6、数据科学:从天气数据采集到分析

数据科学:从天气数据采集到分析

1. 数据科学实验的推进

在数据科学实验中,为了更深入地了解温度和压力之间的关系,我们需要收集更多的数据并运用更复杂的分析技术。在得出结论时要谨慎,因为确凿的事实在数据科学中是非常珍贵且难得的。

之前我们通过少量数据初步探究了温度、湿度和压力对天气感知的影响,并且构建了工具和可视化图表来辅助分析。现在,我们要进一步研究温度和压力之间的相关性,为此需要收集大量的数据。

2. 实验设计

本次实验旨在研究温度和压力之间的相关性,我们将在24小时内记录这两项数据,然后分析数据并量化相关性的强度。与之前的实验相比,有两个关键区别:
- 收集更多的数据。
- 使用软件进行数据分析。

实验分为两个阶段,首先构建并使用 micro:bit 气象站收集大量数据,之后对这些数据进行分析。具体的数据收集步骤如下表所示:
| 步骤 | 描述 |
| — | — |
| 1 | 找到适合放置数据收集仪器的位置,确保仪器电池电量充足。 |
| 2 | 将仪器放置在选定位置并开启电源,仪器开始记录数据。 |
| 3 | 24小时后取回仪器。 |
| 4 | 从 micro:bit 中提取数据并加载到计算机上。 |
| 5 | 使用计算机上的软件进行分析。 |

3. 使用 micro:bit 作为文件存储设备

为了避免人工长时间记录数据的局限性,我们将使用 MicroPython 的文件系统,在数据收集过程中将数据保存到文件中,之后再访问该文件。这样可以更高效地进行数据收集,只需开启仪器,让其自动记录数据

内容概要:本文介绍了一个基于冠豪猪优化算法(CPO)的无人机三维路径规划项目,利用Python实现了在复杂三维环境中为无人机规划安全、高效、低能耗飞行路径的完整解决方案。项目涵盖空间环境建模、无人机动力学约束、路径编码、多目标代价函数设计以及CPO算法的核心实现。通过体素网格建模、动态障碍物处理、路径平滑技术和多约束融合机制,系统能够在高维、密集障碍环境下快速搜索出满足飞行可行性、安全性与能效最优的路径,并支持在线重规划以适应动态环境变化。文中还提供了关键模块的代码示例,包括环境建模、路径评估和CPO优化流程。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识,从事无人机、智能机器人、路径规划或智能优化算法研究的相关科研人员与工程技术人员,尤其适合研究生及有一定工作经验的研发工程师。; 使用场景及目标:①应用于复杂三维环境下的无人机自主导航与避障;②研究智能优化算法(如CPO)在路径规划中的实际部署与性能优化;③实现多目标(路径最短、能耗最低、安全性最高)耦合条件下的工程化路径求解;④构建可扩展的智能无人系统决策框架。; 阅读建议:建议结合文中模型架构与代码示例进行实践运行,重点关注目标函数设计、CPO算法改进策略与约束处理机制,宜在仿真环境中测试不同场景以深入理解算法行为与系统鲁棒性。
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