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。

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。

基于改进三次样条插值的探空资料质控研究

由于L波段探空资料存在缺测及稀疏、零散的数据,造成信息量在时空分布上的不均匀性。考虑到参与插补计算的权重因子个数和插补半径对探空观测数据影响较大,在三次样条插值基础上将插补半径和参与计算权重因子个数作为约束条件引入算法中,以被插值点±40gpm为插值半径,取有效因子个数≥3个,提出了改进的三次样条插补算法。通过交叉验证分时段对插补结果进行检验评估,气温AE在±0.1℃之间,RMSE值小于0.08;相对湿度AE在-1.0%~+0.7%之间,RMSE值小于0.3;风速数据AE在±0.6m/s之间,RMSE值小于0.2,表明改进三次样条插补算法对探空资料的质控效果在时间和空间上一致性较好。在晴空条件下相对湿度的插补效果优于有降水天气,气温和风速的插补效果不受晴空条件和降水条件的影响。

一种基于三次样条插值的风电场出力预测评估方法

本文提出了基于三次样条插值曲线拟合的风电场功率评估方法,采用样条法来构造曲线。样条法是用一平滑曲线来对各主干点进行拟合的方法。它是通过构造多项式(一个或一组不同阶多项式)来形成一条把所有主干点连接起来的平滑曲线。本文通过三次曲线去拟合风电场出力曲线,进而构造出风电场出力预测的评估方法,其拟合效果比线性插值估计更接近于工程实际。

基于修正三次样条插值的红外SF_(6)气体传感器高精度标定方法

针对红外SF_(6)气体传感器存在温漂及标定精度较低的问题,提出一种基于修正三次样条插值的传感器高精度标定方法。采集传感器在不同温度、不同体积分数下的输出电压,按照误差小于总量程的2%为标准设置插值步长,对输出电压-体积分数曲线进行三次样条插值。在此基础上,利用相对误差的平均值修正插值结果。通过线性插值对同一体积分数的温度进行补偿,最终得到SF_(6)气体体积分数预测模型。对6只红外SF_(6)气体传感器分别使用三次样条插值、三次Hermite插值和多项式函数拟合的方法进行数据插值标定。结果显示:采用修正三次样条插值的标定方法可将误差控制在1.2%以内,标定的数据合格率达到99%。该方法标定过程简单、精度高,并且考虑了温度的影响,可广泛应用于大批量红外传感器标定。

基于PIA的非均匀三次B样条曲线Hermite插值

提出基于渐进迭代逼近(Progressive Iteration Approximation,PIA)的非均匀三次B样条曲线Hermite插值算法.首先,以给定数据点作为初始控制顶点,采用累加弦长法得到节点序列,通过构造误差向量更新控制顶点,迭代生成插值数据点的非均匀三次B样条曲线.当需要同时插值数据点和单位切向时,在每个节点区间上插入一个节点;当需要同时插值数据点、单位切向和曲率向量时,在每个节点区间上插入两个节点;更新初始控制顶点,进而迭代得到插值B样条曲线.理论分析表明算法是收敛的.数值算例结果说明,与均匀三次B样条曲线插值算法相比,当相邻数据点间距离变化程度越大时,该算法的收敛速度越快,在相同误差条件下迭代次数更少.

基于三次样条插值法的储能锂电池建模与参数辨识

针对锂电池低荷电状态时输出变化大和模型参数辨识困难问题,提出一种基于三次样条插值法的建模与参数辨识方法。首先建立了含SOC动态的三阶3RC-3D等效电路模型,分析了低SOC时应用最小二乘法对不同模型参数进行辨识产生的误差。在此基础上,结合三次样条插值法的拟合特性和合适的边界条件,构造了三次样条插值函数,在SOC≤10%区间进行了模型各参数辨识,并拟合出了模型参数变化曲线。最后,将辨识后的模型参数曲线与混合脉冲功率特性HPPC(Hybrid Pulse Power Characterization)试验的实际测量值进行了对比。从比较结果看,本文所提的辨识方法减小了参数辨识误差,提高了模型精度,验证了在SOC≤10%区间应用三次样条插值法进行锂电池模型参数辨识的有效性。仿真结果表明,基于三次样条插值辨识方法建立的三阶3RC-3D等效电路模型能够高精度地跟踪锂电池输出外特性。

基于三次样条函数的激光雷达数据可视化插值法

传统的可视化软件与方法不能够准确地反映受大气湍流以及大气边界层影响的大气参数的细节信息,难以实现连续性的大气参数演变过程。提出了一种基于三次样条函数的激光雷达数据可视化插值法。分析了激光雷达数据的离散型特点,确定影响大气激光雷达数据可视化图形的关键因素,利用一定大气范围内的观测数据相互影响的关系,结合三次样条插值函数对插值数据进行修正并拟合观测数据的整体变化趋势。实验结果表明,该方法能够提高离散激光雷达数据间插值数据的准确性与可视化图形的平滑性,为激光雷达数据分析提供了有力手段。

应用三次样条函数快速计算插值FFT算法

加汉宁窗插值快速傅里叶变换(FFT)算法可以克服频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电量时产生的误差,但其计算量较大,实时性较差。为了减小插值FFT算法的计算量,采用三次样条函数逼近加汉宁窗插值FFT算法函数,提出了应用三次样条函数的有效形式计算插值FFT算法,将插值FFT算法的谐波幅值修正系数曲线分为10段,给定11个等间距插值点,构造出计算插值FFT算法的三次样条函数的快速计算公式。该公式简单,程序实现方便,计算量小,在分段处连续,且为精确值,可以大幅度提高插值FFT算法的计算速度和实时性。仿真计算结果表明,应用三次样条函数的有效形式计算电量谐波幅值和频率,幅值误差小于0.1%,频率误差小于0.01Hz。

三次样条插值函数的构造与Matlab实现

三次样条插值函数边界条件由实际问题对三次样条插值在端点的状态要求给出。以第1边界条件为例,用节点处二阶导数表示三次样条插值函数,用追赶法求解相关方程组。通过Matlab编制三次样条函数的通用程序,可直接显示各区间段三次样条函数体表达式,计算出已给点插值并显示各区间分段曲线图。

三次样条插值函数的数值稳定性

在插值节点非等距分布的情况下 ,研究了边界条件数据误差和型值数据误差对三次样条插值函数的影响 ,分别导出了第一类和第二类三次样条函数相应的误差估计公式 ,表明了边界条件和型值数据误差对三次样条插值函数的影响是随着远离端点而衰减的 ,从而证明了三次样条函数的数值稳定性 .

基于三次样条函数的加Rife—Vincent(Ⅲ)窗FFT插值算法

对于插值FFT算法,窗函数类型和宽度是影响计算精度的主要原因。Rife—Vincent(Ⅲ)窗计算精度高,但其频率修正系数公式和复振幅的插值修正函数过于复杂,直接计算运算量大,影响了它的应用。为了减小加Rife—Vincent(Ⅲ)窗插值FFT算法的运算量,采用三次样条插值函数的有效形式计算频率修正系数和复振幅的修正系数,这些公式简单,计算量小。且在分段处连续,分段处的计算值为精确值,仿真计算结果表明,基于三次样条插值函数的加Rife—Vincent(Ⅲ)窗插值FFT算法具有很高的精度。

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。

实用三次样条插值函数

本文从连续性及保形性两方面对所提出的λ参数三次样条函数进行了论证,并演示了利用曲线的内收性(当1≤λ≤1时)来有效地解决绘制地形图过程中出现的等高线相交这一棘手的问题,以及利用曲线的外张性(当λ>1时)来拟合出公路、街道拐角处的曲线段。

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.

基于三次样条函数的加Blackman-harris窗插值FFT算法

使用加Blackman-harris窗插值快速傅里叶变换(FFT)算法计算电力系统谐波时,其频率修正系数公式和复振幅的插值修正函数过于复杂。提出利用三次样条函数逼近其频率修正系数的7次多项式和复振幅的修正函数,采用三次样条插值函数的有效形式计算频率修正系数和复振幅的修正系数,将插值FFT算法的频率修正系数曲线分为10段,给定11个等间距插值点,并将复振幅修正系数曲线以频率修正系数间隔0.1分为10段,给定11个等间距插值点,分别构造出频率修正系数和复振幅修正系数的快速计算公式。公式简单,计算量小,程序实现方便,实时性好,并且在分段处连续,分段处的计算值为精确值。仿真结果表明,该算法计算所得幅值误差小于0.01%,频率误差小于0.003 Hz,相位误差小于1%。

三次样条插值函数在凸轮机构运动分析中的应用

凸轮机构的运动分析在机械优化设计中具有重要的研究价值。本文对目前常用的几种凸轮机构运动分析方法进行了评价,指出了其不足和存在的问题,然后将三次样条函数应用于凸轮机构的运动分析中,建立了基于三次样条函数的凸轮机构运动分析方程,最后以印刷机的开闭牙凸轮机构为例,实现了其完整的运动分析,仿真结果验证了方法的正确性及优越性。

基于三次样条插值的扩展谱减语音增强算法

语音识别系统易受噪声影响,采用谱减法等传统语音增强算法滤除噪声,但存在“音乐噪声”的困扰。针对该类问题,提出一种基于分数阶傅里叶与三次样条插值的语音增强算法。对语音进行分数阶傅里叶变换,并采用谱减法对含噪语音进行预处理,通过基于维纳滤波的噪声估计器来估计噪声,实现噪声的迭代更新;采用三次样条插值将含噪语音与估计噪声进行函数化;将函数化后的含噪语音与估计噪声进行几何谱减法处理,获得纯净语音。仿真结果显示:与传统的语音增强算法相比,所提算法在改善“音乐噪声”的问题上效果明显,同时也改善了语音可懂性和语音质量。

半参数回归模型中非参数信号的推估——三次样条函数插值法

对于半参数回归模型yi=XTiβ+s(ti) +ei,在文献 [1 ]的基础上考虑其非参数信号s(t)的推估 (t) ,从而有利于研究非参数信号 ;接着给出了s(t)与 (t)的偏差大小 ,从而为推估的准确性提供理论依据 ;并以实例加以证明。