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8 Interpolation

Interpolation ist eine Methode, lückenhaftes Wissen über die Welt durch die Annahme eines kontinuierlichen Verlaufs zu vervollständigen.

Die folgenden Programme behandeln ein spezielles Messwertproblem, bei dem einem Entfernungssensor Abstände vorgegeben werden und die resultierende Ausgangsspannung gemessen wird. Die Messungen werden nur punktuell vorgenommen. Jedoch kann man durch Verbinden der Messpunkte miteinander zu dem wahrscheinlichen kontinuierlichen Verhalten der Messgröße gelangen.

Die Messungen wurden durchgeführt für den Sensor GP2D120 von Sharp, der über eine Infrarot Reflex-Lichtschranke einen Entfernungsbereich von 40 bis 300 Millimeter abdeckt.

Infrarot-Entfernungssensor GP2D120

Bild 8-1: Infrarot-Entfernungssensor GP2D120

In der Datei daten.txt sind hierzu folgende Messungen abgespeichert worden:

Objektentfernung in mm gemessene Ausgangsspannung
30.03.140
60.02.035
90.01.425
120.01.084
150.00.884
180.00.742
210.00.667
240.00.590
270.00.574
300.00.455

Tabelle 8-1: Messwertpaare für den Infrarot-Entfernungssensor

Bei Größen, die linear von einem Messpunkt zum nächsten anwachsen und bei einer Messung mit sehr geringem Fehler reicht es, eine Gerade zwischen den Punkten zu ziehen, um zu den Zwischenwerten zu gelangen. Dies wird mit Hilfe des ersten Programms realisiert. Es wird immer zwischen zwei benachbarten Messpunkten interpoliert.

Bei Größen, die stärker fehlerbehaftet sind und einen linearen Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangsgröße aufweisen, kann eine Gerade durch die Punktwolke der Messungen so gezogen werden, dass das Quadrat des mittleren Fehlers minimiert wird. Eine solche lineare Regrssion wird im zweiten Programm realisiert.