Messkette Kamera

Autor: Junjie Lyu
Betreuer: Prof. Schneider

Einleitung

In diesem Artikel wird ein Spurpolynom des Carolo Cup Fahrzeugs beschrieben. Daher befasst sich dieser Artikel mit der Berechnung des Spurpolynoms.

Regressionsanalyse[1]

Anleitung

Ziel der Regressionsanalyse am häugigsten ist es, Beziehung zwischen einer abhängigen und einer oder mehreren unabhängigen Variable festzustellen, um ein Vorhersagemodell zu erstellen. Wenn nun zusätzliche Werte x ohne zugehörigen Wert y vorliegen, dann kann das angepasste Modell zur Vorhersage des Wertes von y verwendet werden.

Polynomische Regression

Im Falle der polynomischen Regression vom Grad 2 wird die Funktion $\hat{y} = a \cdot \hat{x^{2}} + b \cdot \hat{x}+ c$ unter der Bedingung gesucht, dass die Funktion
$V(a,b,c) = \sum_{i=1}^k (y_i-\hat{y_i})^2 = \sum_{i=1}^k(y_i-a \cdot x_i^2-b \cdot x_i - c)^2\qquad(1)$
der Summe der Quadrate der Abstände der tatsächlichen y-Werte von berechneten $\hat{y}$ -Werten ein Minimum hat. Zur Bestimmung der Konstanten $a,b,c$ in Gleichung (1) werden die partiellen Ableitungen $\frac{\partial V}{\partial a}$, $\frac{\partial V}{\partial b}$ und $\frac{\partial V}{\partial c}$ gleich null gesetzt, um jeweils das minimum zu erhalten:

Partielle Ableitung nach $a$:

 
$\longrightarrow \frac{\partial V(a,b,c)}{\partial a}=2 \cdot \sum_{i=1}^k(y_i-a \cdot x_i^2-b \cdot x_i - c) \cdot (-x_i^2)$

dividiert durch $k$ ergibt: $\quad \overline{y_i  x_i^2 } = a \cdot \overline{x_i^4 } + b \cdot \overline{x_i^3 } + c \cdot \overline{x_i^2 } \qquad (2)$

Partielle Ableitung nach $b$:

$\longrightarrow \frac{\partial V(a,b,c)}{\partial b}=2 \cdot \sum_{i=1}^k(y_i-a \cdot x_i^2-b \cdot x_i - c) \cdot (-x_i)$

dividiert durch $k$ ergibt: $\quad \overline{y_i  x_i} = a \cdot \overline{x_i^3 } + b \cdot \overline{x_i^2 } + c \cdot \overline{x_i } \qquad (3)$

Partielle Ableitung nach $c$:

$\longrightarrow \frac{\partial V(a,b,c)}{\partial c}=2 \cdot \sum_{i=1}^k(y_i-a \cdot x_i^2-b \cdot x_i - c) \cdot (-1)$

dividiert durch $k$ ergibt: $\quad \overline{y_i} = a \cdot \overline{x_i^2} + b \cdot \overline{x_i} + c \qquad (4)$

Es entsteht wieder ein lineares Gleichungssystem in drei Variablen $a,b,c$,dessen Lösung die optimalen Konstanten liefert: $a = {{a+b} \over {a-b}}$

Literatur

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