地面搜索(下) (2008高教社杯全國大學生數學建模競賽)

由於改版後的CSDN博客暫時不能完成數學公式的複製,所以只能給大家上圖片了。

這是網上的一篇論文,謝謝原作者分享。

二、模型假設 

1、因爲每個隊員搜索時的可探測半徑爲20米,所以我們假設每個搜索隊員單次搜索過的區域爲一個寬爲40米的矩形。

2、假設題目中所要求的搜索到目標後及時向組長報告,爲第一時間向組長報告。

3、問題2中,若一組的搜索隊員較少,就不能充分利用通訊半徑爲1000米的步話機,勢必造成資源浪費,所以我們假設每組的隊員不少於10人。

三、符號說明

 

四、問題分析

        題目一要求:在一個大小爲11200米×7200米平地矩形目標區域內,從區域中心出發,進行全境搜索,搜索完成後進行集結(集結點爲左側短邊中點),爲此設計一種耗時最短的搜索方式。搜索方式包括兩方面: 1、搜索路線;2、20個搜索隊員組成的搜索陣型。所以我們可以分別從這兩方面入手,尋求一個較短的搜索路線和有效合理的搜索陣型。最後將兩者結合,得出我們所認爲的耗時最短的搜索方式。計算出這種搜索方式對應的搜索時間。若超過48小時,則計算出運用這種搜索方式在48小時之內完成任務的最少人數,這樣就可以得出相應的需增加的人數。

        問題二中搜索隊伍有50人,擁有3臺衛星電話,分成3組進行搜索,所以我們考慮將目標區域分給三組,讓他們同時進行搜索,搜索方式採用問題一得出的搜索方式。從每組的成員數和每組分配的區域面積這兩方面考慮,尋求兩者最佳結合點,以此來達到節約搜索時間的目的,從而可以得出一個耗時最短的適用於三組搜索對的搜索方式。 

五、模型的建立與求解

問題一:

一、搜索路線的確定

        根據假設1我們知道,每個搜索隊員搜索過的區域爲寬爲 米的矩形,且題目要求對目標區域進行全境搜索,所以我們考慮將目標區域網格化爲除了四周是寬爲 米的矩形外,其餘都是邊長爲 米的正方形的網格圖。實際中的網格圖形爲 格,數目較大,爲了便於分析我們將其替換爲如下所示的一個縮小的網格區域圖。

這樣對整個目標區域進行全面搜索的過程可以轉化爲通過走網格線,走遍所有網格線的交點的過程,到此我們確定地面搜索模型中求解搜索路線的方法爲網格分析法。

對網格線進行分析可知,耗時最少的做法是把網格中的所有交點無重複遍歷,同時也確保了把所有的區域搜索完畢。所以我們藉助於圖論中的解決“哈密爾頓圈”問題[1]的方法來求取最佳路線。

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