[发明专利]多分段多阈值约束的时间序列模式查找方法和系统

说明书

本发明提供一种多分段多阈值约束的时间序列模式查找方法和系统，查找方法包括：S1、将时间序列模式和滑动窗口分别划分成数目相等的窗口块，并且提取时间序列模式的指定个窗口块的特征，其中，时间序列模式由多个互不重叠的包括对应的预设阈值的子模式构成；S2、获取滑动窗口在流式时序数据上滑动至任一窗口时，滑动窗口的指定个窗口块的特征；S3、若判断获知任一窗口不能跳过，则从任一窗口开始，判断与滑动窗口的跳跃步长数相等的窗口块的流式时序数据和时间序列模式是否匹配，若匹配，则获取与滑动窗口的跳跃步长数相等的窗口块的流式时序数据作为查找结果。本发明能够对特征进行高效提取。并且，本发明可以高效的完成多阈值模式的精确比较。

技术领域

本发明涉及计算机数据管理领域，更具体地，涉及一种多分段多阈值约束的时间序列模式查找方法和系统。

背景技术

随着工业4.0和工业物联网(IIoT)的发展，处理来自传感器的流式时间序列数据变得越来越重要。一个重要的应用场景就是给定一个时间序列片段，即模式，在流式到达的时间序列中实时地发现给定的模式。这种模式往往代表了一种特定的故障现象或者其他有意义的事件，因此这种模式的实时发现(称为模式匹配)在实际应用中具有重大意义。

传统的时间序列模式匹配问题中，模式是简单的一个序列，并允许用户指定一个误差值(称为阈值)表示模式和流式时间序列之间的可容忍差异。此外，在比较模式和流式时间序列的时候，往往采用欧氏距离进行度量。上述基于单阈值和欧式距离的模式匹配过于简单，无法满足一些实际场景中的需求。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题的一种多分段多阈值约束的时间序列模式查找方法和系统。

根据本发明的一个方面，提供一种多分段多阈值约束的时间序列模式查找方法，包括：S1、将时间序列模式和滑动窗口分别划分成数目相等的窗口块，并且提取所述时间序列模式的指定个窗口块的特征，其中，所述时间序列模式由多个互不重叠的包括对应的预设阈值的子模式构成；S2、获取所述滑动窗口在流式时序数据上滑动至任一窗口时，所述滑动窗口的所述指定个窗口块的特征；S3、基于所述时间序列模式的指定个窗口块的特征以及所述滑动窗口的指定个窗口块的特征，若判断获知所述任一窗口不能跳过，则从所述任一窗口开始，判断与所述滑动窗口的跳跃步长数相等的窗口块的流式时序数据和所述时间序列模式是否匹配，若匹配，则获取所述与所述滑动窗口的跳跃步长数相等的窗口块的流式时序数据作为查找结果。

优选地，步骤S3之后还包括：S4、将所述滑动窗口在流式时序数据上滑动至所述任一窗口的下一窗口；持续执行步骤S2至步骤S3，直至所述滑动窗口滑动至所述流式时序数据末，完成对于匹配所述时间序列模式的流式时序数据的查找。

优选地，步骤S1之前还包括：S0、获取所述时间序列模式；其中，所述时间序列模式的任意两个时间上相邻的子模式的时间分界点为分界区域中的任意值。

优选地，步骤S1中所述提取所述时间序列模式的指定个窗口块的特征进一步包括：提取所述时间序列模式指定个窗口块的上边界特征和下边界特征，所述上边界特征为：

其中，为第j个窗口块的上边界特征，w为滑动窗口的步长，j表示第j个窗口块，第j个窗口块包含的数据点为{p_(j-1)w+1,…p_jw}，u表示上边界，θ(i)代表的是第i个“流窗口-模式”点对之间的最大允许距离；

所述下边界特征为：

其中，为第j个窗口块的下边界特征，l表示下边界，w为滑动窗口的步长，j表示第j个窗口块，θ(i)代表的是第i个“流窗口-模式”点对之间的最大允许距离，第j个窗口块包含的数据点为{p_(j-1)w+1,…p_jw}。