融合黄金人工鱼群和三次样条插值的机器人路径规划研究

原始鱼群算法中,觅食行为具有随机性,步长、拥挤度为固定数值,算法寻优效率低下,寻优范围固定,收敛速度慢且可能出现局部最优等局限性。为解决此问题,采用黄金正弦算子改进觅食行为,提高单条鱼寻优效率与寻优范围,通过拥挤度和步长自适应提升算法的探索和开发能力以及最优解的精度与迭代速度。同时,改进食物浓度,保证路径的可行性。通过仿真验证,与传统鱼群算法、分段自适应鱼群算法比较,证明本算法在路径长度和规划时间都有优势,证实了算法的有效性和稳定性。

基于三次样条插值的M-QAM载波相位估计

在基于高阶调制的相干光通信传输系统中,接收端信号受相位噪声干扰会对系统性能产生直接的影响。传统的盲相位搜索(BPS)算法具有较高的线宽容差,适用于多种调制格式,但随着调制阶数的增加,用于BPS的测试相位数量会急剧加大。针对M元正交振幅调制(M-QAM)格式,本研究提出了一种新的低复杂度载波相位估计(CPE)算法。首先利用BPS算法,得到B个测试相位和平均欧氏距离之间的关系;然后在此基础上,提出了一种基于三次样条插值(CSI)的两级BPS载波相位估计算法,得到(2B−1)个等间隔插值相位和平均欧氏距离之间的光滑曲线关系;最后取曲线的最小值处所对应的相位值为最优相位估计值。仿真结果表明,在使用少量测试相位的前提下,通过CSI算法可以有效地对载波相位进行恢复,与BPS算法相比,CSI算法乘、加法器计算复杂度分别降低了38%和42%(16-QAM),为载波相位恢复提供了新思路。

基于三次样条插值法的柱面近场测量欠采样修正算法研究

为解决暗室近场测试效率低的问题,本文针对天线近场测量中高效测量方法进行了研究,提出了一种柱面近场欠采样恢复算法。该算法利用高精度的三次样条插值(cubic spline interpolation,CSI)法对未采样的点进行恢复,可减少采样点数,提高测试速度。此外,在柱面近场欠采样恢复CSI求解过程中充分利用系数矩阵的正定、对称等优良特性,使线性方程组的计算量从O(n^(3))降为O(n),大大提高了CSI的计算效率。最后使用插值后的近场幅度和相位结合柱面近远场变换理论求得天线远场方向图。为验证所提出算法的有效性,试验测试了天线样机,试验结果与理论分析一致。

基于三次样条插值的无线信号强度衰减模型

为提高指纹识别定位技术在无线网络中的应用效率,解决无线信号强度衰减模型计算效率低、构建复杂以及参数难确定等问题,提出使用较少参数实现精确的无线信号强度传播模型.该模型是一种经验模型,其由距离或信号强度的三次样条插值函数来调整经典衰减模型中的衰减因子,无需增加额外参数,计算简单.实验结果显示:在室内走廊环境中,该模型以10%的样本数据进行训练后,无线信号强度预测误差不超过0.4 dBm,由该模型生成校准数据,利用指纹识别法可获得平均误差1.3 m以内的定位精度.

基于三次样条插值信号重构的微网谐波及间谐波分析算法

针对微网中基波频率的变动及谐波和间谐波的存在,提出了一种基于三次样条插值信号重构的谐波及间谐波分析算法。首先用加Hanning窗双插值快速傅里叶变换(fastFourier transform,FFT)算法得到微网的实际基波频率,根据实际基波频率对采样频率进行修正;然后采用三次样条插值算法对原始采样信号进行重构,对重构信号用加Hanning窗双插值FFT算法得到基波和各次谐波;最后从原始信号中减去基波和各次谐波,对剩余信号再次运用加Hanning窗双插值FFT算法来确定各次间谐波成份。仿真结果表明,使用该算法对微网的谐波及间谐波进行分析,能够提高分析精度。

基于三次样条插值的光纤F-P传感器傅里叶变换解调研究

从傅里叶变换原理入手,对不插值傅里叶变换解调和高斯频谱插值方法的误差进行了分析.介绍了三次样条插值的原理,通过三次样条插值得到输出光强信号对光频率均匀采样光谱.从光纤F-P传感器的腔长由20μm以0.02μm步长匀速增加至120μm的仿真分析得出,经过三次样条插值后再进行傅里叶变换解调的精度相对频率插值法更高.在此基础上,采用美国Ocean Optics公司生产的USB2000型光谱仪和Melles Griot公司的17MAX600型光纤对准微动台(精度达0.01μm)搭建了实验系统并进行了对比实验.结果表明,基于三次样条插值的傅里叶变换解调方法误差在0.06μm以内.

基于三次样条插值的GrabCut自动目标分割算法

针对基于图像序列的物体三维模型重建时目标分割需要人机交互且速度慢的问题,提出了基于三次样条插值的GrabCut自动目标分割算法。首先采用三次样条插值对图像进行降采样预处理;然后对采样图像进行背景差分实现目标区域的自动框选,取代GrabCut算法的交互窗口,进行目标分割,再对分割出的目标轮廓进行三次样条升采样插值恢复原目标轮廓;最后定义了行方差差异函数,以主流图像处理软件Photoshop分割结果为参照标准,对不同算法分割的结果进行了精度评估对比。实验结果表明,提出的算法可实现图像的自动分割,且速度快、精度高、鲁棒性强。

利用三次样条插值提高自准直仪的准确度

为了提高自准直仪的准确度,利用三次样条插值法对CCD像元进行细分,并利用直线边缘拟合法检测图像边缘.实验采取独立的测量手段,将自准直仪的实际转角和算法计算得到的角度值进行比较,分析其准确度.实验结果表明,该方法能明显提高自准直仪的准确度,准确度达到0 .1角秒.

基于小波与三次样条插值的包迹谱的水下目标分类研究

研究了水下目标辐射噪声中包迹谱特征的提取。包迹波形由目标波形的极大值点连线构建而成。在对目标辐射噪声进行小波变换后,检索了波形极大值点,并采用三次样条插值算法,实现包迹波形的构建。根据构建波形提取包迹谱,最后把提取的特征送入模糊ART神经网络分类器进行识别。实验表明,这种方法对水下目标辐射噪声具有很好的分类效果,同时又能从其包迹谱中观察出原始波形不同程度的周期性。

三次样条插值在工程拟合中的应用

介绍了工程实验、勘测、设计中常见的列表函数之数值插值方法、程序实现及工程应用,应用此法可方便地将任何列表函数计算到工程设计、施工所需要的精确程度,给出了各参数随主要参数变化而变化的光滑曲线,并将其应用推广到一般情况.

几种FFT加窗三次样条插值的间谐波检测方法的比较

在非整周期采样的情况下,快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)存在较大的误差。文章通过在Matlab中对构造的信号模型进行仿真,比较了几种基于三次样条插值的加窗FFT算法的间谐波检测精度,并以Blackman-Harris窗三次样条插值FFT算法为例,对其进行了公式推导,得到了该算法信号频率、幅值和相位的计算公式。仿真结果表明,文中的几种基于三次样条插值的加窗FFT算法的间谐波检测精度较高,频率平均误差可达到0.02%以内,幅值平均误差可达到0.3%以内,有效地减小了非整周期采样对FFT的影响。

提高BOC调制信号多相关峰值精度的三次样条插值法

提出了利用三次样条插值法,处理BOC调制信号相关谱主峰及副峰的数据,以提高相位测量精度的算法。该算法将低采样频率下的相关谱谱峰分割成n个子区间,在每个区间内建立三次函数,求取极大值点,以确定BOC调制信号的相关谱主峰及副峰的精确位置。重点对比分析了常用的Lagrange插值法,并以Lagrange插值法中的三点二次插值法为例进行了对比仿真试验。仿真分析表明,对于BOC调制信号而言,针对其特殊的同步机制,提出的采用三次样条插值法进行PN码相位测量,可有效提高对其相关峰值及相应的峰值位置的测量精度。

基于三次样条插值函数的3D激光图像去噪算法研究

针对USB-C产品尺寸AOI(automated optical inspection,自动光学检测)生产线上3D激光检测系统中因图像不清晰造成针脚平面度误判率高的问题,从激光原图像入手探究其原因,结合三次样条插值多项式的光滑性,研究基于三次样条插值函数的3D激光图像去噪算法。该算法过程为:首先分析3D激光测量仪获取图像的过程,从获得的图像中分离并提取2D信息;然后,对图像检测区域逐个判断可疑噪声点,再针对每一行以位置为横坐标、像素值为纵坐标,采用三次样条插值函数计算噪声点的实际像素。研究结果表明:所提出的算法与分数阶积分算法相比,能够在保留边缘特性和纹理信息的同时,更好地去除噪声;该算法实用性强,能减少误判,大大提高工作效率。

三次样条插值函数在调洪演算中的应用

为了更好地拟合调洪演算当中的水位库容曲线、水位泄流能力曲线,提高调洪计算的精度,尝试采用三次样条插值函数进行入库洪水的调洪演算。在分析三次样条插值函数与调洪演算结合的基础上,通过delphi平台编写了调洪演算程序。实例计算结果证明,三次样条插值函数在调洪演算中是可行的。

基于改进蝙蝠算法和三次样条插值的机器人路径规划

为更好地解决移动机器人路径规划问题,改进蝙蝠算法的寻优性能,拓展其应用领域,提出了一种具有反向学习和正切随机探索机制的蝙蝠算法.在全局搜索阶段的位置更新中引入动态扰动系数,提高算法全局搜索能力;在局部搜索阶段,融入正切随机探索机制,增强算法局部寻优的策略性,避免算法陷入局部极值.同时,加入反向学习选择策略,进一步平衡蝙蝠种群多样性和算法局部开采能力,提高算法的收敛精度.然后,把改进算法与三次样条插值方法相结合去求解机器人全局路径规划问题,定义了基于路径结点的编码方式,构造了绕避障碍求解最短路径的方法和适应度函数.最后,在简单和复杂障碍环境下分别对单机器人和多机器人系统进行了路径规划对比实验.实验结果表明,改进后算法无论在最优解还是平均解方面都要优于其他几种对比算法,对于求解机器人全局路径规划问题具有较好的可行性和有效性.

一种新的基于三次样条插值技术的心电图基线漂移消除方法

现有的基于三次样条插值技术的基线消除方法都是从 PR段上提取“基准点”,这种提取“基准点”方法如果应用于 PR段不平直或噪声较大的信号时 ,其准确性要下降。本文利用 QRS波段的高频特性 ,先用一个 FIR基线滤波器对 ECG信号进行粗略滤波 ,求出 R波波峰的位置和其幅度在滤波前后的变化值 ,经过实验论证 ,所求得的位置和变化值可分别被看作是一个“基准点”的位置和幅度。然后 ,对在周期上找到的所有的“基准点”进行三次样条插值计算 ,得到的拟合曲线就是基线。文章把该方法和文献 [3]所述方法进行了比较 ,结果表明该方法具有更好的性能。

基于FrFT和三次样条插值的瞬时频率估计方法

瞬时频率估计作为非平稳信号分析的主要内容,具有重要的研究意义。针对基于微元法和分数阶傅里叶变换的瞬时频率估计方法在实时性、抗噪性等方面的不足,改用黄金法快速搜索最佳分数阶比以增强其实时性,引入三次样条函数对分段信号中间点频率进行插值以提高其抗噪性。仿真结果表明,本文方法时耗约为现有方法的1/3,在不同信噪比下,本文方法的RMSE和MAE都约为现有方法的1/2,是一种有效的瞬时频率估计方法。

基于三次样条插值的盐度监测控制装置的温度补偿算法

针对采用电导率法的海水盐度淡化装置中电导率随温度变化的问题,提出了一种三次样条插值的方法进行盐度传感器温度补偿。设计了以STC12C5A60S2单片机为主控芯片,集成人机交互、状态显示、报警并驱动继电器动作等功能的盐度监测控制装置,着重研究了二元函数定元的一元函数三次样条插值的温度补偿算法。通过实验标定的温度传感器对盐度范围为0~20 ppm,温度范围为0~60℃的常见海洋温度,利用三次样条插值方法进行数据标定。将盐度监测控制装置和CON200水质分析仪器进行对比测量实验,实验结果表明该装置的精度满足要求。

基于三次样条插值的IRFPA非均匀性校正算法

针对红外成像制导跟踪系统工程应用的实际要求,对红外焦平面阵列工作在大动态范围条件下的非均匀性校正算法进行了深入研究,依据函数插值原理,导出了三次样条插值非均匀性校正算法.用模拟的非均匀性图像和实际的红外图像对算法进行了校验.结果表明该算法具有动态范围大、校正准确度高的优点,可对红外焦平面阵列实现非均匀性和非线性双重校正效果.

基于Matlab三次样条插值的连杆机构轨迹再现优化设计

为了提高连杆机构轨迹再现优化设计精度,连杆轨迹上已知点的位置和数目必须适当。基于此,在连杆预定轨迹上已知离散点位置和数目不变的情况下提出一种新的设计方法,利用MatlabSpline函数对离散点进行三次样条插值,得到预定运动轨迹插值曲线数学模型,在插值曲线上根据函数变化率增加离散点,调用Matlab优化工具箱中的fmincon函数,实现连杆机构轨迹再现优化设计。与传统优化设计方法相比,由于在预定运动轨迹上增加了插值节点,节点分布更为合理,所以能够明显提高连杆机构轨迹再现优化设计的效率和精度,该方法适用于任何机构轨迹再现优化设计,具有一定实用价值。