时间序列预测模型-列表


以下是常见的时间序列预测模型的分类梳理,以Markdown表格形式呈现:

时间序列预测模型分类表

类别 模型名称 核心描述 适用场景
传统统计模型 AR (自回归模型) 用历史值的线性组合预测未来值 平稳序列,短期预测
MA (移动平均模型) 用历史白噪声的线性组合预测未来 平稳序列,噪声处理
ARMA AR与MA的组合模型 平稳时间序列
ARIMA 加入差分处理的ARMA扩展 非平稳序列(需差分平稳化)
SARIMA 加入季节性差分的ARIMA 具有季节性的非平稳序列
ETS (指数平滑) 加权平均历史观测值(含趋势/季节分量) 趋势和季节性明显的序列
VAR (向量自回归) 多变量自回归模型 多变量相互影响的时间序列
GARCH 专门建模波动率和方差 金融时间序列(波动率预测)
机器学习模型 Prophet Facebook开发的加法模型(趋势+季节+节假日) 商业时序(强季节性,缺失值处理)
LightGBM/XGBoost 基于树的梯度提升算法 特征工程后的时序预测
SVR (支持向量回归) 核函数映射的高维空间回归 小样本非线性序列
KNN (时序版本) 基于相似历史模式预测 周期性重复模式的数据
深度学习模型 LSTM 带记忆门的循环神经网络,解决长期依赖 长序列依赖问题
GRU 简化版LSTM,减少计算量 资源受限的中长序列
CNN-1D 一维卷积提取局部时序特征 局部模式显著的序列(如传感器数据)
TCN (时序卷积网络) 因果膨胀卷积+残差连接 长序列并行计算
Transformer 自注意力机制捕捉全局依赖 超长序列,多变量关联
DeepAR 概率预测的自回归RNN 不确定性量化需求场景
N-BEATS 前馈网络+双重残差结构 可解释性需求高的预测
WaveNet 扩张因果卷积堆叠 高分辨率时序(如音频)
混合模型 STL-ARIMA 季节分解(STL) + ARIMA残差预测 复杂季节性数据
CNN-LSTM CNN特征提取 + LSTM时序建模 时空数据(如交通预测)
集成模型 多个基模型结果加权平均 提升鲁棒性和准确度

关键特点说明:

  1. 传统模型:计算高效、可解释性强,但依赖统计假设(如平稳性)
  2. 机器学习模型:需特征工程,擅长处理非线性关系
  3. 深度学习模型
  4. 自动特征提取
  5. 适合大数据量场景
  6. 可处理复杂模式(如长距离依赖)
  7. 计算资源要求较高
  8. 混合模型:结合不同模型优势,通常能提升预测精度

:模型选择需考虑数据特性(长度/季节性/噪声)、预测目标(点预测/区间预测)和资源约束。实践中常通过交叉验证比较模型效果。