专利名称：一种基于曲线拟合的数据处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及数据处理领域，特别涉及一种基于曲线拟合的数据处理装置及方法。
背景技术：
计算机在预测市场收益以及风险波动情况时，需要获取各类别多期限结构报价产品的平价利率以及波动率信息。目前，报价处理系统中采用的技术是通过市场外部数据库直接获得主要期限的市场报价数据信息，根据多期限结构要求进行线性插值处理计算。采用该种处理方式主要有以下缺陷一是从外部数据源直接读取报价产品主要期限的市场报价数据信息受到外界计算机系统的影响，可能由于网络故障、源系统故障等原因而导致无 法获取所需数据信息的情况，进而导致处理系统发生故障；二是对于多期限结构要求进行线性插值的处理计算方法需要进行复杂的计算处理，数据处理效率低，甚至会出现数据计算精度不高等问题。
发明内容
为了克服了现有报价处理系统采用线性插值处理计算技术需要行复杂的计算处理，存在数据处理效率低，甚至数据计算的精度不高的缺陷，本发明提供了一种基于曲线拟合的数据处理装置及方法。本发明提出的基于曲线拟合的数据处理装置，包括数据存储装置，用于存放系统使用的参数以及后续装置的计算结果；数据预处理装置，用于接收外部数据源的数据，并从所述数据存储装置读取时效性筛选规则，剔除不符合规则的异常数据，将经过预处理的数据保存于所述数据存储装置中，并向时间序列装置发送通知；时间序列装置，用于接收所述数据预处理装置发送的通知，读取所述数据存储装置中的相关参数以及经过预处理的数据，计算各个产品的结算日、到期日，并按照现金流日排序构建时间序列；数据拟合装置，用于计算现金流日平价利率，通过平价利率、折现因子、即期利率逐步引导法转换，循环迭代拟合数据；数据输出装置，用于在接收到所述数据拟合装置的通知后，从所述数据存储装置中读取所需期限结构的平价利率并提供给使用方。本发明提出的基于曲线拟合的数据处理方法，包括如下步骤步骤一，有效报价校验过滤步骤，数据预处理装置接收数据并进行预处理；步骤二，从数据存储装置中查询并读取报价产品单元以及系统静态参数；步骤三，时间序列装置计算报价曲线的各个报价产品的结算日以及其到期日；步骤四，时间序列装置计算构造曲线涉及的各个现金流日，按照顺序排列构建曲线的时间序列；步骤五，数据拟合装置通过三次样条方法对于曲线推出且无法读取报价的现金流日进行三次样条插值，读取其相应的平价利率；步骤六，数据拟合装置将各个现金流日的平价利率转换为折现因子，并保存于数据存储装置中；步骤七，数据拟合装置将各个现金流日的折现因子转换为即期利率，并保存于数据存储装置中；步骤八，数据拟合装置将各个现金流日的即期利率循环拟合计算循环间的差值，并保存于数据存储装置中；步骤九，数据输出装置从数据存储装置中读取相应要求期限结构的平价利率，并将数据提供给使用方。本发明的基于曲线拟合的数据处理装置及方法较之以往预测多期限结构的平价利率或波动率的方法，实现了数据处理效率以及数据处理计算精度的提高。
图I示出了本发明基于曲线拟合的数据处理装置的结构框图；图2示出了本发明基于曲线拟合的数据处理装置中的时间序列装置的结构框图；图3示出了本发明基于曲线拟合的数据处理装置中的数据拟合装置的结构框图；图4示出了本发明基于曲线拟合的数据处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明涉及的术语及其说明如下现金流日现金流量发生变化的日期，包括但不限于到期日、债券付息日。工作日转换Business Day Convention ( “BDC”):将非工作日(例如周末、公共假日)转换为工作日的方法，如顺延，调整型顺延。结算日惯例settlement convention :估值日与结算日之间的工作日天数(也就是0天为t+0,1天为t+1,2天为t+2)。月末到期转换月末到期转换是标识月末到期日的通用方法。平价利率Par rate :使得债券价格和平价利率价值相等的票息利率。即期利率Spot rate :N年即期利率指的是在第n年后收回投资的利率。所有的利息和本金在n年末实现。所以根据这个定义，即期利率又被称为零息利率。其中，N和n均为自然数。天数计算惯例Day Count Convention ( “DCC”)对于每一个现金流期间，需要运用特定的规则计算开始日和结束日之间的天数以及一年内的天数。在计算这些天数时有很多不同的市场规则，这些不同的规则并称为天数计算惯例。DCC通常表述为计算期间的日期天数/计算所在年的天数(例如30/360，ACTUAL/360, ACTUAL/ACTUAL)。时间序列对现金流日顺序排列形成的日期序列。标准点数据插值单元将自动从数据存储装置中读取其平价利率ri的现金流日。其中，r和i均为自然数。非标准点对于市场上没有相应报价的计算得出的现金流日。图I示出了本发明基于曲线拟合的数据处理装置的结构框图。如图I所示，该装置包括数据存储装置I、数据预处理装置2、时间序列装置3、数据拟合装置4、数据输出装置5。数据存储装置1，用于存放系统需要使用的参数以及后续装置的计算结果。系统需要使用的参数包括系统级参数、报价产品动静态参数、市场数据对象参数以及期限结构请求。系统级参数包括曲线构建规定的报价时效性要求、数据精度范围以及循环阀值等相关参数。报价产品静态参数包括报价产品的工作日转换BDC、结算日惯例settlementconvention、天数计算惯例、月末到期转换和所属市场的日历(例如节假日列表)等相关参数。报价产 品动态参数包括可读取到的报价产品到期日、发行日、首次付息日等相关参数。市场数据对象参数主要指接收报价产品所属的市场的静态参数。具体指标同上述报价产品静态参数。如无法读取报价产品静态参数，则系统将自动读取其所属的市场静态参数。数据预处理装置2，用于接收外部数据源的数据(例如路透的有效市场报价)，并从数据存储装置I中读取筛选规则，剔除不符合规则的异常数据，避免此类数据影响最终计算的目标数据准确性。如通过时效性筛选规则，剔除过期超过日期范围的数据，提高后续数据的准确定。将经过预处理的数据保存于数据存储装置I中，并向时间序列装置3发送通知。时间序列装置3，接收数据预处理装置2发送的通知，读取数据存储装置I的相关参数(例如结算日惯例、工作日转换以及到期日等)以及经过预处理的数据，计算各个产品的结算日、到期日，并按照现金流日排序构建时间序列。将现金流日按时间先后排序，并计算到输出标准点最后一个到期日。数据拟合装置4，用于通过三次样条优选算法计算出现金流日平价利率，通过平价利率、折现因子、即期利率逐步引导法(bootstrapping)实现三者有机转化，循环迭代拟合数据，减少计算误差。数据输出装置5，用于在接收到数据拟合装置4的通知后，从数据存储装置I中读取所需期限结构的平价利率(ResultParRatei)并提供给使用方。图2示出了本发明基于曲线拟合的数据处理装置中的时间序列装置的结构框图。如图2所示，时间序列装置3包括数据日期单元301、结算日单元302、到期日单元303和现金流日单元304。数据日期单元301用于读取数据存储装置I的期限结构请求，将通过数据预处理装置2筛选加工后的相关参数(例如结算日惯例“settlement convention”、工作日转换、期限、月末到期转换、到期日等)发送给结算日单元302。结算日单元302用于从数据日期单元301接收报价产品结算日惯例“settlementconvention”、工作日转换、到期日等参数，按照如下步骤计算结算日tsp()t，并将参数以及每个报价产品的结算日tsp(rt发送给到期日单元303。I)当报价产品的结算日惯例 “settlement convention” = 0 tspot = t02)当报价产品的结算日惯例“settlement convention” = I tspot = 1:。+1 (+工作日转换)3)当报价产品的结算日惯例 “settlement convention” = 2 :tspQt = [1:。+1 (+工作日转换)]+1(+工作日转换)4)当报价产品的结算日惯例“settlement convention” = 3 :tspQt = {[tQ+l(+工作日转换)]+1 (+工作日转换)} +1 (+工作日转换)
其中，h是数据日期，即报价接收的日期，t为自然数；(+工作日换)表示进行了一次非工作日(例如周末、公共假日)转换为工作日的计算。到期日单元303用于从结算日单元302接收报价产品工作日转换、月末到期转换、到期日等数据，计算出报价产品的到期日，并将相应的到期日发送给现金流日单元304。到期日的计算有如下两类I)直接从结算日单元302中读取到期日tn ；2)如无法直接读取，则可通过将结算日单元302的结算日tsp(rt与到期日相加，再根据工作日惯例来调整非工作日计算得到，计算方法如下tn = tspot+到期期限(+月末到期转换)(+工作日转换)
其中，h是数据日期，即报价接收的日期，t为自然数；(+工作日换)表示进行了一次非工作日(例如周末、公共假日)转换为工作日的计算；(+月末到期转换)表示进行了一次月末到期转换。现金流日单元304用于从到期日单元303接收报价产品的到期日h，针对到期日、读取的两种途径，每次付息产生现金流的日期ti也存在两种不同的计算方法，具体方法如下I)对于计算得出的到期日tn，现金流日单元304通过从到期日单元303读取市场下同类报价产品在同一付息频率下最长的到期日来计算现金流日。第i个现金流日\等于结算日tSIrot加上距离该现金流日的天数再根据工作日惯例调整，其中，距离该现金流日的天数等于i乘以期限period ti = tspot+i period(+ 月末到期转换)(+ 工作日转换)i = I, , n_l其中，n-1是现金流日的序号，而不包括到期日tn，其中n、t为自然数。期限等于12个月除以支付频率。2)对于直接读取的到期日tn，现金流日单元304从到期日单元303读取相关参数，按照如下步骤分别独立计算各个报价产品现金流日第i个现金流日\等于到期日减去距离该现金流日的天数，再根据工作日惯例调整，其中距离该现金流日的天数等于期限乘以n减i的差。ti = tn-(n-i)*period(+ 月末到期转换)(+ 工作日转换)fori = I. . . n-1其中，n-1是现金流日的序号，而不包括到期日tn，其中n、t均为自然数。期限等于12个月除以支付频率。现金流日单元304计算曲线的现金流日\完成后，对现金流日\进行排序并将时间序列保存在数据存储装置I中，并且发送通知给数据拟合装置4。图3示出了本发明基于曲线拟合的数据处理装置中的数据拟合装置的结构框图。如图3所示，数据拟合装置4包括数据插值单元401、数据转换单元一 402、数据转换单元二403、循环迭代单元404以及数据转换单元三405、数据转换单元四406。数据插值单元401，用于从数据存储装置I中读取曲线的现金流日的时间序列。对于报价市场上存在相应报价的现金流日，数据插值单元401将自动从数据存储装置I中读取其平价利率将此类现金流日的日期作为标准点。对于市场上没有相应报价的现金流日，数据插值单元401将自动通过三次样条方法对于此现金流日ti插值计算其平价利率A，并将此类现金流日的日期作为非标准点。
三次样条方法WSi (X) = ai+bJt-tJ+cJt-ty+diU-ti)3的形式表达。对于一组已知标准点现金流日\以及对应的平价利率&数组Ktpr1), (t2，r2)...，(tn，rn)}，通过构造三次样条函数使得其满足 Si (ti) = A = Sp1 (ti)、S/ (I^)=Si-/ (ti) (ti)=Sh Ui)和 S。" (t0) =Sn" (tn) = 0,从而得到一组 n-1 样条。其中，8、13、。、(1、;[、11、1:、1'、叉均为自然数。通过三次样条得到ti对应非标准点的平价利率Ti保存于数据存储装置I中。通过数据插值单元401计算，将各个现金流日ti对应的平价利率&存于数据存储装置I中，并通知数据转换单元一 402开始执行平价利率到折现因子的转换处理流程。数据转换单元一 402，用于从数据存储装置I中读取平价利率&计算折现因子DiscountFactorkO从平价利率到折现因子的转换可以通过逐步引导法(bootstrapping)实现，以曲线支付频率为半年一次为例，其计算步骤如下首先，对于现金流日\小于等于六个月的平价利率ParRatek，将其转化成对应期限的折现因子。因为支付频率为半年一次，所以现金流日\小于等于六个月的平价利率只 会代表一个现金流一在到期日偿还的本金和利息，按照如下步骤计算现金流日\小于等于六个月的每个折现因子DiscountFactork
权利要求
1.一种基于曲线拟合的数据处理装置，包括 数据存储装置，用于存放系统使用的参数以及后续装置的计算结果； 数据预处理装置，用于接收外部数据源的数据，并从所述数据存储装置读取时效性筛选规则，剔除不符合规则的异常数据，将经过预处理的数据保存于所述数据存储装置中，并向时间序列装置发送通知； 时间序列装置，用于接收所述数据预处理装置发送的通知，读取所述数据存储装置中的相关参数以及经过预处理的数据，并按照现金流日排序构建时间序列； 数据拟合装置，用于计算出现金流日平价利率，通过平价利率、折现因子、即期利率逐步引导法转换，循环迭代拟合数据； 数据输出装置，用于在接收到所述数据拟合装置的通知后，从所述数据存储装置中读取所需期限结构的平价利率并提供给使用方。
2.根据权利要求I所述的装置，其中，所述时间序列装置包括 数据日期单元，用于读取所述数据存储装置的期限结构请求，将通过所述数据预处理装置筛选加工后的参数发送给结算日单元； 结算日单元，用于从数据日期单元接收相关参数，并计算结算日参数，并将参数计算结果以及从数据日期单元接收的其他相关参数发送给到期日单元； 到期日单元，用于从结算日单元接收相关参数，计算出报价产品的到期日，并将相应的到期日发送给现金流日单元； 现金流日单元，用于从到期日单元接收报价产品的到期日，并计算曲线的现金流日，对现金流日进行排序并将时间序列保存在数据存储装置中，同时发送通知给数据拟合装置。
3.根据权利要求I或2所述的装置，其中，所述数据拟合装置包括 数据插值单元，用于从数据存储装置中读取曲线的现金流日的时间序列，并将各个现金流日对应的平价利率存储于数据存储装置中，同时通知数据转换单元一开始执行平价利率到折现因子的转换处理流程； 数据转换单元一，用于从数据存储装置中读取平价利率，计算折现因子，并将各个现金流日对应的折现因子保存于数据存储装置中，系统通知数据转换单元二开始执行转换处理流程； 数据转换单元二，用于从数据存储装置中读取数据转换单元一计算得出的各个现金流日对应的折现因子，转换到即期利率，同时将现金流日对应的即期利率保存于数据存储装置中，通知循环迭代单元开始执行循环减少误差的处理流程； 循环迭代单元，用于循环处理从数据存储装置中读取的现金流日对应的即期利率，并进行转换计算； 数据转换单元三，用于对数据存储装置中循环后最终的即期利率进行折现因子转换并保存于数据存储装置中； 数据转换单元四，用于循环处理从数据存储装置中读取的所有现金流日对应的循环后最终的折现因子，保存于数据存储装置中，计算完成后通知数据输出装置。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，对于报价市场上存在相应报价的现金流日，数据插值单元将自动从数据存储装置中读取其平价利率&将此类现金流日的日期作为标准点，对于市场上没有相应报价的现金流日，数据插值单元将自动通过三次样条方法对于此现金流日ti插值计算其平价利率IV并将此类现金流日的日期作为非标准点。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，三次样条方法以Si(X)=aj+bj (t-tj) +Ci (t-tj)2+di (t-tj3的形式表达。对于一组已知标准点现金流日h以及对应的平价利率巧数组Kt1^1), (t2，r2)...，(tn，rn)}，通过构造三次样条函数使得其满足SiUi)=Ti = Si^1 (ti) (I^)=Si-/ (ti) (I^)=Sh" (ti)和 S0" (t0) = Sn" (tn)=0,从而得到一组n-1样条。其中，a、b、C、d、i、n、t、r、x均为自然数,通过三次样条得到h对应非标准点的平价利率^保存于数据存储装置I中，通过数据插值单元计算，将各个现金流日\对应的平价利率^存于数据存储装置中，并通知数据转换单元一开始执行平价利率到折现因子的转换处理流程。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，循环迭代单元用于循环处理从数据存储装置中读取的现金流日\对应的即期利率ZeroCouponRatei，使数据达到系统规定的阀值要求，对于非标准点现金流日，先从数据存储装置中读取“标准点”的即期利率 ZeroCouponRatei作为基础数组，三次样条插值计算出“非标准点”现金流日的即期利率NewZeroCouponRatespot，ti。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，对于标准点的现金流日，循环迭代单元从数据存储装置中读取标准点的平价利率，发送通知数据转换单元一以及数据转换单元二，计算“标准点”的循环后的折现因子Newdi scountfaCtorsp()t, ti，以及即期利率NewZeroCouponRatesp()t,ti,并保存于数据存储装置中。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，循环迭代单元将现金流日^循环后计算得出的即期利率NewZeroCouponRate-t, ti与数据存储装置中保存的前一次即期利率ZeroCouponRatei比较，若两者差值达到数据存储装置的系统规定的数据精度要求，则停止循环NewZeroCouponRatesp()t,ti ,否则继续循环直至两次循环间的差值符合系统的阀值要求，并保存循环后最终的即期利率ResultZeroCouponRatesp(rt,ti于数据存储装置中。
9.一种基于曲线拟合的数据处理方法，包括如下步骤 步骤1，数据预处理装置接收外部数据源的数据，并从所述数据存储装置读取时效性筛选规则，剔除不符合规则的异常数据，将经过预处理的数据保存于所述数据存储装置中，并向时间序列装置发送通知； 步骤2，时间序列装置接收所述数据预处理装置发送的通知，读取所述数据存储装置中的相关参数以及经过预处理的数据并按照现金流日排序构建时间序列； 步骤3，数据拟合装置计算现金流日平价利率，通过平价利率、折现因子、即期利率逐步引导法转换，循环迭代拟合数据； 步骤4，数据输出装置在接收到所述数据拟合装置的通知后，从所述数据存储装置中读取所需期限结构的平价利率并提供给使用方。
其中系统使用的参数以及后续装置的计算结果被存储到数据存储装置中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述数据拟合装置进一步包括 数据插值单元，用于从数据存储装置中读取曲线的现金流日的时间序列，并将各个现金流日对应的平价利率存储于数据存储装置中，同时通知数据转换单元一开始执行平价利率到折现因子的转换处理流程； 数据转换单元一，用于从数据存储装置中读取平价利率，计算折现因子，并将各个现金流日对应的折现因子保存于数据存储装置中，系统通知数据转换单元二开始执行转换处理流程； 数据转换单元二，用于从数据存储装置中读取数据转换单元一计算得出的各个现金流日对应的折现因子，转换到即期利率，同时将现金流日对应的即期利率保存于数据存储装置中，通知循环迭代单元开始执行循环减少误差的处理流程； 循环迭代单元，用于循环处理从数据存储装置中读取的现金流日对应的即期利率，并进行转换计算； 数据转换单元三，用于对数据存储装置中循环后最终的即期利率进行折现因子转换并保存于数据存储装置中； 数据转换单元四，用于循环处理从数据存储装置中读取的所有现金流日对应的循环后最终的折现因子，保存于数据存储装置中，计算完成后通知数据输出装置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述时间序列装置进一步包括 数据日期单元，用于读取所述数据存储装置的期限结构请求，将通过所述数据预处理装置筛选加工后的参数发送给结算日单元； 结算日单元，用于从数据日期单元接收相关参数，并计算结算日参数，并将参数计算结果以及从数据日期单元接收的其他相关参数发送给到期日单元； 到期日单元，用于从结算日单元接收相关参数，计算出报价产品的到期日，并将相应的到期日发送给现金流日单元； 现金流日单元，用于从到期日单元接收报价产品的到期日，并计算曲线的现金流日，对现金流日进行排序并将时间序列保存在数据存储装置中，同时发送通知给数据拟合装置。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，对于报价市场上存在相应报价的现金流日，数据插值单元将自动从数据存储装置中读取其平价利率A，将此类现金流日的日期作为标准点，对于市场上没有相应报价的现金流日，数据插值单元将自动通过三次样条方法对于此现金流日\插值计算其平价利率a，并将此类现金流日的日期作为非标准点。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，三次样条方法以Si(x)=aj+bj (t-tj) +Ci (t-tj)2+di (t-tj3的形式表达。对于一组已知标准点现金流日h以及对应的平价利率巧数组Kt1^1), (t2，r2)...，(tn，rn)}，通过构造三次样条函数使得其满足SiUi)=Ti = Si^1 (ti) (I^)=Si-/ (ti) (I^)=Sh" (ti)和 S0" (t0) = Sn" (tn)=0,从而得到一组n-1样条。其中，a、b、C、d、i、n、t、r、x均为自然数,通过三次样条得到h对应非标准点的平价利率^保存于数据存储装置I中，通过数据插值单元计算，将各个现金流日ti对应的平价利率&存于数据存储装置I中，并通知数据转换单元一 402开始执行平价利率到折现因子的转换处理流程。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，循环迭代单元用于循环处理从数据存储装置中读取的现金流日t对应的即期利率ZeroCouponRatei,进行转换计算,减少误差，使数据达到系统规定的阀值要求，对于非标准点现金流日，先从数据存储装置中读取“标准点”的即期利率ZeroCouponRatei作为基础数组，三次样条插值计算出“非标准点”现金流日的即期利率 NewZeroCouponRatesp(rt,ti。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，对于标准点的现金流日，循环迭代单元从数据存储装置中读取标准点的平价利率，发送通知数据转换单元一以及数据转换单元二，计算“标准点”的循环后的折现因子NeWdiSC0UntfaCt0rsp()t,ti，以及即期利率NewZeroCouponRatesp()t,ti,并保存于数据存储装置中。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，循环迭代单元将现金流日ti循环后计算得出的即期利率NewZeroCouponRate-t, ti与数据存储装置中保存的前一次即期利率ZeroCouponRatei比较，若两者差值达到数据存储装置的系统规定的数据精度要求，则停止循环NewZeroCouponRatesp()t,ti ,否则继续循环直至两次循环间的差值符合系统的阀值要求，并保存循环后最终的即期利率ResultZeroCouponRatesp(rt,ti于数据存储装置中。··
全文摘要
本发明公开了一种基于曲线拟合的数据处理装置，该装置包括数据存储装置，用于存放系统使用的参数以及后续装置的计算结果；数据预处理装置，用于接收外部数据源的数据，并读取时效性筛选规则，将经过预处理的数据保存于所述数据存储装置中；时间序列装置，用于接收所述数据预处理装置发送的通知，读取相关参数以及经过预处理的数据，计算各个产品的结算日、到期日，并按照现金流日排序构建时间序列；数据拟合装置，用于计算现金流日平价利率，通过平价利率、折现因子，循环迭代拟合数据；数据输出装置，用于在接收到所述数据拟合装置的通知后，读取所需期限结构的平价利率，进而实现数据处理效率以及数据处理计算精度的提高。
文档编号G06Q40/00GK102750651SQ20121017728
公开日2012年10月24日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者尹朝霞, 李瑾瑜, 王青青, 蔡志远, 袁旻忞, 陈尹达 申请人:中国工商银行股份有限公司