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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

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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

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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

    6 W' Y& \# K2 i6 A3 n6 R& I
    4 J, L- Y+ a& U7 z1 z" ?( z% K
    2021年美国大学生数学建模竞赛B题分析) O( p( V9 F, A
    文章目录- f' h" z2 q' E+ v+ z9 I- ^1 ~
    下载链接
    ( l6 C2 V  T) y, f7 u1 }2 S; p* ~原文翻译
    9 J0 B3 B# s3 T5 i思路分析
    : L. [1 y# K2 v- `$ N数据下载
    ; U( Y# N* E3 x, k下载链接5 U+ Q5 Q7 F* ?7 R& }
    2021美赛题目下载:链接:https://pan.baidu.com/s/1yFdg3vBMS4MY7CnQ3PMG9Q
    8 x' j/ Y0 Z3 i" D# w- c% |提取码:6666+ R# ^" B0 X) i, Y1 n
    % a% Y1 i& U, @; L  f- N

    : \" F, Z) U8 z/ K7 _# u% N原文翻译
    : ?! t0 T( q5 ~% U* n2021立方米6 p% n( b' M* e, w
    问题B:与野火搏斗' `8 J1 {* n* l! f4 i; ~
    背景4 B6 `4 h. C9 a! H
    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。" m; b' t. f3 [

    0 m& J  e2 X/ L- E& F8 t- f
    ! j0 v( z; A+ N# K- ?: |
    ! {" u& d8 W3 q
    3 s7 Z+ h: e# S$ ?8 t% E, X
      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) c7 e5 q6 w. P$ Y6 J
      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+ Y( V5 T4 H) r1 ?
    1, z) b  ~' Z7 c
    2
    2 B$ H' e4 m! H( F" [& d0 a8 q  T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。: o0 }2 V0 p9 z' Q& y2 [
    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  O' a9 b/ Y2 u6 k& F& m
    “建筑”的距离和物理地形
    4 R, X9 F$ W8 s- I$ }; [. w6 B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、! F) E9 Z) ]9 I6 \& Q, F7 k5 @7 B/ M! j( u
    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。  T2 }; b( z: S! b$ o, W
    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。
    % ]: Z* z. o6 f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$(AUD),当配备无线电中继器或视频和遥测能力。测试表明,这种无人机具有表1所列的能力。
    ( E( i) Q+ V# t, T# {9 L2 D2 f
    & `/ S; S) c8 C* g
    " K! s) ~5 h& u6 j$ E! v7 `' g
    + f( M" O9 w* _+ r; e2 N

    ( m2 a) ]( m- q- g4 N% z) ]要求:您的顾问团队已被保留到:: E$ G9 B* v5 g" {  z& |7 V

    % U) j& i- |$ Z7 l! U# j% j  a
    ! k- T: T5 s' E5 e2 D2 ~* f( M
    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。1 w/ I7 v  ?. _
    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。
    $ a# l6 h* h# d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。1 \! S+ B3 Y1 W* E- ]" p
    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。
    . t: H: W( f. V' h2 m/ W8 k. T# a) L3 \4 u. y
    : g+ Y& T& L5 O' }
    您的PDF解决方案不超过25页,应包括:" w3 V4 _' G* }& ]# z" @
    一页汇总表。
    0 Q* o1 t  Z4 O) ~. {! T目录。
      Z0 K! V5 Q9 q: h你的解决方案。
    + @' E6 V( T/ ^4 l& ^两页注释的预算请求。* K' N! I* K' U0 t' H
    参考资料清单。5 y  F8 X( F, H6 h2 P
    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)。
    2 ^# C- P# q6 J- K- b- u词汇
    $ m. s! U1 }$ x2 g$ O“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。
    ; w4 l  R( J4 L# }) U" |2 c  F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
    " G- ]4 o  p+ Y: }$ W+ `  u- E. L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。
    : Z; y) V( R9 s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
    # ]+ x) C# S- d/ K2 ~5 x危险的志愿消防服务1 n9 D8 B; y5 \- _# {2 O% p
    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)/ K5 v/ u2 @% q; U4 U/ c0 Y
    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。5 Q- M4 Y4 O( i3 H/ `& S0 Q4 g( j0 ~2 X
    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( e. Q1 ]; O  ?# g
    5MHz)或相邻信道上以高功率自动转播接收到的信号。
    3 c" X: y4 y3 u# ~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
    9 ]- a( D5 D# y将来;换句话说,知识和理解你周围正在发生的事情。
    ' X: f/ `8 J- O# v/ b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
    ( b5 n) C* O  x人。% a3 C& @- g" U* L& r5 d
    收发机:既能发送又能接收的无线电。
    ' ?; q1 I, Q! c超高频:超高频,无线电频率从300兆赫至3000兆赫。
    . H( r& `  |4 l5 a7 l甚高频:甚高频,无线电频率从30兆赫至300兆赫。* F+ ~* Z, A' p" {3 W8 H' @
    思路分析4 C, Y7 E0 J- B. e
    B题理解
      w7 X& p' L3 J. y) k问题中心:扑灭山火
      |. ?; K- I6 {2 j" V! q& n题目要求:. Z5 [% _' p) w5 R# V
    (1)无人机购置模型。
    8 x) Q( K$ s& R+ [* G1 n: _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。, d+ p3 B6 Q; t
    (2)无人机工作模型! i0 a$ p  ]8 Q( s  Z# b7 l  w, T
    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?
    % p* Q2 F9 p; h- g/ w2 R& G2 p(3)无人机调度模型
    1 z2 ^0 {, Z/ S: y+ X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 P! l. L. g$ |5 W(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。+ i4 n0 d; h- `3 N2 s
    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/ g+ m' p8 N2 b2 U! E( Y: U1 ?+ O1 a6 ?
    ; p6 O3 q, N" b- E5 k- \
    6 U4 u6 C  T2 F( ?1 r
    数据下载
    $ x) t1 A3 G! S3 k* {, @B题澳大利亚山火数据集:链接:https://pan.baidu.com/s/1Kye3n683Bo7n6jPmKC0fkw
    6 X9 R& T* @1 d7 R提取码:bshu& j7 Q: X& F+ U' k+ P
    ————————————————9 o; Y. n& v" z0 M5 o) I2 J, E
    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。
    # O% s* G" H5 L6 \; ]. I( L3 y原文链接:https://blog.csdn.net/qq_43475285/article/details/113663962
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