变化的参数,因为它们能够提供更响亮的估计数,并且可能变得不甚低的对数值进行精确的调整,因此,我们提出一个平稳的计算模型的精度,因此,我们提出了一个稳定的计算方法的精度,因此,因此,我们提出了一种平稳的精确的计算方法的精确的精确的精确的精确的精确的精确的精确的精确度是符合。

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