改进的局部最值分段多项式拟合算法精确校正拉曼光谱基线

基线校正作为拉曼光谱预处理极为关键的步骤之一,对进一步拉曼光谱数据分析和实现拉曼成像等有重要意义。目前,最常用的基线校正算法基于多项式拟合,由于其采用手动或半手动的形式,因此依赖人工经验,对用户的专业性要求较高,处理过程繁琐,处理结果差异较大。同时,在使用过程中,多项式阶数及移动分段窗口难以选择确定,因此处理的结果常出现欠拟合或过拟合现象。针对传统多项式拟合算法的此类局限性,改进了局部最值分段多项式拟合(NPPF)算法用于精确校正拉曼光谱基线。首先采用了改进的基于分段的局部最值算法,选取光谱中最宽峰底部轮廓的近似横向宽度作为背景点窗口宽度,依次选取窗口内的最小两个值作为需要拟合的背景基线点,避免直接比较或者人工选取导致的背景点选取困难,实现更准确地选取每个背景轮廓基线点。然后通过每个窗口三次拟合迭代覆盖的方式,得到三个拟合曲线函数,选取窗口内每个点对应三个曲线函数值,分别计算与前一拟合值的差值绝对值,取绝对值最小的曲线函数值作为此点拟合曲线值,从而较好地避免了传统分段多项式拟合(PPF)算法中的欠拟合和过拟合现象,同时也确定了拟合过程中的阶数和分段窗口。模拟了两种不同背景类型的拉曼光谱,将NPPF与PPF算法分别对两种模拟光谱进行处理比较,发现NPPF处理结果均方根误差(RMSE)小,证实NPPF较于PPF的优越性。最后,对实际样品(烯啶虫胺、罗丹明6G)的拉曼光谱进行了NPPF和PPF对比处理,发现NPPF的拟合基线较为准确,证实该算法NPPF在拉曼光谱基线校正预处理中具有广泛的实际应用价值和前景。

融合多层感知机和多项式拟合的大数据平台风机故障诊断

为了提高火电厂送引风机运行的全程安全化、故障诊断准确化、生产收益长期化,将风险问题前置是提升机组运行安全性的关键。基于此,提出了融合多层感知机和多项式拟合的大数据平台风机故障诊断模型。采用多层感知机和多项式拟合建模技术建立风机预警模型,并将模型部署在大数据平台中,能及时发现风机运行期间人工难以发现的异常。采用数据挖掘、机理分析和特征值知识库相结合的方法,挖掘风机失速的参数边界信息,精准化配置各种工况的风机失速边界条件并绘制失速边界工况图,然后结合正常运行工况得出预警失速区间,最终建立覆盖风机全工况的故障诊断模型。利用大数据平台对风机运行数据全覆盖、全流通、全维护的优势,构建了基于大数据平台的风机智能巡盘模型体系,实现以智能巡盘模型代替运行人员对风机运行状态进行定期巡盘监视和诊断,达到风机故障的准确安全诊断、故障发生率最低化及人员复用率最大化的效果。

多项式拟合技术在天线增益测量中的应用研究

文中简述了多项式拟合的基本原理公式,提出利用多项式拟合技术确定天线增益频段特性和大型口径天线不同仰角增益的方法。在比较法增益测量中,标准喇叭的增益常为已知的离散校准值,利用高频、低频和两个中间频点的增益值拟合了标准喇叭增益的解析式,非拟合点的增益计算结果同已知的标准喇叭增益校准值吻合很好,证明了该方法的有效性。最后,简述了多项式拟合技术在S波段8.54 m气象雷达天线增益测量及大型射电望远镜天线不同仰角增益测量中的应用。

改进的分段式多项式拟合的二维谱图还原算法

中阶梯光栅光谱仪兼具光谱范围宽和光谱分辨率高的优势,为将因中阶梯光栅衍射级次高而导致混叠的光谱分开,中阶梯光栅光谱仪的色散系统使用了两个分别在相互垂直的方向进行交叉色散的元件,并最终在探测器上形成二维光谱图像。为了获取光谱仪所检测物质的直观光谱信息,需要通过谱图还原算法将二维光谱图像转换成光强与波长对应的一维谱图,谱图还原算法的优劣直接决定了中阶梯光栅光谱仪的精度和效率。结合已有的谱图还原算法,提出了一种改进的分段多项式拟合的二维谱图还原算法。该算法所基于的中阶梯光栅光谱仪采用透射式棱镜,与传统的光线追迹获取拟合数据点的方法不同,通过中阶梯光栅和棱镜的色散规律获取波长所对应的像元坐标数据,之后将探测器像面在横轴上按像元坐标划分成多个区域;由于X坐标与衍射级次m具有一定的相关性,因此算法的原理是通过建立X坐标与m的拟合关系式,即可由光线落在探测器像面的X坐标得到光线所属衍射级次,并结合像面的Y坐标与波长的关系式最终得到坐标与波长的关系式;分别对各个区域进行多项式拟合,得到每个区域的波长与像元坐标的关系式,实现整个区域谱图还原模型的建立。实验表明:所建立的谱图还原模型的计算误差为0.0001nm。综上,该算法运算简单、能够快速实现谱图还原,并且提高了谱图还原的准确率。

基于非对称多项式拟合的光谱波纹系数算法

在光纤陀螺中,常采用超辐射发光二极管(SLD)或放大自发辐射(ASE)光源,其较宽的光谱可有效抑制偏振噪声及背向反射、瑞利散射等影响。在SLD及ASE光源中,波纹系数是一项重要指标,其主要来自于宽带光源中未完全抑制掉的激射部分,会对光纤陀螺的精度产生影响。目前在国军标中对波纹系数的定义是:光谱曲线峰值波长附近的模式幅值的极差,单位为dB。目前对波纹系数还是采用人眼观察的方法,人眼观察具有一定的主观性和偶然性,不能排除人们主观因素以及外界干扰带来的测量误差,并且经过处理后得到的对数光谱不能准确反映原始光谱特性。针对宽带光源非对称光谱中的波纹系数进行分析,对比多峰高斯拟合和多项式拟合各自的优缺点,选择多项式拟合的方式;通过理论分析及实验验证,采用五次多项式拟合满足要求。基于三倍标准差原理提出了一种新的波纹系数计算方法,可以准确反映波纹系数大小。采用AQ6370D光谱仪和自制的“光谱波纹系数测试”软件对ASE光源和SLD光源进行实验,计算结果与人眼观察数据基本吻合。在此基础上进行重复性验证实验,采集同一光源的五次实验数据,分别计算其波纹系数,并与人眼观察结果比较,结果表明人眼观察只能估算到小数点后两位,而光谱波纹系数算法精度较高,分辨率可达0.0001。自制的“光谱波纹系数测试”软件可以在交互界面上得到测试光谱的平均波长、峰值波长、中心波长、谱宽、波纹系数、线性坐标和对数坐标下的光谱及其拟合曲线表达式,使实验分析更加方便快捷,大大提高了实验效率。提出的基于非对称多项式拟合的光谱波纹系数算法可以更有效地对光源波纹系数进行判断,提高了计算效率,消除了主观性和偶然性的影响,对国军标进行了补充,有较为广阔的应用前景。

基于LSCM与多项式拟合的机翼气动载荷施加方法

目的 将由机翼计算的离散气动载荷高精度等效作用于结构有限元节点上。方法 先通过最小二乘保角映射(Least Square Conformal Maps,LSCM)将机翼翼面的气动模型网格和有限元模型网格映射到同一个二维参数平面上,在此平面上用二维切比雪夫多项式拟合气动载荷的分布,然后代入结构有限元映射节点坐标,即可实现结构有限元离散载荷的施加。结果 采用本文方法,即可实现控制合力、压心坐标误差条件下的气动载荷在结构有限元网格上的整体离散施加。结论 采用LSCM方法可以实现大曲率壳向二维平面的保角映射。基于切比雪夫多项式建模与参数识别可以高精度拟合复杂的翼面气动载荷,二者的结合运用使得结构有限元载荷的施加可以兼具效率与精度。

多项式与LS-SVM自适应融合的GPS高程拟合方法

针对多项式模型在线状GPS拟合工程存在精度较低问题,本文构建二次曲面拟合与最小二乘支持向量机自适应融合GPS高程异常拟合方法。首先,分别利用多项式与最小二乘支持向量机进行线状工程GPS高程拟合;然后,利用最优加权组合方法将两种拟合模型自适应融合生成新的高程异常值。结果表明:该方法拟合精度明显优于多项式拟合方法及最小二乘支持向量机拟合方法。

基于MCM的多项式最小二乘法拟合的不确定度评定

通过利用仪器校准证书中的校准结果内容,可以从中得到测量值对应的修正值。为了获得任意测量值的修正数据,采用多项式最小二乘法进行拟合是一种常用手段。在研究拟合后修正值的不确定度的评定时发现,测量值的扩展不确定度会对其评定产生较大的影响。本文基于蒙特卡洛法(CMC法),对多项式最小二乘法拟合的修正值进行不确定度评定,通过利用Python编程实现MCM法评定其不确定度的步骤,获得不确定度结果。因此,MCM法在评定多项式最小二乘法修正值拟合的不确定度评定提供一定的技术参考。

基于多项式拟合的宽带NLFM数字分数时延波形产生方法

由于孔径渡越问题,宽带信号的波束形成需要进行时延处理,传统的数字分数时延波形产生方法是在时域上使用分数时延滤波器。目前,大多数宽带发射波束产生的研究均针对线性调频信号,而对于信号特性更复杂且脉压性能优秀的非线性调频(NLFM)信号研究甚少。文中提出了一种宽带NLFM数字分数时延波形的产生方法,并对该信号实现了发射数字波束形成。首先,将时延分为整数时延和分数时延,利用指数多项式拟合处理得到宽带NLFM信号的时域表达式;然后,通过提取参数的方法在直接数字合成器中直接产生分数时延波形;最后,经过整数时延形成宽带NLFM发射波束。仿真实验证明:各阵列单元产生了宽带时延NLFM波束,发射波束的合成方向良好,没有明显失真,时延方法导致的时延误差远低于传统的滤波器方法,且功率合成效率损失可忽略不计,该方法计算简便,对硬件要求不高。

基于二次多项式拟合的超短基线声线修正方法

超短基线定位解算中的距离观测值是指换能器与水下应答器之间的直线距离,而海水声速的不均匀分布导致声波在海水中的实际传播路径为连续弯曲的曲线,需要结合实测声速剖面进行声线修正。根据声速在分层介质中的传播特性,本文提出了一种基于二次多项式拟合的声线跟踪算法,采用线性插值方法对声速剖面数据进行合理加密并按等深度进行分层,设定每层声速梯度是不断变化的,用二次多项式拟合声速,基于运动学原理建立了完整的数学解算模型。仿真结果表明,该方法修正后的水下目标分布具有明显的收敛性,且优于等梯度声线跟踪算法和等效声速剖面法,显著提高了超短基线水声定位系统的定位精度。

结合多项式拟合的功率回退改进方法

常用的功率回退法可以在一定程度上改善放大器的非线性问题,但由于该方法的效率较低,因此使用范围存在局限性。本文在功率回退的基础上,提出了一种结合多项式拟合的方法,提升了传统功率回退法6~10 dB的回退范围约束。为了验证组合方法的效果,本文搭建了基于LabVIEW的光电放大测试平台,对不同给定频率下的正弦波、方波以及三角波信号进行信号放大试验。在测试系统放大功能的同时对输出信号进行功率周期图谱分析,能够确定其谐波失真的状态。试验结果表明,改进后的方法降低各谐波分量的功率值相较于功率回退提高了34.6%,证明了该方法对进一步改善放大器非线性问题的有效性。

多项式法区域似大地水准面拟合分析

本研究通过多项式拟合的数学模型来获取高程异常,实现大地高直接向正常高转换。为了比较多项式法拟合似大地水准面的效果,本研究利用MATLAB工具和实际工程数据,进行了二次多项式拟合、三次多项式拟合、四次多项式拟合和五次多项式拟合高程异常的实验与分析,将多种拟合模型的精度进行比较,找出适合测区拟合的最优模型。就本研究的多项式实验而言,四次多项式的拟合精度最高。

基于多项式拟合的六维力传感器解耦算法研究

六维力传感器作为重要的空间力感知元件,被广泛应用于机器人的力/位置控制、抓取装配、轮廓检测、自主避障和人机交互等。目前,提高精度是六维力传感器的主要研究方向之一。但由于受到自身结构和加工误差等因素的影响,六维力传感器会产生维间耦合现象,而维间耦合是影响其精度的重要因素。为减少耦合误差的影响,采用误差分析、理论推导及实验验证相结合的方法对六维力传感器的解耦算法进行研究。首先,对六维力传感器进行了耦合分析,得到其耦合模型。然后,对六维力传感器的线性解耦算法进行研究,并在此基础上提出了基于多项式拟合的解耦算法,以在不改变六维力传感器结构的前提下减小耦合误差,从而提高其精度。最后,选用正交并联六维力传感器开展标定实验,并分别采用2种算法进行解耦求解。结果表明,基于多项式拟合的解耦算法能减小维间耦合对六维力传感器精度的影响;所提出的解耦算法有效地提高了六维力传感器的精度,与线性解耦算法相比,最大耦合误差减小了8.914个百分点且线性度误差减小了0.111个百分点。研究结果可为六维力传感器维间耦合误差的减小和精度的提高提供参考。

基于蒙卡模拟能谱划分的X射线图像硬化校正方法

目的:验证基于蒙卡模拟能谱划分的X射线图像硬化校正方法的可行性和有效性。方法:基于蒙卡模拟能谱划分的X射线图像硬化校正方法,通过蒙卡模拟创建多能射线能谱和单能射线能量沉积硬化校正数据库,根据能谱划分步长和特定能谱分布的射线适配硬化校正数据库快速计算多能投影数据,然后将多能投影数据与被检测物体的射线贯穿长度进行多项式拟合,实现X射线图像的硬化校正参数的拟合。结果:该方法硬化校正后的X射线图像的HU值曲线更加平坦,在管电压120kV时10keV划分步长条件下,X射线图像均匀性提升29.40%。与传统蒙卡硬化校正方法相比,有效提升硬化校正参数的拟合效率。结论:基于蒙卡模拟能谱划分的X射线图像硬化校正方法是可行有效的。

基于多项式曲面拟合的新能源最大发电能力评估

准确评估大规模新能源最大发电能力有助于优化电网可调资源配置,提高电网运行经济性。本文首先采用皮尔逊相关系数对气象指标进行分析,选择其与发电能力显著相关的指标构建输入特征集;其次,通过多项式拟合曲面迭代构建方法,对数据进行上包络面的最大化处理,筛选出有效样本集,进而采用最小二乘支持向量机回归方法,得出输入特征与新能源发电出力之间的对应关系;最后,基于国内某实际风电场算例分析结果,验证新能源最大发电能力评估模型的适用性及有效性。

GPS高程拟合模型方法的研究与分析

以某地区68个点作为实验数据,选择其中的49个点作为已知点来确定该地区的GPS高程拟合模型,其余19个点作为检校点来检验GPS高程拟合模型的精度,采用二次多项式曲面拟合、双三次多项式曲面拟合和移动三角面多项式曲面拟合来构建高程拟合模型。通过实验分析出,这3种方法的精度均能达到四等水准测量精度的要求,并且移动三角面多项式曲面拟合模型的计算精度最高。

基于经验模式分解和多项式拟合的静止卫星变轨预测

为了实现对具有摄动的静止卫星进行实时自动化变轨预测,基于互联网两行星历数据转换得到的经度等轨道参数,利用经验模式分解方法的尺度滤波特性去除静止卫星轨道保持等造成的精度信号小幅波动,在特定尺度上对残差分量进行多项式预测,通过将预测误差与参考噪声阈值进行比对,实时判断卫星是否变轨。实验结果表明,该算法能够对静止轨道卫星的变轨情况进行实时预测,为实现变轨自动预测指明了方向。

基于拟Legendre多项式求解Klein-Gordon方程的数值方法

利用拟Legendre多项式算法研究一类Klein-Gordon方程的数值解法.首先利用拟Legendre多项式逼近未知函数;其次推导出未知函数的微分算子矩阵,再将所求解的偏微分方程离散化为易于求解的代数方程组;最后通过最小二乘法求得数值解.文章给出数值算例来验证所提算法的有效性和高效性,尤其是对于线性的问题,具有更好的逼近效果.

基于多项式拟合模型的规划与地形图数据坐标转换方法研究与实现

针对地方坐标系与国家坐标系之间中央子午线经差较大可能导致其坐标转换时残差偏大的情况,本文从坐标模型选择、参数计算、图形数据转换等方面进行技术方法研究,并基于VBA结合Visual LISP开发了坐标转软件,实现AutoCad图形数据批量、自动、快速坐标转换处理,大幅提高了生产效率。

中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验地质技术之损失气恢复模拟仪

页岩含气量是计算原地气量的关键参数,对含气性评价和资源储量预测均具有重要意义。提钻过程中损失气量恢复对页岩总含气量的估算至关重要。目前,USBM直线法或多项式拟合法等方法均难以满足损失气量准确恢复的要求,所得含气量结果与页岩气资源量及实际开发效果不匹配。