本发明公开了一种检测二元自相关过程异常的代价敏感层次分类模型，异常模式识别模型包含2层共4个多分类器，均以多个代价敏感模型通过“一对其余”方式组合而成，具体步骤为：首先通过蒙特卡洛仿真方法生成类别不平衡的二元自相关过程模式数据为后续对比实验做铺垫。然后第一层多分类器先分出正常模式和3种异常模式，实现异常识别，后者再经第二层对应的3个多分类器分别细分为多种异常幅度组合，实现对异常幅值的估计。将所提出的方法应用到类不平衡二元自相关过程异常模式检测实验，实验结果表明，所提代价敏感多层多分类模型能够在类别不平衡条件下有效进行二元自相关过程异常模式的识别和异常幅值的估计。