2018年中国研究生数学建模竞赛E题
作者:互联网
仔细研究历年研究生数学建模比赛出题的类型,就会发现,几乎年年在考有关飞行器,无人机这样的问题,因此,有必要好好将这一类题目做一个总结归纳。
2018年研究生数学建模E题目:《多无人机对组网雷达的协同干扰》
前言
18年E题目是有关多无人机协同干扰组网雷达的问题,光题目说明就有一两千字,题目确实比较复杂。
认真阅读上下文后,可以大致理解题设场景和基本要求。所有的问题都基于一个同源干扰的概念展开。
无人机如何干扰雷达?
要理解同源干扰,首先要理解一架无人机是如何干扰一台雷达的。
简单来说,就是雷达与无人机共线,无人机会通过反射信号使得雷达误以为在其延长线上会存在一个点,并将这个点当作检测到的敌机,该点称之为虚假目标点。“虚假”二字表明了这个点是干扰产生的。
如何骗过组网雷达?
在电子对抗领域,侦察敌机的入侵绝对不可能仅凭一台雷达来做判断。为了避免 “无人机-雷达” 这种一对一干扰造成误判,产生了同源检验技术。即在同一时刻,多架无人机分别干扰组网雷达中的某一台雷达,这样就会产生多个虚假目标点。假如这多个虚假目标点中,至少有三个是在同一个位置时,就断定这个点是一个真实的点,是由敌机产生的。这样就相当于骗过了组网雷达。
什么是虚假航迹点?
组网雷达每个时刻都会做同源干扰检测,如果在各个时刻,无人机机都可以骗过组网,产生对应的虚假目标点,那么这些虚假目标点就可以看作是由真实的敌机产生的飞行轨迹,亦即虚假航迹点。
无人机协同干扰怎么理解?
所谓的无人机协同干扰,就是给定一个虚假航迹(每个时刻下的空间坐标),要求结合雷达探测范围、无人机飞行限制条件(如飞行速度,飞行高度等),合理安排多架无人机飞行(每个时刻下应该飞到哪个空间位置),使它们在每个时刻下,都可以骗过组网雷达(即每个时刻的虚假航迹点都是可以通过同源检验的),这样就表示无人机通过协同干扰雷达,使得对方的组网雷达检测到有异常的敌机飞行轨迹,惊扰到对方,使之产生混乱,进而获得有利战机。
问题一的解答
分析后得到的一些结论
已知条件
对于问题一,首先分析已知条件:
- 给定20个航迹点的空间坐标,5 个雷达的坐标;
- 雷达的探测范围为150km;
- 无人机飞行高度只允许在 2000m ~ 2500m 高度范围内;
- 无人机飞行方式为匀速直线运动;
- 无人机的飞行速度在120km/h ~ 180km/h (即33.33m/s ~ 50m/s);
- 无人机之间的空间距离要保持在 100m以上。
问题场景演示
首先将雷达和航迹点画在一起,看一下大致的样子:
很明显,对于雷达探测范围150km这个条件,航迹点已经在其范围内,因此在本问不需要考虑。
根据无人机干扰雷达的原理,那么每个航迹点和每个雷达的连线在2000m~2500m高度的这两个平面所截取的线段就是无人机要完成干扰任务时的所有可能的点的集合。如图所示:
未完待续....
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