專利名稱：數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)分析，更具體地說，本發(fā)明涉及一種全新系統(tǒng)和方法，其用于在維護原始數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)時映射數(shù)據(jù)相關(guān)性，而不是將數(shù)據(jù)變換到其它域進行處理。
相關(guān)技術(shù)在1998年8月18日授予Smith的、涉及可訓(xùn)練、狀態(tài)采樣的網(wǎng)絡(luò)控制器的第5,796,922號美國專利(以下簡稱“’922專利”)說明中，披露了幾種非常有用的分析技術(shù)。除了矩陣代數(shù)方法外的其它方法依賴于在狀態(tài)采樣域中非常有用的特征。例如，根據(jù)狀態(tài)域內(nèi)變量的非耦合、獨立特性，可以將簡化的方程組公式化并容易地解出該方程組。然而，如果數(shù)據(jù)高度耦合，則對變量之間的獨立性或非耦合性的假定非常不準(zhǔn)確。
此外，’922專利依賴于變換到狀態(tài)空間域并在狀態(tài)空間域內(nèi)進行分析。通常，這樣變換到狀態(tài)空間域會簡化分析。然而，在遇到的許多實際情況中，經(jīng)過要求的變換會丟失維之間的耦合信息。
當(dāng)回顧’922專利時，發(fā)現(xiàn)的另一個問題是方程形式的“先驗知識”問題。在控制系統(tǒng)中，經(jīng)典控制理論提供過多已知形式的檢索詞，其具有對于各種硬件配置或其它控制環(huán)境的結(jié)構(gòu)建模能很好地理解的數(shù)學(xué)模型。在現(xiàn)實中遇到的其它類型問題中，不必知道方程的形式。此外，在許多情況下，即使知道方程的形式，或者準(zhǔn)確知道方程本身，則絕對難處理的計算復(fù)雜性會使得無法實際解出控制方程。
因此，需要這樣一種方法，其不要求變量之間的獨立性，相反，倒可以兼容、甚至可以捕捉和解釋在數(shù)據(jù)域中不同變量之間的耦合關(guān)系。此外，還需要這樣一種方法，其無需變換、特別是無需會丟失原始數(shù)據(jù)域中信息的變換方法。另一個需要是一種簡化的、虛擬單步方法，該方法用于將輸入數(shù)據(jù)直接映射到多維數(shù)據(jù)空間內(nèi)的輸出或解平面，而不必進行復(fù)雜計算，遇到不可能的計算甚或不必知道控制方程的先前形式。
因此，需要一種能夠簡單、快速地將有關(guān)數(shù)據(jù)的輸出和輸入在其各自原始域內(nèi)相關(guān)，而又無需中間變換的系統(tǒng)。在經(jīng)典方法中，這通常是不可能的。復(fù)雜性就使得問題不可處理。理想的數(shù)值方法是使得用于近似處理的計算機化算法具有足夠精度，或者可以在實際應(yīng)用中達到足夠精度。因此，需要一種將數(shù)據(jù)保持在原始域內(nèi)，并且可以快速、精確、連續(xù)并簡單實現(xiàn)感興趣數(shù)據(jù)參數(shù)(例如輸入和輸出、或獨立變量和從屬變量)之間的某些相關(guān)的方法。
本發(fā)明的目的是提供一種可以有效合并多維數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)集合并或數(shù)據(jù)流合并，而無需或不用錯誤假定變量(數(shù)據(jù)域內(nèi)的維)之間的獨立性或非耦合性的方法和裝置。
本發(fā)明的目的是提供一種保存在數(shù)據(jù)域中來自不同維的相依變量內(nèi)的信息在不同維的方法和裝置。
本發(fā)明的目的是提供簡化數(shù)據(jù)處理、分析等，其中在單獨算法運算過程中，數(shù)據(jù)可以相關(guān)以提供有用關(guān)系(例如解、輸入/輸出關(guān)系)，尤其不會損失數(shù)據(jù)域內(nèi)任何維的連續(xù)性。
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)上述方法和裝置而不需要將變量互相關(guān)聯(lián)的方程先驗知識或方程的形式。
根據(jù)上述目的、并根據(jù)在此體現(xiàn)并廣泛說明的本發(fā)明，將以適當(dāng)?shù)姆绞皆敿毜嘏兑环N裝置和方法，以便本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可以實施和應(yīng)用本發(fā)明。在根據(jù)本發(fā)明方法和裝置的一種實施例中，在原始數(shù)據(jù)域內(nèi)數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(與硬件計算機網(wǎng)絡(luò)相反，通過該網(wǎng)絡(luò)可以進行運算)內(nèi)可以處理或使用數(shù)據(jù)，而無需會丟失重要數(shù)據(jù)特征的域變換。例如，可以保持變量的耦合連續(xù)性，以及變量導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性。
圖9圖解說明根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置在感興趣的數(shù)據(jù)域內(nèi)的感興趣的面上插入點的過程。
當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明白，在本發(fā)明實質(zhì)特征范圍內(nèi)可以容易地對附圖的細節(jié)進行多種變換。因此，關(guān)于附圖的如下說明僅作為例子，并簡單說明符合本發(fā)明權(quán)利要求的某些當(dāng)前優(yōu)選實施例。
參考

圖1裝置10，可以在一個或多個節(jié)點11(客戶機11、計算機11)實現(xiàn)本發(fā)明，節(jié)點11含有處理器12或CPU 12。所有部件均位于單個節(jié)點11或位于互相遠離的多個節(jié)點11，52。CPU 12可運行性地連接到存儲裝置14。存儲裝置14可以包括一個或多個裝置，例如硬盤驅(qū)動器或非易失性存儲裝置16、只讀存儲器18(ROM)以及隨機存取(通常是易失性的)存儲器20(RAM)。
裝置10可以包括輸入裝置22，用于從用戶或另一個裝置接收輸入。同樣，可以在節(jié)點內(nèi)設(shè)置輸出裝置24，或輸出裝置24也可以接入裝置10內(nèi)。設(shè)置網(wǎng)卡26(接口卡)或端口28，用于連接到諸如網(wǎng)絡(luò)30的外部裝置。
內(nèi)部總線32可運行性的將處理器12、存儲裝置14、輸入裝置22、輸出裝置24、網(wǎng)卡26以及端口28互聯(lián)?？梢詫⒖偩€32看作數(shù)據(jù)載體。這樣，可以將總線32引入各種配置中。電纜、光纜、利用可見光、紅外和射頻的無線電磁通信同樣可適用于總線32和網(wǎng)絡(luò)30。
輸入裝置22可以包括一個或多個物理裝置。例如，可以使用鍵盤34與用戶交互，也可以使用鼠標(biāo)36或觸筆板37與用戶交互?？梢允褂糜|摸屏38、電話39或簡單一條電話線39與其它裝置、用戶等通信。同樣，可以使用掃描儀40來接收圖形輸入，可以將此圖形輸入轉(zhuǎn)換為其它字符格式也可以不轉(zhuǎn)換為其它字符格式。可以使用任何類型(例如硬盤驅(qū)動器、軟盤等)的存儲裝置41作為輸入裝置，無論它是常駐在節(jié)點11內(nèi)或常駐在網(wǎng)絡(luò)30上的某些其它節(jié)點52內(nèi)還是來自另一個網(wǎng)絡(luò)50都可以。
輸出裝置24同樣包括一個或多個物理硬件單元。例如，通常，可以使用端口28接收輸入并從節(jié)點11發(fā)送輸出。監(jiān)視器42可以為用戶提供輸出作為在處理期間的反饋，或者用于支持在處理器12與用戶之間進行雙向通信?？梢允褂么蛴C44或硬盤驅(qū)動器46作為輸出裝置24，用于輸出信息。
一般而言，節(jié)點11連接的網(wǎng)絡(luò)30可以反過來通過路由器48連接到另一個網(wǎng)絡(luò)50。一般情況下，節(jié)點11和52可以在網(wǎng)絡(luò)30上，連接網(wǎng)絡(luò)30，50，或可以利用多個路由器48或多個網(wǎng)絡(luò)50將兩個節(jié)點11和52分開作為互聯(lián)網(wǎng)上的獨立節(jié)點11、52。獨立的節(jié)點52(例如11、52、54)可以具有各種通信能力。
在某些實施例中，在任何節(jié)點52中均可以使用最簡單的邏輯能力。請注意，可以將任一獨立節(jié)點11、52、54稱為(或?qū)⑺鼈兘y(tǒng)稱為)節(jié)點11或節(jié)點52。各節(jié)點均可以含有處理器12以及或多或少的部件14至44。
網(wǎng)絡(luò)30可以包括一個或多個服務(wù)器54。服務(wù)器可用于對網(wǎng)絡(luò)30上其它節(jié)點52上的任何數(shù)目的文件、數(shù)據(jù)庫等進行管理、存儲、通信、傳輸、訪問、更新等。通常，網(wǎng)絡(luò)30上的所有節(jié)點11、52均可以訪問服務(wù)器54?？傊?，在這里可以訪問以獲得信息或文件的任一節(jié)點11、52均可被稱為服務(wù)器。因此，互聯(lián)網(wǎng)50上用戶可以訪問的“web站點”均可以被認為是服務(wù)器54，可以提供任何服務(wù)。利用單個服務(wù)器54或多個服務(wù)器54可以實現(xiàn)其它特殊功能，包括通信、應(yīng)用程序、目錄服務(wù)等。節(jié)點11、52可以為服務(wù)器54。
通常，節(jié)點11需要通過網(wǎng)絡(luò)30與服務(wù)器54、路由器48或其它節(jié)點52進行通信。同樣，節(jié)點11需要通過互聯(lián)網(wǎng)50內(nèi)的另一個網(wǎng)絡(luò)(例如可以與網(wǎng)絡(luò)30相同也可以不同)與遠離網(wǎng)絡(luò)30的節(jié)點52通信。同樣，單個部件12至46需要相互進行數(shù)據(jù)通信?？傊?，在任何一對裝置之間存在通信鏈路。
參考圖2，所示的系統(tǒng)60用于觀測在水平方向64和垂直方向66移動的對象62。在圖2中，從對象62產(chǎn)生輻射光68(圖像)，例如對象62可以是太陽62。在上述實施例中，傳感器組70包括檢測器72(水平傳感器72)和傳感器74(垂直傳感器74)，檢測器72和74用于檢測反映在互相垂直的各維中移動的輻射光(圖像)。
傳感器72和74具有連接線路76、78或連接數(shù)據(jù)線路76、78，分別用于將傳感器72、74連接到數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80可以進行數(shù)字信號處理或其它預(yù)處理。換句話說，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80可以簡單記錄各傳感器72、74輸出的參數(shù)。
還通過電纜82或其它線路82將數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80連接到外部計算機11。線路82將數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)送到計算機11和將計算機11輸出的控制數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80。
總之，為了將數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80輸出的原始數(shù)據(jù)、預(yù)處理數(shù)據(jù)或被全部分析的數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)84的其它節(jié)點，還可以將計算機11連接到網(wǎng)絡(luò)84。根據(jù)實際情況，隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷擴大，網(wǎng)絡(luò)84可以是局域網(wǎng)也可以是互聯(lián)網(wǎng)，并可以將輸入信號送到計算機11用于控制數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80，或可以是數(shù)據(jù)的用戶，網(wǎng)絡(luò)84也可以簡單地是使用由計算機11提供并代表或反映數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80輸出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)用戶。
傳感器72、74分別具有指向?qū)ο?2的視“線”86、88。在上述實施例中，為了隔離反映對象62在水平方向64和垂直方向66運動的數(shù)據(jù)，為光圈系統(tǒng)90設(shè)置掩模92、水平光圈94和垂直光圈96。但是，在實際情況中，對象62在任何方向64、66上的運動都會影響通過各自光圈94、96并最終被各傳感器72、74接收的輻射光68。結(jié)果，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80對各傳感器72、74記錄的數(shù)據(jù)實際是耦合的。事實上，對象62的所有運動均影響傳感器72、74檢測的輻射光68。圖2所示的例子僅是在兩個方向的簡化實例。總之，可以存在具有任意維數(shù)的系統(tǒng)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置中，從傳感器72、74送到數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80的數(shù)據(jù)不需要丟失以耦合關(guān)系形式存儲的信息。從數(shù)學(xué)上說，使用偏微分方程來描述感興趣空間內(nèi)的變量之間或維之間的相依現(xiàn)象。
結(jié)果，在數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80的多個信道接收的數(shù)據(jù)互相獨立，因此，不會由于假定不存在耦合或信道之間的獨立性而丟失信息。然而，在圖2所示的例子中，假定通過兩個傳感器72、74記錄到數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80的數(shù)據(jù)可以被信道分離是錯誤假定。通過單個信道存儲并分析數(shù)據(jù)或非耦合變換并假定具有獨立性將會破壞耦合信息。
因此，不需要假定數(shù)據(jù)的線性或獨立性。相反，將數(shù)據(jù)保持在原始域100中(如圖3所示)。通過將數(shù)據(jù)保持在原始域100內(nèi)，就不需要通過變換引入畸變或奇異性、斷續(xù)性等。相反，正如檢測的耦合那樣記錄數(shù)據(jù)，并且根據(jù)本發(fā)明的裝置10可以處理數(shù)據(jù)以確定數(shù)據(jù)域100內(nèi)所有變量之間或所有維之間的相關(guān)性。
關(guān)于數(shù)據(jù)域100，自然可以想到變量之間的獨立性和相依性。然而，在許多情況下，并不了解或不認識變量之間的獨立性和相依性。因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置和系統(tǒng)的一個優(yōu)勢在于在數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80內(nèi)有能力保存以信道之間的耦合方式檢測的信息。
參考圖3，根據(jù)第一變量102或第一維102、第二變量104或第二維104以及第三變量106或第三維106可以確定數(shù)據(jù)域100。由于大于三維就難以表示或不可能表示。所以圖3所示的例子為三維。然而，對數(shù)據(jù)域100內(nèi)的維數(shù)沒有固有限制。
數(shù)據(jù)域100在第一維102和第二維104確定的面上包括多個點108。維106內(nèi)的數(shù)值110對應(yīng)于各點108。人們自然會希望將第一維102和第二維104認為是相互獨立的維，數(shù)值110的維106作為第三相關(guān)維。
然而，根據(jù)本發(fā)明，102、104、106中任何一維均可以作為函數(shù)維或值維，有時稱解維或感興趣函數(shù)110。不需要假定認為在存儲的數(shù)據(jù)中什么是從屬的什么是獨立的。將可以檢測和記錄的所有數(shù)值均存儲到數(shù)據(jù)域100。實際上，可以使用任意維數(shù)102、104、106。因此，在數(shù)據(jù)域100內(nèi)，可以使用任意數(shù)目的變量102、104、106。
此外，盡管在上述說明中使用的增量112、114可以是有規(guī)律的、或無規(guī)律的，并且可以需要也可以不需要事先已知。例如，當(dāng)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80記錄數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)域100通常為一時間中的流。因此，對于數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80的各信道記錄一些點108、110，在數(shù)據(jù)流中，每個信道對應(yīng)一個數(shù)值。之后，在處理過程中，例如為了進行檢驗或進行分析等，可以確定多個子域116、118。可以用各自維102、維104內(nèi)的增量112、114來確定這些子域116、118。
參考圖4，圖3所示的數(shù)據(jù)域100包括連接維106或函數(shù)維106內(nèi)的數(shù)值110的面120。重要的是應(yīng)該注意，函數(shù)維106可以任意指定。根據(jù)實際情況，建議函數(shù)維106是可以容易控制其它變量102、104的維。然而，除了在此例子中為了澄清而要求的之外，不需要預(yù)先設(shè)想變量102、104、106的相依性和獨立性。
面120可以在所有的維102、104、106上擴展。面維122不同于維102。同樣，面維124不同于維104。相反，維122、124是沿面120的維，可以將面120投影到數(shù)據(jù)域100內(nèi)由方向102、104或維102、104確定的面。
在分析數(shù)據(jù)域100內(nèi)的面120時，會注意到局部最大值126和局部最小值128。在各最大值126和最小值128之間必然存在拐點。在確定要求的精度時，根據(jù)多維采樣理論(以下簡稱采樣理論)，為了準(zhǔn)確表示數(shù)據(jù)域100，通過計算拐點區(qū)域130的數(shù)目可以確定需要的采樣點數(shù)以及插值函數(shù)需要的次數(shù)或其它函數(shù)參數(shù)。
參考圖5，第一維134和第二維136與第三維138相關(guān)并且互相關(guān)。在圖5中，面142中間橫切的曲線140代表第一維134和第二維136的任意數(shù)值的第三維138內(nèi)的數(shù)值。
固定維136內(nèi)的平面144對應(yīng)于第二維136內(nèi)的固定值145。平面144與面142的橫切曲線140代表在數(shù)據(jù)域100內(nèi)變量136或維136的常數(shù)145的曲線140。
然而，存在平面144，或存在平面144的事實，并不一定意味著可以確定平面144。即所有變量134、136、138互相獨立。任何變量134、136、138的變化均會改變面142的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)實中遇到的許多實際問題中，包括物理系統(tǒng)輸出的實際數(shù)據(jù)，如果不依靠數(shù)值近似方法，就不可能確定面142或曲線140。
因此需要強大的計算能力。在這些關(guān)系中存在極端的復(fù)雜性。根據(jù)本發(fā)明方法和裝置可以確定面142與變量134、136之間的關(guān)系而無需進行變換、假定、獨立性或解耦，并且降低了復(fù)雜性而且不需要花費很長的計算時間。
可以將距離146看作維136內(nèi)的數(shù)值146?？梢詫⑵矫?44看作一系列點，其中點148恰好既在平面144上又在面142上。數(shù)值150代表對應(yīng)于0變量134或維134數(shù)值的類似值138，并且維138的數(shù)值152代表變量136的數(shù)值146。
為方便起見，網(wǎng)格154可以確定數(shù)據(jù)域100的子域。網(wǎng)格154可以是任意的也可以等量遞增的。根據(jù)本發(fā)明，對于時間這個規(guī)律性通常可以控制的變量或維，實際上不可能完全控制。更確切地說，可變時間簡單遞增，并且控制數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)80以規(guī)定的某個遞增時間來記錄信道。然而，實際上，不可能控制時間。因此，數(shù)據(jù)域?qū)嶋H上含有一個或沒有單個有規(guī)律遞增的維(例如時間)。所有其它維均在這些維內(nèi)測量的參數(shù)數(shù)值范圍內(nèi)變化。
然而，在其它系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)域內(nèi)的幾個參數(shù)可以作為輸入提供或控制。根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置與需要進行變換的典型狀態(tài)采樣控制網(wǎng)絡(luò)明顯不同，并且通常以某些有規(guī)律的方式實現(xiàn)狀態(tài)域遞增。在本發(fā)明中不需要控制數(shù)據(jù)。
參考圖6，示出用于建立162并利用數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)164的過程160或方法160。首先建立數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)的建立過程162可以包括提供數(shù)據(jù)域100的過程165以及選擇確定數(shù)據(jù)域100的過程166。數(shù)據(jù)域100由維134、136、138確定，需要將變量數(shù)或維數(shù)限制為可以記錄數(shù)據(jù)的維數(shù)。這些可以包括各維內(nèi)的單元的定義或特征以及數(shù)值。定義步驟168可以包括選擇步驟167、169。記錄單中的括號表示可以選擇某些處理過程，但是在選擇的實施例中，還可以刪除其它處理步驟。
定義步驟167負責(zé)定義獨立變量域。定義步驟169負責(zé)定義函數(shù)范圍。域的概念和范圍的概念，以及獨立變量(輸入)和從屬變量(輸出或函數(shù))的概念的范圍可以是從某種程度的任意性到絕對的和完全的任意性。然而，定義函數(shù)范圍的步驟169通常包括確定參數(shù)或維138或要求觀測不必受控的感興趣的面142。
相反，定義獨立變量域的步驟167包括選擇其它維134、136的步驟，希望對其影響進行參數(shù)化、量化或定性化，以確定如何通過維134、136影響或與面142的值或面142內(nèi)的點148、150相關(guān)。
因此，可以認為定義步驟168為選擇步驟。由于在數(shù)據(jù)域166內(nèi)這些關(guān)系是固有的，所以，可以保留這些關(guān)系而不象在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中那樣，通過處理、變換等被破壞。
用于分析的選擇維或變量的步驟170負責(zé)確定依靠數(shù)據(jù)域100內(nèi)的哪些維。在數(shù)據(jù)域空間100或子空間100內(nèi)提供點的步驟172提供感興趣數(shù)據(jù)，其可為獨立數(shù)據(jù)、從屬數(shù)據(jù)或具有未知關(guān)系的數(shù)據(jù)。
分析數(shù)據(jù)域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)的步驟包括選擇為了用于估計的獨立維的步驟175。因此，可以對數(shù)據(jù)域空間100或數(shù)據(jù)域100內(nèi)的各維重復(fù)步驟175、176、177、138。確定動態(tài)范圍的周期的步驟176可以包括估計拐點區(qū)域130的面120、142?？傊?，頻率、變化率、最大值126和最小值128等等將影響在最小采樣范圍要求的數(shù)據(jù)點148的數(shù)目，并將影響任何插值方法的復(fù)雜性。
選擇內(nèi)插方法的步驟177是可選的。采樣理論和插值原理已經(jīng)發(fā)展到最佳技術(shù)。為了可以對最佳插值方法和函數(shù)進行訪問，需要選擇插值方法的步驟177。這有助于確定感興趣維134、136、138內(nèi)各動態(tài)范圍的特定步驟176。
選擇在感興趣維134(感興趣維134用于說明空間100內(nèi)的任何維134、136等)內(nèi)采樣點數(shù)的步驟178是確定步驟176的直接函數(shù)。過程179從包括函數(shù)的面120、142等的任一維106、138的所有感興趣維134的選擇步驟175開始連續(xù)進行。
提供數(shù)據(jù)域網(wǎng)絡(luò)的步驟180，或更準(zhǔn)確地說是提供數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)的步驟180可以從選擇插值函數(shù)的步驟182開始。將采樣理論用于原始數(shù)據(jù)域100的步驟184可能建議插值函數(shù)的類型，以及特定類型的最佳插值函數(shù)。除法sine(x)/x被稱為SinC函數(shù)，并且它可以提供一種適當(dāng)形式甚至是最佳形式的插值函數(shù)。插值函數(shù)類似于圖6所示例子的插值函數(shù)。在圖6所示的例子中，插值函數(shù)186將函數(shù)與乘以函數(shù)值或數(shù)據(jù)域100內(nèi)的特定維134的數(shù)據(jù)點的等待函數(shù)的一系列求和值相關(guān)聯(lián)。
此外，由于在多個維134、136、138內(nèi)的函數(shù)之間的相關(guān)性，或由于多個維134(通常為維134)的數(shù)值為重要因素而且不需要預(yù)先假定，所以在某種程度上函數(shù)性是隨意的。關(guān)于如何使用插值函數(shù)的細節(jié)問題可以從本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的文獻中找到，并且在本發(fā)明中不必限制為某個特定方法。盡管如此，還是適當(dāng)?shù)亟⒘瞬逯岛瘮?shù)186。
利用本技術(shù)領(lǐng)域已知的方法可以實現(xiàn)計算插值函數(shù)186的權(quán)值208(參考圖7)(被表示為“W”)的步驟188。然而，上述說明的參考包含適合于計算權(quán)值的方法188。
使用數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)218(參考圖9)的步驟164可以包括選擇感興趣數(shù)據(jù)域維134的步驟190。無需考慮變量134或維134是否獨立于其它維134，例如維136、138等。選擇步驟190可以包括只確定可以檢驗到哪些參數(shù)，以及哪些參數(shù)對其具有影響的步驟?？傊?，甚至可以選擇與參數(shù)具有某些函數(shù)關(guān)系的優(yōu)良指數(shù)，并觀測作為數(shù)據(jù)域100內(nèi)的數(shù)值106的優(yōu)良指數(shù)的變化。
確定任意輸入和輸出集的步驟192涉及選擇感興趣維134的步驟190?？傊斎牒洼敵龅囊饬x在于對設(shè)計進行試驗。然而，在根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法中，無需因為需要找到解答而對運行狀態(tài)和各種關(guān)系進行控制、變換、處理等。因此，實際上，可以從數(shù)據(jù)域100內(nèi)選擇任意維134集包含在選擇中。然而，為了獲得最大量信息，可以使用所有維134(調(diào)用134代表隨便一維和所有維)并且可以選擇某些維134作為輸出集進行觀測。同樣，可以將某些維134放入輸入集，并且為了清楚地觀測輸出集，可以以某些有規(guī)律的增量標(biāo)繪或計算某些維134。
然后，在數(shù)據(jù)域100內(nèi)選擇輸入點的步驟194是一個重復(fù)性過程。在數(shù)據(jù)域100內(nèi)選擇任何輸入點的步驟194提供在數(shù)據(jù)域內(nèi)的點，在所提供的點，插值函數(shù)186的數(shù)值106可以對感興趣點提供相應(yīng)的“解”。
插值輸出點的步驟196包含計算在數(shù)據(jù)域100的選擇的維102、104內(nèi)對應(yīng)于點108的內(nèi)插值110的步驟。如果可以使用某些方程，依靠優(yōu)良指數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)函數(shù)值110超出數(shù)據(jù)域100。然而，不需要數(shù)據(jù)域100與其它參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系知識?？傊梢詫⑺懈信d趣的輸入和輸出認為是數(shù)據(jù)域的一部分(維)。因此，通常，在插值步驟196期間求出的值通常在數(shù)據(jù)域的限制范圍內(nèi)。同樣，插值步驟196求出數(shù)據(jù)域100內(nèi)維134的各值。
參考圖7，示出根據(jù)本發(fā)明的可執(zhí)行的和運算的數(shù)據(jù)。總之，對應(yīng)于計算機11的計算機可讀存儲裝置196可以存儲多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)200至214。根據(jù)實際情況，如上根據(jù)圖6所述的那樣，為了對數(shù)據(jù)域100范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行分析，多維采樣模塊198負責(zé)實現(xiàn)采樣理論。
因此，正如采樣理論確定的那樣，提供包括頻率、周期、插值方法選擇以及選擇在各維中要求的采樣數(shù)等的多維數(shù)據(jù)域分析輸出202，作為多維采樣模塊198的輸出。
相關(guān)模塊204使用多維數(shù)據(jù)域分析202的輸出以及存儲在存儲器196內(nèi)的原始數(shù)據(jù)點200來提供權(quán)值208或進行權(quán)值計算步驟188。
數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)206，特別是權(quán)值208反映從數(shù)據(jù)域100內(nèi)的原始數(shù)據(jù)點200獲得的信息。插值模塊212根據(jù)數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)206的權(quán)值208、數(shù)據(jù)域100內(nèi)的數(shù)據(jù)點200以及插值函數(shù)210來提供數(shù)據(jù)域100內(nèi)的感興趣數(shù)值214。
如上所述，輸入與輸出比值的選擇可以是在數(shù)據(jù)域100內(nèi)的任意選擇。因此，由于插值函數(shù)210規(guī)定所有中值點在數(shù)據(jù)域100內(nèi)的面120、142內(nèi)，所以，感興趣的輸入值或輸出值214在數(shù)據(jù)域內(nèi)，但是通常不是實際原始數(shù)據(jù)200的值。
參考圖8，同時仍繼續(xù)參考圖7，可以在處理器215(例如計算機11內(nèi)的處理器12)內(nèi)執(zhí)行存儲在存儲裝置196內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)194。為了提供多維數(shù)據(jù)域分析202(輸出202)，原始數(shù)據(jù)點200提供216a或多維采樣模塊198處理的216a(一般為216，具體為216a至216h)。因此，將周期數(shù)、插值方法以及要求的最佳采樣數(shù)作為多維數(shù)據(jù)域分析202(或輸出202)的一部分提供。
可以采用相關(guān)模塊204并利用適當(dāng)機制將各數(shù)據(jù)點200相關(guān)。相比傳統(tǒng)系統(tǒng)，本發(fā)明的一個重要改進在于相關(guān)模塊204僅依賴于數(shù)據(jù)200。僅根據(jù)數(shù)據(jù)域100和數(shù)據(jù)200，而不根據(jù)變換、先驗信息、假定的或分析的方程、非耦合的信道等提供多維數(shù)據(jù)域分析202。因此，直到通過數(shù)據(jù)200和分析輸出202的相關(guān)模塊204的過程216c、216d，完全依賴于數(shù)據(jù)域，而無需變換到其它域。
數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)206是相關(guān)模塊204的直接結(jié)果216e。結(jié)果權(quán)重208表現(xiàn)數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)206的特征。因此，將權(quán)值208與數(shù)據(jù)200一起送到(步驟216f)插值模塊212，同時將數(shù)據(jù)210送到(步驟216h)插值模塊212。根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)200和權(quán)值208，插值模塊212根據(jù)所提供的插值函數(shù)210執(zhí)行插值過程。對于數(shù)據(jù)域100內(nèi)任意位置的任意點226(見圖9)，插值模塊212的輸出為在數(shù)據(jù)域100內(nèi)的感興趣的數(shù)值214。
參考圖9，可以將數(shù)據(jù)域100看作完整的連續(xù)空間。因為有插值模塊212，可以在數(shù)據(jù)域100內(nèi)的任意位置連續(xù)定義點110或數(shù)值110以提供面220。面220由向量224確定的點221(例如數(shù)值110)構(gòu)成?？傊梢詫⒚?20看作解220或從屬的面220，而將子域222看作獨立空間222。
因此，向量224對應(yīng)于通過數(shù)據(jù)域100的子域222映射的點221或數(shù)值221。即數(shù)據(jù)域100既包括面220，又包括子域222。此外，可以將子域222和面220分別看作任意輸入和輸出(例如獨立和從屬的)選擇。面220代表希望觀測的數(shù)據(jù)域100中的感興趣參數(shù)。
由于插值函數(shù)210和權(quán)值208的緣故，不包含在原始數(shù)據(jù)點223內(nèi)但存在于數(shù)據(jù)域100內(nèi)的點226具有作為插值模塊212提供的輸出的向量230、數(shù)值232。該向量230的數(shù)值232即為面220上的點232。
權(quán)利要求
1.一種方法，該方法包括提供數(shù)據(jù)域；在數(shù)據(jù)域內(nèi)提供數(shù)據(jù)點；根據(jù)多維采樣理論，分析在數(shù)據(jù)域內(nèi)數(shù)據(jù)點的特點以確定將施加到數(shù)據(jù)域的采樣分布；以及根據(jù)在數(shù)據(jù)域內(nèi)分析的輸出，提供數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進一步包括提供計算機可讀存儲器，其包含運算數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和可執(zhí)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括提供多維采樣模塊，該多維采樣模塊在數(shù)據(jù)域內(nèi)可對數(shù)據(jù)點進行分析以確定采樣結(jié)構(gòu)；以及提供相關(guān)模塊，該相關(guān)模塊可以對數(shù)據(jù)點和采樣結(jié)構(gòu)進行處理，以使各數(shù)據(jù)點相關(guān)并提供反映數(shù)據(jù)相關(guān)性的數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法進一步包括提供插值模塊，該插值模塊用于將數(shù)據(jù)域內(nèi)感興趣的第一維的數(shù)值從該數(shù)據(jù)域的其它維內(nèi)的參數(shù)定義的感興趣點插入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進一步包括提供插值函數(shù)，利用數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點建立該插值函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，該方法進一步包括提供插值模塊，該插值模塊用于在第一維內(nèi)對應(yīng)于第二維和第三維耦合的數(shù)值而插值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中插值過程依賴于根據(jù)多維采樣理論并通過分析數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點確定的最優(yōu)插值函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法進一步包括提供數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)，該多維數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)是通過一組權(quán)值定義的，該組權(quán)值反映對被表示為數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點的未變換數(shù)據(jù)進行的分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中數(shù)據(jù)點反映對應(yīng)于耦合的第二維和第三維的感興趣的第一維內(nèi)的數(shù)值。
9.一種包括計算機可讀存儲器的裝置，該計算機可讀存儲器包含運算的和可執(zhí)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點；多維采樣模塊，可對數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點進行分析以確定采樣結(jié)構(gòu)；相關(guān)模塊，可對數(shù)據(jù)點和采樣結(jié)構(gòu)進行處理以使各數(shù)據(jù)點相關(guān)，并提供反映數(shù)據(jù)相關(guān)性的數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)；以及插值模塊，用于在數(shù)據(jù)域內(nèi)感興趣的第一維中插值，該值來自于數(shù)據(jù)域的其它維內(nèi)的參數(shù)定義的感興趣點。
10.一種裝置，包括處理器；計算機可讀的存儲裝置，其可運行地連接到處理器，用于存儲運算數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和可執(zhí)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)點，存儲在數(shù)據(jù)域內(nèi)，并反映第一維內(nèi)的數(shù)值；多維采樣模塊，用于分析數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點，以對數(shù)據(jù)域內(nèi)的第二和第三維提供采樣數(shù)，該采樣數(shù)對應(yīng)于在包括第二維和第三維的子域內(nèi)的數(shù)據(jù)點采樣數(shù)；以及相關(guān)模塊，可以對數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點和多維采樣模塊的輸出進行處理，以提供反映第二維與第三維相關(guān)性的數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
裝置(10)可以實現(xiàn)建立(162)數(shù)據(jù)域采樣網(wǎng)絡(luò)(206)的方法(160)。在某個實施例中,根據(jù)本發(fā)明的方法可以定義(166)數(shù)據(jù)域,提供(172)數(shù)據(jù)域空間或子空間內(nèi)的點,然后對數(shù)據(jù)域(100)內(nèi)的數(shù)據(jù)進行分析(174)。分析過程(174)可以包括:選擇(175)感興趣維或變量、估計(176)或確定(176)各動態(tài)范圍的周期、選擇(177)插值方法以及選擇(178)各自維(227、228)內(nèi)的采樣點數(shù)(223)。提供(180)的數(shù)據(jù)域網(wǎng)絡(luò)(206)通常包括將多維采樣理論應(yīng)用(184)到原始數(shù)據(jù)域(100)。通過插值模塊(212)計算(188)對此的等待,規(guī)定其原始域(100)內(nèi)的數(shù)據(jù)域網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號G06F17/15GK1331821SQ99811023
公開日2002年1月16日 申請日期1999年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月17日
發(fā)明者杰伊·L·史密斯 申請人:韋伯州立大學(xué)