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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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    2021-8-11 17:59
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    [LV.4]偶尔看看III

    网络挑战赛参赛者

    网络挑战赛参赛者

    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

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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

    : S( u) g# q. J' @3 k

      Z$ ^, A0 I/ X' u2021年美国大学生数学建模竞赛B题分析
    * J0 M" M3 q' Y文章目录: @" G* k8 {: K7 v
    下载链接4 o8 @) U3 n2 Q3 r
    原文翻译  Y7 R9 y7 q( ~2 h* J" q
    思路分析
    # b2 Z+ [. K+ t) R6 z! D% Q6 Z数据下载/ i% w6 ~. \1 d6 U5 H) e& M$ N
    下载链接- I4 `. F. b4 M$ D$ O7 F6 ~
    2021美赛题目下载:链接:https://pan.baidu.com/s/1yFdg3vBMS4MY7CnQ3PMG9Q- M) T; T4 d- S! ]9 f  f
    提取码:6666
    * h, m6 s* r' N' N; s9 _1 b: t
    . c/ x7 j8 B# q" w, \2 a
    $ E$ r' e- M% |0 l) F5 E( y+ _
    原文翻译' y; J1 w; n" @. X
    2021立方米) a# f  F" W+ u+ l
    问题B:与野火搏斗/ ?- K) @: m: [. y: J8 F8 L# |' C+ S$ z
    背景
      w- {1 o, d  j- D7 ?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。! r' B% j9 Y4 |* o
    * Y" ]& Z9 n; G# p# v; i6 e7 t  V

    ( L* g) \' J3 M
    $ z5 C2 e8 I4 ?

    5 I9 M# \, e7 M/ L6 h  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0 [- j0 G) g) N$ C- V' Y; H
      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
    & e" y1 l" F0 Y- z, f1
    " Z/ w. Q4 m7 f& X8 J9 {2
    1 i2 J' Y' F% x: v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。- z! C, t$ b; X& [! L  O
    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- i: q2 H, `7 u- K' T
    “建筑”的距离和物理地形
    1 c( c  |. o" q9 Q8 o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、
    1 V( |; k% K, {1 o% V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。( P' s& V5 S: C8 V
    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。
    7 Q' [" P6 x" ^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$(AUD),当配备无线电中继器或视频和遥测能力。测试表明,这种无人机具有表1所列的能力。
    ' ~, U- Z) |& U  F/ j& h
    ) z: V* J& `  O) }, v
    ( i  v/ W% @7 ^$ v/ b- p( T. U

    7 S0 a6 u6 i$ A! i- X/ }. Q* Z8 E

    0 Q" O4 a, i2 z  M  ^要求:您的顾问团队已被保留到:5 D7 m8 b9 r# V' B; p" s. \

    ) P. ]3 Y) j# i8 {
    + A8 f: {/ v" K' P" e
    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。) R: M2 H! q- d; b6 K. S2 J
    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。0 ]6 t# U4 r8 A( \6 z6 w( m
    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。
    6 D, T( ~5 @" i: H$ t. d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。$ F7 O* P( x. w) C/ I" i, x
    ; C8 u# k, ~$ W

    ( l! @7 v0 Y' g- g3 c您的PDF解决方案不超过25页,应包括:
    : u+ j6 r1 u- r1 N! C一页汇总表。. K2 ?4 c9 ?, R1 F/ ]
    目录。
    - l9 g8 P1 c& ~; }你的解决方案。$ e! j) o* q: D
    两页注释的预算请求。) h. A, W& C& g% u* @
    参考资料清单。; F8 ^  p4 B* E" ~* C
    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)。, j6 m7 b% c& u" |0 j# Y2 }
    词汇# \1 p- E1 T$ ?3 q
    “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。2 a8 w* ]/ Z% h: o/ 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
    $ Y. f5 q7 Z7 V& Z1 R+ q% U9 V0 d  M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。/ F% A" m; h$ S* i( |3 C
    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0 N1 g$ A) V& J, M6 S' `* Y
    危险的志愿消防服务0 f7 {  H4 l6 o7 W( l
    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), Z/ ]6 F  C  Z5 D" t
    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。
    - {2 [, u+ j$ ^( @5 @% @# E* U% N) R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- Q1 I# h7 n% [& @. K: B3 p
    5MHz)或相邻信道上以高功率自动转播接收到的信号。
    % }8 ^6 b, j4 J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+ J9 m3 ~, |' ^2 w+ X
    将来;换句话说,知识和理解你周围正在发生的事情。
    1 [5 g) X8 @9 u- 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0 S  u) L, H4 Q$ G& f
    人。
    ) b) v4 D, j, p) G) P- h% l收发机:既能发送又能接收的无线电。
    / ~8 ^3 T2 `* P+ I. @9 ~超高频:超高频,无线电频率从300兆赫至3000兆赫。7 w& h, ^' F) G( j
    甚高频:甚高频,无线电频率从30兆赫至300兆赫。
    & Y6 _! Z/ ]) n& i6 x4 k思路分析
    6 v$ A5 Q7 p& R: Q/ hB题理解
    ) y. G' \! B" _# `& ^5 }问题中心:扑灭山火
      v) x# b% l  ~6 x" K* M题目要求:1 P1 \2 H' N4 x$ f: U( X& y
    (1)无人机购置模型。
    / ~: G# m* ^: R  S# T$ K! E9 e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。/ M2 d, L4 k' s3 g! M+ {7 @6 {! K/ f
    (2)无人机工作模型
    4 d; |3 n: [, {4 \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?
    - n/ \& M* ?" D4 P7 X5 D, ]. A2 d(3)无人机调度模型0 m: {5 G) _  Z# b5 i
    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。5 w) v) h9 p  g8 C% l3 ?
    (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。
    : e5 ]: j- G  @: H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 u0 \9 V! b; I+ G$ H" `! R& R

    2 M3 a+ ~) H* F. {
    ( J" T  C* @4 W  ^
    数据下载
    ( q! z. W% \. U1 z' M6 q, [  z; tB题澳大利亚山火数据集:链接:https://pan.baidu.com/s/1Kye3n683Bo7n6jPmKC0fkw
    ( M, d! G8 a, }. [% h( v提取码:bshu
    5 h0 B/ [8 y5 n& v————————————————
    1 G, H9 @1 n& J& n' k  M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。
    ' s3 \5 x$ A# ~4 u2 u. z6 D" r原文链接:https://blog.csdn.net/qq_43475285/article/details/1136639621 A' D' G! Z$ i* m) U: s
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