ARMA模型的建模
1、模型阶数的确定
①基于自相关函数和偏相关函数的定阶方法
对于ARMA(p,q)模型,可以利用其样本的自相关函数 和样本偏自相关函数 的截尾性判定模型的阶数。
具体方法如下:
i、对于每一个q,计算 , ,…, (M取为 或者 ),考察其中满足 或者 的个数是否占M个的68.3%或者95.5%。如果 , 都明显地异于零,而 , ,…, 均近似于零,并且满足上述不等式之一的 的个数达到其相应的比例,则可以近似的判定 是 步截尾,平稳时间序列 为MA( )。
ii、类似,我们可通过计算序列 ,考察其中满足 或者 的个数是否占M个的68.3%或者95.5%。即可以近似的判定 是 步截尾,平稳时间序列 为AR( ).
iii、如果对于序列 和 来说,均不截尾,即不存在上述的 和 ,此时属于情况iii,则可以判定平稳时间序列 为ARMA模型。
此外常用的方法还有:②基于F-检验确定阶数;③利用信息准则法定阶(AIC准则和BIC准则)
2、模型参数的估计
①初估计
i、 AR(p)模型参数的Yule-Walker估计
特例:对于一阶自回归模型AR(1), ,对于二阶自回归模型AR(2), , 。
ii、MA(q)模型参数估计
特例:对于一阶移动平均模型MA(1), ,对于二阶移动平均模型MA(2), , 。
iii、ARMA(p,q)模型的参数估计
模型很复杂,一般利用统计分析软件包完成。
②精估计
ARMA(p,q)模型参数的精估计,一般采用极大似然估计,由于模型结构的复杂性,无法直接给出参数的极大似然估计,只能通过迭代方法来完成,这时,迭代初值常常利用初估计得到的值。
3、ARMA(p,q)序列预报
设平稳时间序列 是一个ARMA(p,q)过程,则其最小二乘预测: 。
i、AR(p)模型预测
,
ii、ARMA(p,q)模型预测
,其中 。
iii、预测误差
预测误差为: 。l步线性最小方差预测的方差和预测步长l有关,而与预测的时间原点t无关。预测步长l越大,预测误差的方差也越大,因而预测的准确度就会降低。所以一般不能用ARMA(p,q)作为长期预测模型。
iv、预测的置信区间
预测的95%置信区间: