华为杯研究生数学建模竞赛:无人机救援优化策略

需积分: 9 0 下载量 7 浏览量 更新于2024-07-18 1 收藏 3MB PDF 举报
该篇论文是关于"华为杯"第十四届中国研究生数学建模竞赛的作品,专注于无人机在抢险救灾中的优化运用。论文基于最优化理论,针对多无人机的协同巡查、救援和数据传送等任务进行深入研究。作者巧妙地运用数学方法,如“化零为整”的思想,将三维空间问题简化为二维平面处理,提高了问题的可解性。 在问题一中,研究者针对多无人机协同巡查问题,采用最速下降法寻找覆盖最大、无人机架数最少的解决方案。他们发现至少需要5架无人机进行巡查,能覆盖82.781%的区域,具体最优路径在图4.10中展示。对于第二小问,探讨了更广泛的区域覆盖,通过类似方法得出至少需要18架无人机,覆盖率为67.48%,对应的最优路径可见图4.14。 在问题二中,针对生命探测区域,特别是在3000米以下的区域,论文采用了遗传算法来规划30架无人机的最优飞行路线,确保探测面积最大化且飞行时间最短,具体航迹见图5.3。 问题三聚焦于多无人机与地面终端的协同通信,通过分析确定所有无人机采用首尾相连的闭环飞行路线最为优化。这个问题被转化为旅行商问题(Traveling Salesman Problem, TSP),利用模拟退火算法找到了通信中继的最佳路径,路径长度为508.28公里,详细航线图见图6.3。 最后,论文还考虑了无人机的合理部署问题,确保在最优飞行路径上分配无人机位置,以满足通信需求。总体而言,这篇论文通过数学建模技术,提供了无人机在紧急救援场景下的有效策略,展示了在实际问题中如何应用优化算法来提升效率和性能。