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傅立叶变换
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小波分析“手术刀”:波动与趋势的量化剥离及策略应用
中泰证券· 2025-09-04 20:53
核心观点 - 应用小波分析技术对宽基指数成分股收盘价进行三级分解,有效分离趋势成分(cA3)与波动成分(cD1),并分别采用ARIMA模型预测长期趋势和AR-GARCH模型预测短期波动,最终基于预测夏普值筛选成分股构建投资组合 [4][7] - 该策略在沪深300、中证500和中证800成分股上均能稳定获取超额收益,回测显示中证800策略期末净值达基准指数的3.05倍,夏普值为基准的5.74倍,最大回撤仅为基准的55% [4][7][99] 主流趋势模型分析 - HP滤波通过最小化波动成分分离趋势与周期成分,计算简便且趋势提取直观,但分解维度单一且对非平稳序列适应性差 [13][17][18] - 傅立叶变换通过正弦/余弦基函数将时域信号转换为频域信号,周期识别精准且频域分析全面,但缺乏时频局部化能力且要求数据平稳 [19][20][24] - 小波分析通过缩放和平移母小波函数实现多尺度分解,具备时频局部化能力和非平稳序列适应性,能精准捕捉局部突变特征 [25][30][31] 小波分析技术细节 - 小波基函数通过缩放参数a控制频率(a越小频率越高),平移参数b控制时域位置,形成兼具时域和频域分析能力的规范正交基 [25][34][37] - 多分辨率分析(MRA)通过逐步逼近将信号分解为不同分辨率的近似分量(低频趋势)和细节分量(高频波动),为金融时间序列分层建模提供支撑 [53][56][60] - 研究采用db6小波基进行三级分解,仅保留cA3(长期趋势)和cD1(短期波动),剔除cD2和cD3以提升模型效率 [64][72] 预测模型构建 - ARIMA(3,1,1)模型用于预测cA3分量,通过差分处理非平稳性,自回归阶数p=3捕捉滞后依赖,移动平均阶数q=1捕捉随机扰动 [74][76][78] - AR(1)-GARCH(1,1)模型用于预测cD1分量,均值方程中的AR(1)捕捉短期波动延续性,方差方程中的ARCH项和GARCH项分别刻画冲击影响和波动聚集性 [79][83][86] - 分量合成通过逆小波变换重构预测股价,依次将cA3与空值cD3合成cA2,cA2与空值cD2合成cA1,最终与cD1合成标准化股价 [88][89] 策略回测表现 - 回测覆盖2019年1月至2025年7月共1600个交易日,周度调仓,选取预测夏普值前20的成分股等权重构建高度分散化组合 [94][96] - 中证800策略年化收益率达26.28%(基准4.06%),年化波动率21.27%(基准18.85%),索提诺比率183.12%(基准30.54%) [99][103][104] - 行业配置呈现核心聚焦特征,电子(10.74%)、医药(8.71%)和非银金融(7.90%)为前三大持仓行业,且持仓比例与行业走势呈现正相关性 [109][110][112] - 沪深300策略年化收益率22.05%(基准3.44%),中证500策略年化收益率18.43%(基准6.57%),风险调整后收益均显著优于基准 [115][128][131]
基于浮动频率傅里叶变换视角解析技术分析的数学本质及趋势判断
中泰证券· 2025-08-07 21:05
根据研报内容,以下是量化模型与因子的详细总结: 量化模型与构建方式 1. **模型名称:浮动频率傅立叶变换模型** - **模型构建思路**:突破传统傅立叶变换固定频率的局限,通过动态调整频率和幅值来更精准拟合金融市场波动[6][64] - **模型具体构建过程**: 1. **市场滤波**:使用Butterworth带通滤波器剔除高频噪音,保留趋势项数据(截止频率0.1,采样频率1.0)[65][67] 2. **幅值与频率选择**: - 对滤波后数据离散快速傅立叶变换,提取复数序列中最大幅值对应的周期(如94.1周、80.5周、62.6周)[78] - 构建拟合曲线:$$F(t) = a_0 + \sum_{i=1}^n (a_i \sin \omega_i t + b_i \cos \omega_i t)$$,其中$\omega_i$为浮动频率[88] 3. **双重优化**: - 内层优化:非线性最小二乘法求解最优幅值$a_i, b_i$[88] - 外层优化:粒子群算法(群体规模100,惯性权重动态调整)求解最优浮动频率$x,y,z$(如39.02周、19.17周、8.13周)[91][99] - **模型评价**:相比传统傅立叶模型,在趋势拟合和样本外预测精度上显著提升,尤其对主升浪和调整浪的拐点捕捉更准确[99][102] 2. **模型名称:波浪理论量化模型** - **模型构建思路**:将波浪理论的"八浪结构"转化为正弦波叠加,揭示价格振幅的数学本质[19][42] - **模型具体构建过程**: - 构建谐波叠加函数:$$y(n) = 4\sin(0.00125n) + 2\sin(0.01n) + \sin(0.04n) + 0.5\sin(0.16n)$$[39] - 频率结构:基频0.001与谐波呈$2^k$关系,振幅按$2^{-m}$规律衰减[39] - 识别关键浪型特征(如3浪最长、4浪不重叠1浪顶点等)[30][33] - **模型评价**:提供离散化浪型分析框架,但存在主观划分和定量验证不足的缺陷[37][48] 3. **模型名称:江恩周期量化模型** - **模型构建思路**:将时间周期法则转化为频率域分析,捕捉多周期共振效应[46][47] - **模型具体构建过程**: - 关键周期嵌套:30年(360°圆周)为核心,衍生45个月、10年等子周期[47] - 几何分割规则:价格回调采用八分法(12.5%递增),角度线以45°为基准[46] - **模型评价**:擅长捕捉趋势转折时间窗口,但周期定量标准缺乏严谨数学基础[48] --- 模型的回测效果 1. **浮动频率傅立叶变换模型** - 样本内拟合误差:较传统模型降低38%(2014-2024年上证指数Log数据)[99] - 样本外预测准确率:对2024-2027年关键时间窗口(如2026年8月)的波段节奏预测吻合历史规律[102][103] 2. **波浪理论量化模型** - 浪型识别准确率:对3浪主升段识别成功率达72%,但5浪失败形态误判率较高(约40%)[33][36] 3. **江恩周期量化模型** - 周期共振信号有效性:在30年、10年等长周期转折点预测中,提前3-6个月预警概率达65%[47] --- 量化因子与构建方式 1. **因子名称:频率共振因子** - **因子构建思路**:捕捉多周期正弦波同向叠加产生的价格放大效应[56] - **因子具体构建过程**: 1. 提取短期(5日)、中期(20日)、长期(60日)均线斜率 2. 计算三者方向一致性指标:$$CR = \frac{\sum_{i=1}^3 \text{sgn}(\nabla MA_i)}{3}$$ 3. 结合成交量放大信号(>90日平均1.5倍)[56] 2. **因子名称:分形自相似因子** - **因子构建思路**:利用小级别浪型与大级别走势的形态相似性[59] - **因子具体构建过程**: 1. 对价格序列进行Hurst指数计算(窗口滚动计算) 2. 构建分形维度指标:$$FD = \frac{\log(N)}{\log(N) + \log(d/R)}$$ 其中$d$为价格极差,$R$为重标极差[59] --- 因子的回测效果 1. **频率共振因子** - IR:1.52(2019-2024年A股主板测试)[56] - 胜率:68.3%(共振信号发出后20日收益率>0的概率)[56] 2. **分形自相似因子** - IC:0.21(与未来10日收益率RankIC)[59] - 多空收益差:年化9.8%(按因子十分组)[59]