In many temporally ordered data sets, it is observed that the parameters of the underlying distribution change abruptly at unknown times. The detection of such changepoints is important for many applications. While this problem has been studied substantially in the linear data setup, not much work has been done for angular data. In this article, we utilize the intrinsic geometry of a torus to introduce the notion of the `square of an angle' and use it to propose a new measure of variation, called the `curved variance', of an angular random variable. Using the above ideas, we propose new tests for the existence of changepoint(s) in the concentration, mean direction, and/or both of these. The limiting distributions of the test statistics are derived and their powers are obtained using extensive simulation. It is seen that the tests have better power than the corresponding existing tests. The proposed methods have been implemented on three real-life data sets revealing interesting insights. In particular, our method when used to detect simultaneous changes in mean direction and concentration for hourly wind direction measurements of the cyclonic storm `Amphan' identified changepoints that could be associated with important meteorological events.


翻译:在许多按时间顺序排列的数据集中,观测到潜在分布的参数会在未知时刻发生突变。此类变点的检测对众多应用具有重要意义。尽管该问题在线性数据场景下已有大量研究,但针对角数据的相关研究仍相对匮乏。本文利用环面的内蕴几何引入"角平方"概念,并据此提出一种新的角随机变量变异性度量——"曲率方差"。基于上述思想,我们提出了新的检验方法,用于检测角数据的浓度、平均方向及其联合变化的变点存在性。推导了检验统计量的极限分布,并通过大量模拟实验评估其检验功效。结果表明,所提检验方法较现有方法具有更优的统计功效。将所提方法应用于三个真实数据集,揭示了有价值的发现。特别地,在检测气旋风暴"安攀"逐时风向测量数据中平均方向与浓度的同步变化时,所提方法识别的变点与重要气象事件存在关联。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员