Python库在地图上绘制坐标给定的角度和物体的速度

Question

我想（在坐标图上）绘制一艘船经过的路径。我有角度和速度的时间序列数据......类似于

1 秒，10 英里/小时，4 度

2 秒，14 英里/小时，-3 度

3 秒，9 英里/小时，2 度

....

是否有可用的 python 库可以帮助我在 XY 坐标网格上绘制它？

这个问题是相似的......并且是一个好的开始。 update coordinates based on angle and speed

最终，我想要一个像 [x,y] = 函数（速度、角度、prevX、prevY）

然后我想绘制所有的 x,y 点。有这样的图书馆吗？

到目前为止，我有这个......

import numpy as np
import math

def calc_xy(angle, speed):

    # Starting variables
    curx = 0
    cury = 0
    curang = math.radians(0)

    x = np.empty(len(angle))
    y = np.empty(len(angle))

    for z in range(len(angle)):

        x[z], y[z], curang = calc_xy_interior(angle[z], speed[z], curx, cury, curang)
        curx = x[z]
        cury = y[z]

    return x, y

def calc_xy_interior(angle, speed, curx, cury, curang):


    # Calculate distance travelled in meters
    angle_radians = math.radians(angle) + curang
    xtravel = 0.277778 * speed * math.cos(angle_radians)
    ytravel = 0.277778 * speed * math.sin(angle_radians)

    x = curx + xtravel
    y = cury + ytravel

    return x, y, angle_radians

Answer 1

好的，所以在 Python 中有一条规则：尽可能避免 for 循环。他们真的很慢。 numpy 允许您使用其通用函数和广播对整个数组进行操作，从而使这变得非常容易。如果您的数组占用您可用内存的一小部分，这通常是一个不错的选择。

那么您必须担心数组的内存布局。 numpy 默认使用行优先布局。由于在您的问题中我们可以批量处理 x 和 y 维度，因此数组的良好形状是 (2, N)，其中 N 是点数。

那么我将解决您的问题的方式如下：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np


def cal_vel(angles, speeds):
    vel = np.empty((2, len(angles)))
    vel[0, :] = speeds*np.cos(angles)
    vel[1, :] = speeds*np.sin(angles)
    return vel


def calc_x(vel, delta_t, x_0):
    x = np.zeros((2, len(delta_t)+1)) + x_0
    x[:, 1:] = np.cumsum(delta_t*vel, axis=1)
    return x


N = 10
times = np.linspace(1, 100, num=N)
angles = 2*np.pi*np.random.random(N)
speeds = np.random.random(N)
delta_t = np.empty(N)
delta_t[0] = times[0]
delta_t[1:] = times[1:] - times[:-1]
x_0 = np.array([[0], [0]])

x = calc_x(cal_vel(angles, speeds), delta_t, x_0)
print(x)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x[0, :], x[1, :])
plt.show()

我知道如果您不熟悉numpy，这可能有点多，请问您是否需要澄清。

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哦，顺便说一句。如果您不知道，这是一种非常粗略的整合轨迹的方法。如果您没有足够频繁地（及时）采样您的速度和/或长时间这样做，您将预测您的船离它实际位置很远。