在R中增加/减少丢失的时间序列数据

Question

我有一组时间序列数据（特别是 GPS 速度数据），其中包括信号丢失的缺失值间隙。对于缺少的短时间段，我将简单地使用 na.spline 来填充，但是这对于较长的时间段是不合适的。我想根据预定义的加速度限制将值从最后一个真实值降低到零。

#create sample data frame
test <- as.data.frame(c(6,5.7,5.4,5.14,4.89,4.64,4.41,4.19,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,NA,5,5.1,5.3,5.4,5.5))
names(test)[1] <- "speed"

#set rate of acceleration for ramp
ramp <- 6

#set sampling rate of receiver
Hz <- 1/10

因此，对于丢失的数据，斜坡将使用先前的值和加速度来获取下一个数据点，直到速度达到零（即最后速度 [4.19] + (Hz * 斜坡)），产生以下值：

3.59
2.99
2.39
1.79
1.19
0.59
0

最后，我需要以相反的方式执行此操作，以便在信号再次恢复时从零开始上升。

希望这很清楚。

干杯

Answer 1

这不是很优雅，但你可以循环执行。

na.pos <- which(is.na(test$speed))

acc = FALSE
for (i in na.pos) {
    if (acc) {
        speed <- test$speed[i-1]+(Hz*ramp)
    }
    else {
        speed <- test$speed[i-1]-(Hz*ramp)
        if (round(speed,1) < 0) {
            acc <- TRUE
            speed <- test$speed[i-1]+(Hz*ramp)
        }

    }
    test[i,] <- speed
}

结果是：

   speed
1   6.00
2   5.70
3   5.40
4   5.14
5   4.89
6   4.64
7   4.41
8   4.19
9   3.59
10  2.99
11  2.39
12  1.79
13  1.19
14  0.59
15 -0.01
16  0.59
17  1.19
18  1.79
19  2.39
20  2.99
21  3.59
22  4.19
23  4.79
24  5.00
25  5.10
26  5.30
27  5.40
28  5.50

注意'-0.01'，因为 0.59-(6*10) 是 -0.01，而不是 0。你可以稍后四舍五入，我决定不这样做。

Answer 2

当问题在每次运行 NA 中说“将值从最后一个真值降低到零”时，我认为这意味着在达到零后运行中的任何剩余 NA 也将被零替换。

现在，使用 data.table 中的 rleid 创建一个与 test$speed 长度相同的分组向量，标识 is.na(test$speed) 中的每个运行，并使用 ave 在这些组中创建序列号 seqno。然后通过组合na.locf(test$speed) 和seqno 计算下降序列ramp_down。最后更换 NA。

library(data.table)
library(zoo)

test_speed <- test$speed
seqno <- ave(test_speed, rleid(is.na(test_speed)), FUN = seq_along)
ramp_down <- pmax(na.locf(test_speed) - seqno * ramp * Hz, 0)
result <- ifelse(is.na(test_speed), ramp_down, test_speed)

给予：

> result     
 [1] 6.00 5.70 5.40 5.14 4.89 4.64 4.41 4.19 3.59 2.99 2.39 1.79 1.19 0.59 0.00
[16] 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.00 5.10 5.30 5.40 5.50