[發明專利]基于矩陣理論的插值數據文件格式定義方法

在審

• 申請號: 201710564428.2
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107341257A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 頓新箎;蔣傳林;張津源;蘇銀科;常曉航
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 劉瑞東

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，具體涉及一種基于矩陣理論的插值數據文件格式定義方法。

背景技術

在生產實踐和科學研究中，某一變量(或函數)有時不能直接給出表達式，而只能給出函數在若干個點上的函數值或導數值，實踐中，通常采用多項式插值、樣條插值等相應的數值分析方法對插值數據進行計算，以獲得變量(或函數)在不同的被插點上的數值，插值算法在數值計算、圖像處理、建模仿真、計算機科學計算等各領域均有廣泛應用。

插值算法依據所研究的函數自變量的個數可分為一維插值、二維插值，乃至多維插值，與之相對應的插值數據亦可分為一維插值數據、二維插值數據等等，以空氣動力學計算為例，一個物體在某一方向上所受的某一氣動力系數與其速度、姿態等狀態相關，可通過試驗獲得氣動系數在不同速度、姿態等狀態上的數值。在不同的研究階段或應用背景下，插值數據常面臨跨平臺使用的需求，以建模仿真為例，在系統建模階段，由于WINDOWS操作系統的廣泛應用，一般以其作為模型開發平臺，而在模型校驗階段，一般以LINUX+RTAI或VxWorks等實時操作系統作為模型運行平臺進行實時半實物仿真。

插值數據的處理通常有表1所示的兩種方式，兩者各有優缺點，在實際工程中均有應用，第二種方式重點在于定義一種合理的插值數據文件格式以充分表達插值數據屬性，滿足各種插值算法的需要。專利(公開號為CN104881464A)申請描述了一種數據文件格式定義方法，通過一個配置文件加數據文件的方式表達數據屬性，其中，配置文件描述了數據文件中數據格式、數據類型、長度、有效值范圍等信息，若利用該方法描述插值數據，則僅能描述二維插值數據，無法描述多維插值數據。

表1插值數據處理的常見方式及其優缺點

基于此，如何設計一種簡單、明晰的多維插值數據表達方法，在一個文件中描述一個任意維數的插值變量(或函數)所需的全部插值數據，便利插值數據的規范化跨平臺使用需求，成為了亟待解決的技術問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何設計一種簡單、明晰的多維插值數據表達方法，在一個文件中描述一個任意維數的插值變量(或函數)所需的全部插值數據，便利插值數據的規范化跨平臺使用需求。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于矩陣理論的插值數據文件格式定義方法，包括數據文件基本格式定義步驟以及插值數據格式編排步驟；

所述數據文件基本格式定義步驟包括：

插值數據文件名定義：所述插值數據文件名與插值變量或函數相關，用于區分不同數據文件，按變量名或函數名命名規范定義；

文件擴展名設計：采用.txt或.dat文件格式設計；

文件編碼格式設計：采用ASCII編碼格式設計；

所述插值數據格式編排步驟包括：

文件內容區塊劃分：將插值數據文件內容自上而下分為三個區域，各區域之間以連續兩個空行分隔：

變量維數區：定義插值數據的維數以及各維插值節點的個數；

插值節點區：定義各維插值節點的數值；

變量數值區：定義插值數據在各維度的各插值節點下的函數值或導數值。

優選地，所述插值數據格式編排步驟中，所述變量維數區占據兩行，第一行為該插值數據的維數，以變量n表示，第二行為各維插值節點的個數，以NUM_i表示，i＝1,2,…,n表示第i維，各數值之間以一個空格區分，一個‘□’表示一個空格，則變量維數區為：

n

NUM₁□NUM₂…□NUM_i□…NUM_n

優選地，所述插值數據格式編排步驟中，所述插值節點區占據n行，每行對應一個維度，第i行共有NUM_i個數值，以X_i表示第i維各插值節點的數值，即各數值之間以一個空格區分，表示第i維第NUM_i個插值節點數值，則插值節點區為：

優選地，所述插值數據格式編排步驟中，設一個n維插值數據Y在各維度插值節點下的函數值或導數值組成n維矩陣按第n維插值節點的個數可分為NUM_n個n-1維矩陣，即

其中，矩陣按第n-1維插值節點的個數分為NUM_n-1個n-2維矩陣，即