时序分析(8) -- GARCH(p,q)模型

时序分析(8)

GARCH(p,q)模型

    上篇文章我们探讨了ARCH模型对时序数据的波动性进行建模和预测,本篇文章介绍GARCH模型。 首先我们介绍GARCH模型的基本概念:

Generalized Autoregressive Conditionally Heteroskedastic Models - GARCH(p,q)

简单来说,GARCH模型就是ARMA模型应用在时序的方差上,它包含一个自回归项和一个移动平均项.

如果时序数据 { y t } \{y_t\} { yt}可以表示为
y t = σ t w t y_t=\sigma_t w_t yt=σtwt
其中 { w t } \{w_t\} { wt}是高斯白噪声,均值为0,方差为1,这里 σ t \sigma_t σt
σ t 2 = α 0 + ∑ i = 1 q α i y t − i 2 + ∑ j = 1 p β j σ t − j 2 \sigma_t^2=\alpha_0+\sum_{i=1}^{q}\alpha_iy_{t-i}^2+\sum_{j=1}^{p}\beta_j\sigma_{t-j}^2 σt

使用arima-garch模型进行预测需要进行以下步骤: 1. 首先,利用时间序列数据,使用R中的arima函数拟合出ARIMA模型,确定ARIMA(p,d,q)的参数。 2. 接着,使用rugarch包中的ugarchfit函数拟合出GARCH模型,确定GARCH(p,q)的参数。 3. 将ARIMA模型GARCH模型结合起来,形成ARIMA-GARCH模型。 4. 使用rugarch包中的ugarchforecast函数进行预测,得到ARIMA-GARCH模型的预测结果。 下面是一个简单的R代码示例: ```R # 安装所需的包 install.packages("forecast") install.packages("rugarch") # 加载所需的包 library(forecast) library(rugarch) # 读取时间序列数据并绘制时序图 myts <- read.csv("mydata.csv", header = TRUE, sep = ",")$myts plot(myts) # 拟合ARIMA模型,确定ARIMA(p,d,q)的参数 arima_fit <- arima(myts, order = c(2, 1, 2)) # 拟合GARCH模型,确定GARCH(p,q)的参数 garch_fit <- ugarchfit(data = myts, spec = ugarchspec(variance.model = list(model = "sGARCH", garchOrder = c(1, 1)), mean.model = list(armaOrder = c(2, 2), include.mean = TRUE)), solver.control = list(trace = FALSE)) # 结合ARIMA模型GARCH模型,形成ARIMA-GARCH模型 arima_garch_fit <- arfima(arima_fit, model = list(garchOrder = c(1, 1))) # 进行预测 arima_garch_forecast <- ugarchforecast(arima_garch_fit, n.ahead = 12) # 绘制预测结果 plot(arima_garch_forecast) ``` 需要注意的是,ARIMA-GARCH模型的参数选择对预测结果有很大影响,选择不当可能导致预测结果不准确。因此,需要在实际应用中根据数据特点经验进行参数选择。
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