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2021年美国大学生数学建模竞赛B题分析

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杨利霞        

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    开心
    2021-8-11 17:59
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    [LV.4]偶尔看看III

    网络挑战赛参赛者

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    自我介绍
    本人女,毕业于内蒙古科技大学,担任文职专业,毕业专业英语。

    群组2018美赛大象算法课程

    群组2018美赛护航培训课程

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    群组2019年数据分析师课程

    群组2018年大象老师国赛优

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    1#
    发表于 2021-6-23 17:37 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    # t* e0 o9 \3 n& Y) X) D% f
    % H7 z8 [3 ~7 W* g& ]
    2021年美国大学生数学建模竞赛B题分析
    # j* V9 w, o! W* X文章目录
    8 d. Y% E4 X" W下载链接0 k$ V  B/ J# w* I. G* E2 V& k9 e& O
    原文翻译
    # k/ V4 u3 K7 r, x思路分析; n! w3 D' n, d8 O( [5 Z4 o
    数据下载6 A% O( @1 \5 x% z9 n
    下载链接
    * N7 `" _/ z8 _9 t* Y) c2 n7 U9 j6 R2021美赛题目下载:链接:https://pan.baidu.com/s/1yFdg3vBMS4MY7CnQ3PMG9Q$ E$ i" I* X4 S, P2 `2 P  t( x. q+ Y
    提取码:66665 \$ ^5 y+ |+ `1 S+ _# l

    ! X7 D9 T8 r' x2 l

    / a& m/ Y& H  |* t, T原文翻译4 I; O5 u$ }0 b/ ?0 U
    2021立方米8 F% H$ V+ k* K* w* a
    问题B:与野火搏斗
    2 X- L* |/ a: h! j背景, B' _/ V, I8 N. A+ o6 R
    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。/ H5 t; G; H9 P9 y4 g: ]. }& V- z
    5 r0 {+ I% b! H8 R9 s$ ~
    : N& n3 }! H5 v  N* V  d

    0 v. s" w8 p- `

    $ ~5 i' G$ q# {! u$ J! [; T  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5 c$ L/ a" M  h* B
      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4 P( B7 c: e. g: |1 ?
    11 K5 w$ N( ~- K! ^  L6 X
    2- z: L" T' n8 O( B' u5 K
    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。  t4 i7 T8 ~7 p/ ^
    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/ l2 Y) l( B) \; |# |' f6 u) v' W$ {
    “建筑”的距离和物理地形
    / P% O) a  H, I2 A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、2 Q3 S; R, @+ m' |3 X, ]
    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。
    ) f$ h# ]( w/ N8 _8 U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。* u& o& ]  C& B! u. Z3 F) A3 b
    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。+ f6 ]: n: U' u" o, F- @

    " x" t0 v' r; H
    4 {- N  X/ l1 m4 {( I* \8 Z

    / W( F0 ~( R+ g. n9 |+ ?2 P; H4 F
    2 W% i- T7 e: f) W2 X& |* ^6 f+ q, \
    要求:您的顾问团队已被保留到:0 n( |, M& m- `9 B6 B

    ' W+ u- B# a; j$ J8 \$ X* H

    ! A+ M5 G  t7 u7 Q( `+ p" a  r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。
    5 W0 l/ K* q% I: m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。4 g  p- ~8 A. n
    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。
    7 p. U' m0 s+ Q; T5 h3 g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。4 t0 w: t* T" i$ T: }' u6 i
    5 _4 ]# j( t! W9 R6 ~

    , P; i7 U, z4 ?- n$ e  a您的PDF解决方案不超过25页,应包括:
    " c- j  G8 x9 K# s一页汇总表。" k0 b( g( m  c+ \( k7 u: F* C' J
    目录。6 G! W; U4 U; j1 Z  U& C; [
    你的解决方案。
    4 x5 `" z) Z9 e( f两页注释的预算请求。1 `. ?0 O! G' }; A. O8 b
    参考资料清单。
    1 @  K' P5 z4 s* F! R# V$ Y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)。
    # C7 m& _4 y0 |% d* ]6 N词汇$ Y8 a+ M) J' {
    “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。: T  D5 x# Z* ]" y9 o* G" a0 E* Q( }
    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
    + p$ h! q7 L6 {9 F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。
    , b8 O4 G6 d7 u( x& b- t/ M  I- j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
    : a- Y8 R$ r* \危险的志愿消防服务" `& V/ t" U+ ]& e3 K
    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)  @+ y0 K+ s; J
    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。
    " K/ V% A2 E9 ?% I( O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
    ( n6 a' k4 Y! p8 X& ~5MHz)或相邻信道上以高功率自动转播接收到的信号。( Q6 v3 v& Q- h
    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
    1 e2 x- S1 Z0 p7 h将来;换句话说,知识和理解你周围正在发生的事情。  }3 O4 I3 y, H4 \, G
    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& H( [2 H6 p) H" S) f* \7 E0 j8 f
    人。
    + @6 T7 R* x1 k/ r! X收发机:既能发送又能接收的无线电。
    + n( d$ t7 i& m超高频:超高频,无线电频率从300兆赫至3000兆赫。# Y) l! G+ S! f$ H7 x8 [1 }, |
    甚高频:甚高频,无线电频率从30兆赫至300兆赫。
    7 f8 _" w" o$ s0 {5 t$ }思路分析' c6 g: N% e, O6 M
    B题理解
    2 h1 Y6 {0 a* ~4 k- N问题中心:扑灭山火, i- g: B$ ^" t2 @
    题目要求:
    % c  F5 i' W# R1 D* j3 b( q(1)无人机购置模型。
    4 j2 f. \; Q4 G% {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。' ^4 x1 b7 b! O+ f* l+ a6 q! ^
    (2)无人机工作模型7 t6 L4 @/ D0 `( S) c9 `: e. x
    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?+ S5 E+ K3 {# h$ r: Q1 O( e
    (3)无人机调度模型- ]2 j/ d2 z2 v- `0 `& E& \2 S: U
    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。9 W6 j  w! k1 K' D' a, l9 X" T
    (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。  U  h7 L- s! I, X: B( h- U
    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。
    ! z, k" T8 i; ~# T9 O4 y
    - M/ C3 c) y* D- ]4 K& y

    7 t2 y# l3 r& R) R* U数据下载8 u& q- g( t$ j& C& D) X
    B题澳大利亚山火数据集:链接:https://pan.baidu.com/s/1Kye3n683Bo7n6jPmKC0fkw
    6 K+ q/ Z% J. G( Z提取码:bshu
    ! E9 G- i: W# e, q4 g* ^( Y# U9 Z————————————————# T- i5 ]2 I: B2 X" p0 y9 u
    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。
    ) k1 [. R, O5 y; U原文链接:https://blog.csdn.net/qq_43475285/article/details/113663962! y" {9 J. T. W0 F

    0 a; o; G5 V% l& G. m2 K) d3 S% L
    zan
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