作者:人工智能_SYBH

2024年“深圳杯”数学建模挑战赛A题-多个火箭残骸的准确定位 思路、代码

问题一:建立数学模型以确定残骸位置和时间

在解决这个问题之前,我们需要考虑以下几个因素:

  1. 监测设备的位置和时间信息;
  2. 残骸产生的音爆传播的速度;
  3. 监测设备接收到音爆的时间。

首先,我们来定义一些变量和符号:

  • nn:监测设备的数量;
  • (xi,yi,zi)(xi​,yi​,zi​):第 ii台监测设备的三维坐标,其中 xixi​是经度,yiyi​ 是纬度,zizi​ 是高程;
  • titi​:第 ii台监测设备接收到音爆的时间。

我们假设残骸产生的音爆是一个球面波,其传播速度为常数 vv。设残骸的位置为 (X,Y,Z)(X,Y,Z),音爆发生的时间为 TT,那么第 ii台监测设备接收到音爆的时间 titi​与残骸位置之间的关系可以表示为:

我们的目标是根据监测设备接收到音爆的时间 titi​和设备的位置信息 (xi,yi,zi)(xi​,yi​,zi​)来求解残骸的位置 (X,Y,Z)(X,Y,Z)和发生音爆的时间 TT。

为了确定残骸位置和时间,我们至少需要有与未知量个数相等的方程。对于每一台监测设备,我们都可以得到一个方程,因此需要至少 nn台监测设备。换句话说,至少需要布置 nn台监测设备才能够精确确定残骸的位置和时间。

接下来,我们可以使用数值方法(例如最小二乘法)来求解残骸的位置和时间。我们可以将上述方程

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