注意,梯度下降會導致我們的碗底,也就是說,到點
其中函數F的值最小。
X0號
X1型
X2個
3個
圖4.3坡度下降示意圖
人體位置檢測的具體過程如下:
38
首先,我們構建了如下函數:
E(r,θ)=ΔV1
2+ΔV2
2(4.10)
ΔV1和ΔV2分別定義如下:
(4.11)
(4.12)
式中,V1和V2表示測量電壓。
我們也定義了搜索的起始點r0=0)(我們也從θ0開始
因此,設置如下迭代形式:
(4.13)
(4.14)
繼續這個過程,從(rk,θk)到(rk+1,θk+1)。最合適的
當函數E(r,θ)達到一定精度(即E(r,θ)<1e-5)時,發現了點
通過不斷調整C的值,最終得到C=0.005當
如圖4.4所示。在這里,我們要做一些解釋,那就是,
最速下降法可以與直線搜索相結合,找到局部最優解
每次迭代的步長為C。執行行搜索可能很耗時。
相反,使用固定的小C會導致收斂性差。因此,找到
在使用最速下降法的過程中,最佳C最為重要。
1()
E
k k C r r
k
k
1()
E
rk rk C r r r k公司
k
2
11
4
41
2
1 1 5 1 6 1 3 1 V V(a T a)[1 a()a()]/(r a)k k kαθ
(k0,1,2……)
()[1()()]/()2
12
4
42
2
2 2 5 2 6 2 3 2
△VVa T∮aa∮a∮r∮a k k kα
39
圖4.4收斂圖示例對于一些例子,最速下降法是相對緩慢接近最小值的:從技術上講,這是比許多其他方法更好的漸近收斂速度。針對空調性能差的凸問題,最速下降法越來越“之字形”地成為近乎正交的梯度點,以最短的方向到達最低點。盡管最速下降法的優點在于:只要它存在,它就可以通過多次迭代找到最小值,但它也有一些缺點,例如,在最小函數定向之前需要大量的迭代,因為迭代過程中所采取的步數非常小,收斂速度很慢。雖然大步長會提高收斂速度,但也可能導致估計誤差較大。
4.4準確性
通過對不同溫度下人體位置的檢測實驗,通過對測量結果的比較,可以清楚地看出誤差分布具有相似的輸出條件,即距離越遠,誤差越大。因為精度表示測量值與實際值的接近程度,因此,距離越遠,精度越低。為了驗證
40
產生這個原因,我們分析了這樣的錯誤。根據檢測到的位置坐標值(x,y),通過方程組(4.10)和式(4.11)求出相應的傳感器輸出電壓值(V1,V2),再將(V1,V2)改為(V1±△V,V2±△V)(即△V=0.1v),從而得到新的檢測位置,如(x±△x,y±△y)再次通過方程組。因此位置(±△x,±△y)表示與檢測位置的偏差程度。圖4.5顯示了誤差的分布,說明了距離越遠,精度越低。
圖4.5誤差分布(點平均檢測位置,節點平均位置誤差)。
4.5實驗結果
分別在兩種情況下對實驗進行了討論。情況1如圖4.6(a)所示,即兩個傳感器保持在一起,并使它們之間的角度為10°、15°、30°等。情況2與圖4.6(b)相同的場景中,只要兩個傳感器稍微相距,傳感器1正面朝前,傳感器2固定在距離傳感器1一定距離處,并保持10°、20°、30°等正面方向如圖4.6所示,圖4.7為實驗場景。
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傳感器
1
傳感器
2
r2 r1型
θ2θ1
表
(一)
傳感器
1
傳感器
2
人類
r2 r1型
θ2
θ1
表
α
d
(二)
圖4.6檢測人體的兩種布置方式
42
圖4.7實驗現場照片。情況1的詳細描述如下。兩個傳感器位于離地0.7m高度的工作臺上,地面上的測量位置是這樣安排的:我們定義θ增量為15°,測量范圍為[-45°,45°],而r在1m內的增量為0.2m,超過1m的增量為0.5m,可測范圍為[0.2m,2.5m]。檢測到的位置可由計算機屏幕直接讀取。在任何情況下,所有的實驗都是在這個場景中完成的。如前所述,我們分別通過 |