[发明专利]一种时间序列中不定长的异常子序列检测方法

权利要求书

1.一种时间序列中不定长的异常子序列检测方法，包括以下步骤：

S1：输入时间序列数据T，最小子序列长度min_len，最大子序列长度max_len，步长step；可选输入近邻个数k，k近邻距离整合方法method，检测异常子序列个数n_discords，并行进程数n_workers；

S2：根据设定的最小子序列长度min_len、最大子序列长度max_len以及步长step，确定目标子序列长度sub_len集合，针对集合中的每一个目标子序列长度sub_len，执行以下循环：

a)根据并行进程数n_workers，将时间序列T划分为若干个时间序列子集T_worker；

b)在每一个进程中，应用STOMP算法，计算时间序列T中每一个子序列对于子集T_worker的局部近邻矩阵mp_worker；

c)将各个进程的计算结果mp_worker进行整合，对于时间序列T中的每一个子序列，保留k个最近邻的距离，并统计其中位数或均值，形成时间序列T在子序列长度sub_len上的k近邻距离矩阵mp_{sub_len}；

S3：从各个目标子序列长度sub_len的k近邻距离矩阵mp_{sub_len}中，计算得到k近邻距离最大的n_discords个异常子序列；

S4：对于时间序列T中的每一个数据点t_i，计算其在各个长度的异常子序列中出现的次数，将出现次数超过一定阈值的点标记为最终检测的异常值。

2.根据权利要求1所述的时间序列中不定长的异常子序列检测方法，其特征在于：步骤S1中，k默认为1，k近邻距离整合方法method默认为中位数，检测异常子序列个数n_discords默认为3，并行进程数n_workers默认为4。

3.根据权利要求1所述的时间序列中不定长的异常子序列检测方法，其特征在于：步骤S1中，时间序列数据T应包括时间列和数值列，表示该序列在每一个时间点上对应的数值，且每个时间点之间最好是等间隔的；最小子序列长度min_len、最大子序列长度max_len和步长step用于确定子序列的长度范围，即在大于等于min_len，小于等于max_len的范围内，每隔step取一个值作为目标子序列长度，针对这里获得的目标子序列长度集合，依次执行S2a-S2c的循环计算。

4.根据权利要求1所述的时间序列中不定长的异常子序列检测方法，其特征在于：步骤S2中，首次进行异常检测使用k＝1，即最近邻距离进行检测，若发现结果中存在未能识别的相似异常模式，则增大k的值，通过k近邻距离检测异常。

5.根据权利要求3所述的时间序列中不定长的异常子序列检测方法，其特征在于：步骤S2中，将时间序列T划分为若干个时间序列子集T_worker时，在每一个并行进程中，输入时间序列数据T、数据子集T_worker、目标子序列长度sub_len和近邻个数k，初始化k近邻距离矩阵matrix_profile_worker，其行数为n-sub_len+1，列数为k，初始值均为正无穷。

6.根据权利要求5所述的时间序列中不定长的异常子序列检测方法，其特征在于：步骤S2中，对于数据子集T_worker中的每一个子序列T_{i,sub_len}，应用STOMP算法，通过快速傅里叶变换和移动点积的方式计算子序列T_{i,sub_len}与时间序列数据T中每一条子序列的距离，得到长度为n-sub_len+1的距离向量dist_{i,sub_len}。