多响应纵向数据下相关系数模型的估计方法研究
批准号:
12101559
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
芦飞
依托单位:
学科分类:
统计推断与统计计算
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
芦飞
中文摘要
多响应纵向数据常见于医学和生物学等科学领域的前沿,其某一个体的相关系数矩阵可用于直观地刻画该个体的多元响应变量在同一时间点处和不同时间点间的复杂相关结构,从而日益引起科学研究的兴趣。本项目主要研究多响应纵向数据下相关系数模型的估计方法,其研究内容包含:分别对多响应纵向数据的相关系数矩阵与其某一时间点处新息的相关系数矩阵进行有序与无序的分解,并建立精简的相关系数模型,然后为其联合均值-协方差模型建立广义估计方程,发展估计算法,并给出该估计量的渐近性质。随后在离群值存在的情形下,利用众数回归方法为主要基于某一时间点处新息相关系数矩阵的无序分解建立的联合模型发展稳健且有效的估计,提出迭代算法,并得到其估计量的大样本性质。本项目的研究结果不但可以用于准确解释多响应纵向数据的复杂相关结构,同时还能提高均值参数的估计效率,并有望进一步推广到空间数据分析乃至时空数据分析等相关数据类型下。
英文摘要
Multivariate longitudinal data occurs frequently in the front edge of biology, medical science, and other fields, whose correlation matrix for some subject can be adopted to intuitively describe complex correlation structures of multivariate longitudinal variables at the same time point and between distinct time points for that subject, and thus it is of increasing interest to scientific research. This project mainly investigates estimation methodology for correlation models with multivariate longitudinal data, which includes the following researches. This project respectively carries out order dependent decomposition and order independent decomposition for the correlation matrix of multivariate longitudinal data and that of the innovation at some time point, establishes parsimonious correlation models, develops generalized estimating equations for the joint mean-covariance models, puts forward the estimation algorithm, and gives the asymptotic properties for the estimators. Then in the presence of outliers, this project develops the robust and efficient estimator for the joint model mainly based on the order dependent decomposition for the innovation correlation matrix at some time point by adopting the modal regression method, proposes the iterative algorithm, and obtains the large sample properties for the estimators. These investigations can be used to accurately interpret complex correlation structures of multivariate longitudinal data, improve the estimation efficiency of the mean parameter, and expected to be further extended to spatial data analysis, spatiotemporal data analysis and other correlated data types.
多响应纵向数据在医学、生物学数据分析中日益常见,但其相关系数矩阵结构复杂,很难精确估计。此外,多响应纵向数据可能会受到离群值的影响,或呈现重尾分布,此时基于多元正态分布得到的估计通常有偏。本项目主要研究了多响应纵向数据下相关系数模型的估计方法,但采取了循序渐进的思路。第一,为单响应纵向数据的精度矩阵提出了替代的修正Cholesky分解方法,该方法可以得到相关系数矩阵的关于新息方差模型错误设定稳健的估计,具体来说,建立了联合均值—协方差模型,给出了多元正态分布下的极大似然估计方程、Fisher得分算法,证明了估计量的相合性、渐近正态性。进一步,建立了基于多元Laplace分布和替代的修正Cholesky分解方法的双稳健联合建模模型,以及一般的Laplace联合建模模型,并给出了极大似然估计方程和拟牛顿算法。多元Laplace分布是重尾分布,但没有自由度参数,估计起来比基于多元t分布的方法计算量更小。第二,在单响应纵向数据下分别将多元幂指数分布和协方差结构的四种Cholesky型分解方法、相关系数矩阵的一种超球面分解方法结合了起来,并建立了联合模型的极大似然估计方程、迭代算法和渐近性质。多元幂指数分布比多元正态分布和多元Laplace分布更灵活,能够很好的拟合各种重尾、轻尾或尾部行为与多元正态分布类似的数据。第三,为多响应纵向数据下的精度矩阵提出了替代的修正Cholesky分块分解方法,该方法可以得到相关系数矩阵的关于嵌套新息方差模型错误设定稳健的估计。分别将多元正态分布、多元幂指数分布和精度矩阵的替代的修正Cholesky分块分解方法、新息相关系数矩阵的无序超球面分解方法结合了起来,并建立了四种联合模型的极大似然估计方程、Newton-Raphson算法和渐近性质。本项目的研究结果不但可以用于准确解释多响应纵向数据的复杂相关结构,同时还能提高均值参数的估计效率,得到关于离群值或重尾分布稳健的估计,并且有望进一步推广到空间数据分析乃至时空数据分析等相关数据类型下。
多响应纵向数据下协方差矩阵的 ARMA 型Cholesky 分解方法
-
批准号:LQ22A010013
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:0.0万元
-
批准年份:2021
-
负责人:芦飞
-
依托单位:
国内基金
海外基金