Fourier phase index for extracting signatures of determinism and nonlinear features in time series

Author:

Aguilar-Hernández Alberto Isaac12ORCID,Serrano-Solis David Michel3ORCID,Ríos-Herrera Wady A.4ORCID,Zapata-Berruecos José Fernando56ORCID,Vilaclara Gloria7ORCID,Martínez-Mekler Gustavo238ORCID,Müller Markus F.389ORCID

Affiliation:

1. Instituto de Ciencias Básicas y Aplicadas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos 1 , Avenida Universidad 1001 Edificio 43, Cuernavaca, Morelos 62209, México

2. Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México 2 , Avenida Universidad S/N, Cuernavaca, Morelos 62210, México

3. Centro de Ciencias de la Complejidad C3, Universidad Nacional Autónoma de México 3 , Ciudad Universitaria S/N, 04510 Ciudad de México, México

4. Facultad de Psicología, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Ciudad Universitaria Avenida, C.U. 4 , 04510 Ciudad de México, México

5. Unidad de Neurofisiología Clinica, Instituto Neurológico de Colombia 5 , Calle 55 46-36, Medellín 04510, Antioquia, Colombia

6. Escuela de Graduados Universidad CES 6 , Calle 10a 22, Medellín 050021, Antioquia, Colombia

7. Limnología Tropical, División de Investigación y Posgrado, Facultad de Estudios Superiores, Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de México 7 , 54090 Ciudad de México, México

8. Centro Internacional de Ciencias A.C. 8 , Avenida Universidad 1001, Cuernavaca, Morelos 62210, México

9. Centro de Investigación en Ciencias, Universidad Autónoma del Estado de Morelos 9 , Avenida Universidad 1001, Cuernavaca, Morelos 62209, México

Abstract

Detecting determinism and nonlinear properties from empirical time series is highly nontrivial. Traditionally, nonlinear time series analysis is based on an error-prone phase space reconstruction that is only applicable for stationary, largely noise-free data from a low-dimensional system and requires the nontrivial adjustment of various parameters. We present a data-driven index based on Fourier phases that detects determinism at a well-defined significance level, without using Fourier transform surrogate data. It extracts nonlinear features, is robust to noise, provides time-frequency resolution by a double running window approach, and potentially distinguishes regular and chaotic dynamics. We test this method on data derived from dynamical models as well as on real-world data, namely, intracranial recordings of an epileptic patient and a series of density related variations of sediments of a paleolake in Tlaxcala, Mexico.

Funder

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología

Dirección General de Asuntos del Personal Académico, Universidad Nacional Autónoma de México

Publisher

AIP Publishing

Subject

Applied Mathematics,General Physics and Astronomy,Mathematical Physics,Statistical and Nonlinear Physics

同舟云学术

1.学者识别学者识别

2.学术分析学术分析

3.人才评估人才评估

"同舟云学术"是以全球学者为主线,采集、加工和组织学术论文而形成的新型学术文献查询和分析系统,可以对全球学者进行文献检索和人才价值评估。用户可以通过关注某些学科领域的顶尖人物而持续追踪该领域的学科进展和研究前沿。经过近期的数据扩容,当前同舟云学术共收录了国内外主流学术期刊6万余种,收集的期刊论文及会议论文总量共计约1.5亿篇,并以每天添加12000余篇中外论文的速度递增。我们也可以为用户提供个性化、定制化的学者数据。欢迎来电咨询!咨询电话:010-8811{复制后删除}0370

www.globalauthorid.com

TOP

Copyright © 2019-2024 北京同舟云网络信息技术有限公司
京公网安备11010802033243号  京ICP备18003416号-3