一种寻找极优校准点的算法制造技术

本发明专利技术涉及一种寻找极优校准点的算法，包括以下步骤：1)获取一组需要校准的测试数据，确定曲线拟合方式；2)随机选取一批校准点；3)将好的校准点随机互换；4)从所有点中适当再选取几个点更替；5)对每组校准点进行曲线拟合，计算出Q值；然后对Q值使用评估函数计算出评分；6)组合评估函数值，用掷骰子的方式选取优良一批校准点进入下一轮选取，并且在此轮中选取最优秀的一组校准点记录。7)重复步骤3)至步骤6)；8)重复多次后寻找一个最好的校准点组。本发明专利技术以牛顿插值和三次样条插值为例，在大量测量点中寻找极优的校准点，用较低的复杂度达到在合理误差范围内的校准效果，可以用在阻抗测量领域，非常适用于日常的生产。

An algorithm for finding optimal calibration points

The present invention relates to an algorithm for finding optimal calibration points, which includes the following steps: 1) obtaining a set of test data to be calibrated and determining the curve fitting method; 2) randomly selecting a group of calibration points; 3) randomly interchanging good calibration points; 4) selecting appropriate points from all points; 5) curve fitting for each group of calibration points. Combine, calculate Q value; then use evaluation function to calculate the score of Q value; 6) Combine evaluation function value, select a good group of calibration points by dice roll into the next round of selection, and select the best set of calibration points record in this round. 7) Repeat steps 3 to 6; 8) Find the best set of calibration points after repeated times. Taking Newton interpolation and cubic spline interpolation as examples, the present invention seeks for excellent calibration points in a large number of points, achieves calibration effect within a reasonable error range with low complexity, can be used in the field of impedance measurement, and is very suitable for daily production.

【技术实现步骤摘要】
一种寻找极优校准点的算法
本专利技术涉及电子测量领域，用于仪器校准，尤其是一种寻找极优校准点的算法。
技术介绍
现行的校准方案大多为线性插值法。如今一些尖端仪器测试原理复杂，会产生测量值与真值关系呈现非线性相关的现象，线性插值对此类曲线拟合效果非常一般，往往需要取非常多的点，甚至衍变成为查表法。面对这类问题，曲线拟合的方法有着显著的优势。线性插值法选择校准点的方法很简单，只要找到拐点就可以。但是曲线拟合的校准点并不是特定的点，人眼无法识别，而且校准点选取是否恰当决定了其拟合的效果。在实际应用时，测量点往往是大量的点，如果通过穷举法选取其中十几个点的话，其复杂度非常的高，并不利于实际生产。因此，面对特性各异的曲线，如何在大量的点中，以尽量低的复杂度选取曲线拟合极优的校准点，成为了一个关键的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种寻找极优校准点的算法，在大量测量点中寻找极优的校准点，在实际生产过程中用较低的复杂度达到在合理误差范围内的校准效果。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种寻找极优校准点的算法，包括以下步骤：1)获取一组需要校准的测试数据，确定曲线拟合方式；2)选取一批组最初的校准点组：通过掷骰子的方式在测试数据中随机选取校准点数个校准点组成一个校准点组，连续选择出200个校准点组；3)优秀校准点互换位置：遍历每个校准点组并掷骰子，如果得到得值小于0.9则标记；待有多个校准点组被标记时再掷骰子决定互换多少个校准点，最后再通过掷骰子的方式选择互换哪一个校准点；4)随机融入一些校准点：再次遍历每个校准点组并掷骰子，如果得到的值小于0.3则继续掷骰子决定需要替换哪一个校准点，最后再次掷骰子决定替换成所有校准点中的哪一个校准点；5)对每个个体进行曲面拟合，计算出Q值；然后对Q值使用评估函数：计算出评分，将评分最高的校准点组记录下来作为最后寻优的范围；6)组合评估函数值，用掷骰子的方式选取优良的校准点组继续下一轮搜索；7)重复步骤3)至步骤6)；8)在所有最优的校准点组中再寻找一个Q值最小的个体作为最后的极优校准点。进一步的说，本专利技术所述步骤1)中的曲线拟合方式包括牛顿插值法或三次样条插值法。再进一步的说，本专利技术所述步骤2)中，在一个校准点组中如果选到了相同的校准点，则重新选取直到没有重复校准点为止。再进一步的说，本专利技术所述步骤5)中，其中为拟合值，Y为真实值。再进一步的说，本专利技术所述步骤6)中，当有相同校准点时，评分改低作为惩罚，同时将上一轮最优的校准点组直接进入下一轮寻优作为奖励。本专利技术的有益效果是，解决了
技术介绍
中存在的缺陷，以此算法，以牛顿插值和三次样条插值为例，在大量测量点中寻找极优的校准点，用较低的复杂度达到在合理误差范围内的校准效果，可以用在阻抗测量领域，非常适用于日常的生产。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是阻抗分析仪短路时5MHz-10MHz测量数据实部曲线图；图2是组合的评估函数值线段图；图3是通过牛顿插值法拟合的曲线图；图中曲线1为测量线，曲线2为拟合线；图4是通过三次样条插值法拟合的曲线图；图中曲线1为测量线，曲线2为拟合线。具体实施方式现在结合附图和优选实施例对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。一种寻找极优校准点的算法，包括选取一批校准点、交换优秀的校准点、融入一批新校准点、评估等步骤，在评估中选择适当的评估函数，使用适当的奖励和惩罚措施可以更好更快的搜索出全局极优解。以阻抗分析仪高频部分的短路数据为例：测量数据如下(共500个)：由于短路值较小，频率值较大，故先将频率值除以1000000，测量值乘以1000作归一化处理，得到的数据如下表(共500个)：画出其曲线如图1所示。然后使用本算法选取10个点分别用牛顿插值法和三次样条插值法对其拟合。步骤如下：1、选取一批校准点：先通过掷骰子的方式，在500个测量数据内随机选取10个测量数据组成一个校准点组，一共选取100个校准点组；(由于校准点不允许出现重复的现象，故在一个个体中如果选到了相同的校准点，则重新选取直到没有重复校准点为止)。初次选取的一批校准点组如下(每一行为一个校准点组)：2、优秀校准点互换位置：遍历每组校准点组并抛掷一次骰子(范围0-1)，如果得到得值小于一定概率就标记，等到下一个需要互换位置的个体出现时，再抛掷一次骰子(范围1-500)，决定此次互换多少个校准点。得到互换的数量后，再通过抛掷骰子(范围1-10)的方式决定互换哪一个校准点。(概率一般选择0.9)。初值互换优秀校准点后如下(每一行代表一个校准点组)：3、融入一些新的校准点：再次遍历每个校准点组并抛掷骰子(范围0-1)，如果得到的值小于一定概率，就再次抛掷骰子(范围1-10)决定替换掉哪个校准点，最后抛掷骰子(范围1-500)决定融入哪个新的校准点。(概率一般取0.3)。初次融入新的校准点后如下(每一行为一个校准点组)：4、选择优良的校准点组：通过校准点组计算拟合曲线；选取每个校准点组，以三次样条插值和牛顿插值法为例，分别计算出三次样条插值和牛顿插值法的拟合曲线。A、牛顿插值法：牛顿插值公式为：其中f[x0,x1,…,xk]为差商值。其中：B、三次样条插值：需要计算每个段内的方程的a,b,c,d。解四个未知数的方程必须用到四个方程，如今有了插值点得到了头尾的值即有了2个方程。另外两个方程使用其二阶导数连续的条件计算其头尾的二阶导数。下面以M1，M2表示其二阶导数。其中hi＝ai+1-aiμi＝1-λi求解的到M后加上M0和M9＝0就可以得到其十条线在插值点的三次导数值。然后就可以通过四个方程求解四个未知数解得a,b,c,d。即求矩阵：可以解得a,b,c,d。得到其拟合曲线公式。通过拟合值误差选择合适校准点组；先求出Q值，(为拟合值，Y为真实值)，如果希望拟合的曲线贴合实际曲线，则Q值越小越好。先记录此次校准点组内最好的校准点组，最后会在200轮最好的校准点组内选取最好的校准点组。故选取评估函数为当Q值越小，评估得分越高，然后组合其评估函数值，通过掷骰子(范围是所有评估值之和)选出100个优秀的校准点组作为下一次校准点寻优的基础校准点组。由于评估中得分高的个体在掷骰子时更容易被选中，所以每次选取都会选择比较好的校准点。组合的评估函数值线段如图2所示。由于步骤2和步骤3还是会产生个体中已经有的校准点，所以在选择之前先进行判断，如果有相同的基因则直接赋值一个非常大的Q值，使其评分很低做为惩罚，使其在选择时被淘汰。选择将本轮最优的校准点组直接加入到下一轮的寻优中，最为奖励。5、重复步骤2至步骤4，重复200轮结束；6、选取记录下来的200轮最优秀的校准点组，在这中间寻找到最好的一组校准点，即为极优的校准点组。图3、图4为通过此算法寻找到得极优校准点所拟合的图：图3是通过牛顿插值法得出的曲线图：图4是通过三次样条插值法得出的曲线图：由图3、图4，可见拟合效果极佳，对比遍历法与本算法的复杂度：遍历法：本算法：100×200＝2×104；可见本算法有巨大的优势，非常适用于日常的生产。以上说明书中描述的只是本专利技术的具体实施方式，各种举例说明不对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种寻找极优校准点的算法，其特征在于包括以下步骤：1)获取一组需要校准的测试数据，确定曲线拟合方式；2)选取一批组最初的校准点组：通过掷骰子的方式在测试数据中随机选取校准点组成一个校准点组，连续选择出200个校准点组；3)优秀校准点互换位置：遍历每个校准点组并掷骰子，如果得到得值小于0.9则标记；待有多个校准点组被标记时再掷骰子决定互换多少个校准点，最后再通过掷骰子的方式选择互换哪一个校准点；4)随机融入一些校准点：再次遍历每个校准点组并掷骰子，如果得到的值小于0.3则继续掷骰子决定需要替换哪一个校准点，最后再次掷骰子决定替换成所有校准点中的哪一个校准点；5)对每组校准点曲面拟合，计算出Q值；然后对Q值使用评估函数:

【技术特征摘要】
1.一种寻找极优校准点的算法，其特征在于包括以下步骤：1)获取一组需要校准的测试数据，确定曲线拟合方式；2)选取一批组最初的校准点组：通过掷骰子的方式在测试数据中随机选取校准点组成一个校准点组，连续选择出200个校准点组；3)优秀校准点互换位置：遍历每个校准点组并掷骰子，如果得到得值小于0.9则标记；待有多个校准点组被标记时再掷骰子决定互换多少个校准点，最后再通过掷骰子的方式选择互换哪一个校准点；4)随机融入一些校准点：再次遍历每个校准点组并掷骰子，如果得到的值小于0.3则继续掷骰子决定需要替换哪一个校准点，最后再次掷骰子决定替换成所有校准点中的哪一个校准点；5)对每组校准点曲面拟合，计算出Q值；然后对Q值使用评估函数:计算出评分，将评分最高的校准点组记录下来作为最后寻优的范围；6)组合评估函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩华，王恒斌，孙伯乐，高志齐，朱亦正，陈绪聪，
申请(专利权)人：常州同惠电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32