1、什麼是線性插值
線性插值是指插值函數爲一次多項式的插值方式,其在插值節點上的插值誤差爲零。線性插值相比其他插值方式,如拋物線插值,具有簡單、方便的特點。如下圖所示,表示的事變量X和Y之間的關係,他們符合線性關係。而且已知,爲兩個已知的X,Y的對應的數據。則可以計算出當X取值x時,Y對應的值y,可以由下面的公式計算。
這個計算過程就是線性插值的過程。
2、爲什麼要使用線性插值
目前,線性插值算法使用比較廣泛。在很多場合我們都可以使用線性插值。其中,最具代表性的使用方法是變量之間的對應關係沒有明確的對應關係,無法使用公式來描述兩個變量之間的對應關係,在這種情況下使用線性插值是比較好的解決辦法。可以在變量的變化區間上取若干個離散的點,以及對應的輸出值,然後將對應關係分成若干段,當計算某個輸入對應的輸出時,可以進行分段線性插值。
3、應用舉例
爲了加深對線性插值的理解,我們通過一個實例來介紹線性插值的用法。例如我們在無人駕駛應用中,需要對車的驅動性能進行標定,需要標定出穩態下車速與油門踏板的對應關係,標定出下面的表格。
車速(km/h) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
油門開度(%) | 0 | 5 | 7 | 10 | 16 | 18 | 24 | 30 | 38 | 45 | 56 |
將上面的數據在圖中表示如下
在這組數據中,我們每隔10km/h進行一次標定,而不是對所有速度都進行標定。這是因爲對每個速度都進行標定的工作量很大。爲了減少工作量,我們假設相鄰的10km/h的區間內速度與油門的對應關係是線性的。由上圖中可以看到,這個假設是基本成立的。這樣,我們用線性插值就可以計算任何一個期望速度對應的問題期望油門踏板開度。比如我們期望車速爲63km/h。這個期望車速介於60km/h和70km/h之間。對於上面的介紹,,分別爲,。當x=63時,可以計算對應的踏板開度如下
對應的油門踏板開度爲25.8%。