数学建模社区-数学中国

标题: 2021年美国大学生数学建模竞赛B题分析 [打印本页]

---

作者: 杨利霞    时间: 2021-6-23 17:37
标题: 2021年美国大学生数学建模竞赛B题分析


6 Z* U8 `+ G% q2021年美国大学生数学建模竞赛B题分析
" _# f: u  l& [+ z- M文章目录
% k2 p& @+ T! ~) a下载链接
4 w0 n- [) Y# L6 @- @原文翻译
思路分析
/ m2 T, L' l2 b- O# ~6 Z数据下载
8 T$ k; X1 Z% g0 E; `- L" j) Q, |下载链接
2021美赛题目下载：链接：https://pan.baidu.com/s/1yFdg3vBMS4MY7CnQ3PMG9Q
/ N5 u3 @* \7 N6 E" U提取码：6666


# S; _: _2 }9 O. p4 }+ p* G原文翻译
2021立方米
9 y% X3 R4 B6 j3 I. }! X  W: J问题B：与野火搏斗
背景
3 q5 s4 y* @' ^, o/ D( J: Y( Q在2019-2020年澳大利亚的火灾季节，每个州都发生了毁灭性的野火，新南威尔士州和维多利亚州东部的影响最严重。野火发生在严重干旱和持续的热浪中，气候变化加剧了这一现象。图1为该地区2019年10月1日至2020年1月7日的野火热点，黄色显示10月1日的火灾圣至1月6日th1月7日红色显示有火灾， 2020消防人员使用无人机进行监视和态势感知(SSA)已经有几年了；SSA无人机携带高清晰度和热成像摄像机和遥测传感器，用于监测和报告前线人员可穿戴设备的数据。
, k4 j6 G7 ~* w) y

1 U0 D& A$ y: e2 Y! ^$ {2 _
- [! a- i6 X. u1 k# ^
! ]# V! H; P9 y# H* L. c: e  V& K  可穿戴设备可用作个人定位器信标或更复杂的环境监视器。SSA无人机帮助监测不断变化的情况，让应急行动中心(EOC)为最佳效果和最大安全提供最佳的指挥人员
  双向无线电通信允许“地面上的靴子”前进队向平机会提供状态报告，并允许平机会直
1
; m! u- c- g+ R2
; r5 \! J0 N1 h  ^- d* {接向前进队发出命令。部署人员携带在甚高频/超高频波段工作的手持双向无线电。
手持无线电的范围受到其低发射功率的限制，通常最大为5瓦，主要取决于农村地区或
“建筑”的距离和物理地形
/ p  F( L+ Y) v2 V/ A2 s城市地区的地形“；天气对甚高频/超高频信号影响不大。一台5瓦的收音机在平坦、
. Y2 J. [  C; z* E0 t通畅的地面上的标称范围为5公里，但在城市地区下降到2公里。
中继器，收发器，自动重播信号在更高的功率，可以扩大无线电范围。位于前线和EOC之间的中继器可以将无线电信号从前线中继到EOC，从EOC中继到前线。中继器的范围也取决于距离和地形，但明显大于低功率手持收音机。
+ e6 }  d  h+ }$ R8 w" y8 ]* c最近，搭载中继器的悬停无人机被用来大幅扩大前线低功率无线电的范围。一个10瓦的中继器，重量1.3公斤，由无人机在地面上方盘旋，可以达到20公里的范围。阿克梅公司的原型Wile E-15.2X混合无人机预计将花费约10000$(AUD)，当配备无线电中继器或视频和遥测能力。测试表明，这种无人机具有表1所列的能力。
% L) l9 s* @0 x" w4 M/ q
9 U# H2 u* X; B* @0 Q3 H, A
; |) |( b6 \3 I* c
% `! z: d( _9 @! E- a
! X; A, L/ l% i" ^( J" W要求：您的顾问团队已被保留到：
$ H4 T# r- g7 }( w4 y8 s6 b
+ A; h7 p* e( p: o
' z2 l: e1 @( v$ p) l. n创建一个模型来确定SSA无人机和无线电中继器无人机的最佳数量和组合，以便为维多利亚州国家消防局(CFA)的一个拟议的新部门“快速布什火灾反应”购买)。你的模型应该平衡能力和安全与经济，以及考虑观察和通信任务的需要和地形。您的模型还应该将火灾事件的大小和频率作为参数。
说明您的模型如何适应未来十年发生极端火灾事件的变化可能性。假设无人机系统的成本保持不变，预测什么设备成本会增加。
确定一个模型，以优化悬停的甚高频/超高频无线电中继器无人机的位置，用于不同地形上不同大小的火灾，如图2所示：维多利亚东部地形图。请注意，海拔从海岸的海平面到1,986米的山。博贡，维多利亚。
准备一份长达两页的附加说明的预算请求，由您的模型支持，以便提交给维多利亚州政府。


8 V, Q. {- j, g" H您的PDF解决方案不超过25页，应包括：
1 X- x* {/ h+ q7 I& C  f4 O" s一页汇总表。
/ U( A+ ]5 I/ g( @0 |$ O目录。
你的解决方案。
+ U8 ]% h1 c4 Y$ P  q: y% ~! h3 u两页注释的预算请求。
+ R/ V; t7 v1 a* \1 c' T9 d参考资料清单。
# ?) q- |, X2 V' b$ w) Q' J注：MCM比赛现在有25页的限制。您提交的所有方面都计算到25页的限制（摘要表、目录、参考列表和任何附录）。
词汇
2 Q& ~3 V9 d) u/ ~“地面上的靴子”前进队：“地面上的靴子”这个成语是指在行动地点的人员。在消防方面，这些是排在前面的队伍控制火灾事件的努力路线；他们对迅速变化的局势有即时的、关键的知识。
预算请求：预算请求是一封业务信函，为组织内的项目或部门的成本、费用和/或业务
间接费用寻求资金。附加说明的预算请求为每个请求项目提供了理由或理由。
6 V1 P# i7 j$ ^2 ?' s, e, I国家消防局(CFA)：负责灭火、救援和应对澳大利亚维多利亚州大部分地区其他事故和
2 y2 c: n9 ^$ R1 y" q$ d危险的志愿消防服务
# f3 q: o  {. B* h! X应急行动中心(EOC)：与应急有关的行动和活动，以及请求激活和部署资源（人员或设备)
的中央指挥和控制点）。可在紧急情况现场附近部署机动平机会。
# H: c& T7 }) B0 i8 f" ^/ ^0 H中继器：一种无人值守的无线电收发器，它在附近的频率(VHF±600k Hz(0.6MHz)和UHF的
5MHz)或相邻信道上以高功率自动转播接收到的信号。
情境意识：对事件的当前要素的感知，理解它们的意义，并将它们的地位推断到不久的
/ S1 N- p4 W7 s将来；换句话说，知识和理解你周围正在发生的事情。
监测：系统地收集和分析数据，并将这些数据分享给能够对这些信息采取行动的其他
" n( \, f8 S% @人。
' y7 a2 g3 r, O收发机：既能发送又能接收的无线电。
) a# _5 D$ I- P+ E, A# \' k" Y. o超高频：超高频，无线电频率从300兆赫至3000兆赫。
甚高频：甚高频，无线电频率从30兆赫至300兆赫。
: m9 f- G5 f' k: ?思路分析
5 X# a$ E: x$ R" |  A, y7 T7 {B题理解
问题中心：扑灭山火
题目要求：
（1）无人机购置模型。
) i0 S8 R. L1 J典型优化问题，考虑无人机的经济、性能指标，以最优化使用当前的任务。重点也是该问创新点：考虑EOC观测点以及前线之间的相对位置，如何在空间上进行优化分配也是关键的优化目标。
; J9 U$ D0 z; g" s（2）无人机工作模型
第二问相对较简单，简单问题要做的漂亮。考虑极端情况，并分析当前（Q1）购置方案的效果，以及在哪方面的设备成本上需要增加，如飞行距离所带来的电池成本？信号发射成本？
（3）无人机调度模型
该问题建模时需要简化地形，但成图时可以考虑用Arcgis等工具出图，美观、新颖。问题中心为求解不同地形下、不同火灾程度下的无人机飞行路线或任务目的地，需要建立一个基于地形与火灾严重程度的调度模型。
（4）根据前三个模型，给出不同情况下的无人机购置预算，写成2页建议信。
, o" Y# ]4 B0 k/ O该问题的亮点在于模型的可视表达，如维多利亚地区不同火灾程度下的无人机调度过程。

% @1 N" J+ C. f5 c* E3 P
数据下载
B题澳大利亚山火数据集：链接：https://pan.baidu.com/s/1Kye3n683Bo7n6jPmKC0fkw
9 b# e$ A3 v; g% G% N+ c) K% L4 _/ [提取码：bshu
: d9 X( z- c  J# h3 m————————————————
# p" K8 V4 L' W) o/ H版权声明：本文为CSDN博主「乌龟哥哥呀」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_43475285/article/details/113663962
7 @9 t9 E) p: A9 T

5 a4 ?: L& M. _3 l* D+ `4 e% a

---

欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/)

Powered by Discuz! X2.5