2025年智慧城市无人机城市灾害救援试题及答案

2025年智慧城市无人机城市灾害救援试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.2025年智慧城市灾害救援中，无人机搭载的多传感器融合系统核心目标是（）A.降低硬件成本B.提升复杂环境下的感知精度C.延长续航时间D.简化操作界面答案：B解析：多传感器融合（可见光、红外、毫米波雷达、激光雷达等）通过数据互补，解决单一传感器在烟雾、黑暗、雨雾等灾害环境中感知失效问题，核心目标是提升复杂场景下的环境感知精度。2.智慧城市应急指挥平台与无人机的通信链路需满足“端到端时延≤100ms”的要求，主要依赖（）技术实现A.4GLTEB.5GURLLC（超可靠低时延通信）C.Wi-Fi6D.卫星通信答案：B解析：5GURLLC（超可靠低时延通信）可实现空口时延≤1ms，结合边缘计算，端到端时延可控制在100ms内，满足无人机实时控制、高清图传及应急指令快速响应需求；4G时延通常为50-100ms但可靠性不足，卫星通信时延较高（≥200ms），Wi-Fi6覆盖范围有限。3.某城市发生地震后，无人机需快速构建受灾区域三维地图，优先选择的载荷是（）A.热成像仪B.多光谱相机C.激光雷达（LiDAR）D.气体检测仪答案：C解析：激光雷达通过发射激光脉冲并接收反射信号，可快速获取高精度三维点云数据，在地震废墟、建筑倒塌等场景中，能有效识别埋压点、塌陷区及潜在次生灾害风险（如倾斜建筑），构建厘米级精度的三维地图；热成像仪主要用于生命探测，多光谱相机侧重环境分析，气体检测仪用于危化品泄漏监测。4.2025年新型无人机采用“油电混动”动力系统，其主要优势是（）A.降低噪声污染B.提升抗电磁干扰能力C.延长续航时间至4小时以上D.减少维护成本答案：C解析：传统纯电动无人机续航多为30-60分钟，油电混动系统通过燃油发电机为电池供电，可将续航延长至4-8小时（视载荷而定），满足长时间灾情侦查、持续通信中继等需求；噪声污染反而可能增加，抗电磁干扰与动力系统无关，维护成本因结构复杂可能上升。5.在城市内涝救援中，无人机需向被困人员投送急救包，其自主投送精度需控制在（）范围内A.1米B.5米C.10米D.20米答案：A解析：2025年智慧城市无人机搭载视觉导航+RTK差分定位（实时动态载波相位差分技术），结合AI目标识别算法，可实现投送点厘米级定位，投送精度≤1米（极端风况下≤2米），确保急救包准确落至被困人员附近（如屋顶、窗台）。6.无人机与智慧城市“空天地一体化”应急网络的核心交互节点是（）A.地面基站B.低轨通信卫星C.车载移动指挥中心D.边缘计算网关答案：D解析：边缘计算网关部署于灾害现场附近（如消防车辆、临时指挥点），负责接收无人机实时数据（图传、传感器信息），进行本地化处理（目标识别、路径规划），并将关键信息（如生命体征、次生灾害风险）上传至云端指挥平台，减少云端计算压力及时延；卫星主要用于广域通信覆盖，地面基站可能因灾害损毁，车载指挥中心是终端应用节点。7.某化工园区发生泄漏事故，无人机需检测空气中有毒气体浓度，应优先选择（）传感器A.电化学气体传感器B.光学气体成像仪（OGI）C.半导体气体传感器D.催化燃烧式传感器答案：B解析：光学气体成像仪通过红外光谱分析，可远程（50-200米）实时可视化有毒气体（如甲烷、氨气、氯气）的扩散范围和浓度梯度，无需无人机贴近泄漏源，降低作业风险；电化学传感器需接触气体，半导体传感器选择性差，催化燃烧式主要用于可燃气体检测。8.无人机在火灾救援中执行“热斑追踪”任务时，关键技术是（）A.多光谱图像融合B.红外热成像动态阈值分割C.激光测距避障D.5G切片通信答案：B解析：热斑追踪需通过红外热成像识别高温区域（如未熄灭的火源、可能复燃的隐火），动态阈值分割算法可根据环境温度自适应调整阈值，区分火焰（>600℃）、高温物体（100-500℃）和常温区域，避免误判；多光谱融合侧重多维度分析，激光测距用于避障，5G切片保障通信。9.2025年智慧城市要求无人机具备“全自主集群作业”能力，其核心技术支撑是（）A.单机高精度导航B.集群间动态通信协议C.任务分配与冲突避免算法D.电池快速更换技术答案：C解析：全自主集群作业需解决多机任务分配（如侦查、投送、中继）、路径规划冲突（避免碰撞）、资源动态调整（某机故障时任务重分配），核心是基于多智能体强化学习的任务分配与冲突避免算法；单机导航是基础，通信协议保障信息交互，电池技术影响续航但非自主作业核心。10.在地震引发的滑坡灾害中，无人机需预警次生灾害，重点监测的指标是（）A.地表位移速率B.空气湿度C.土壤pH值D.噪音分贝答案：A解析：滑坡次生灾害的关键预警指标是地表位移速率（通过激光雷达或InSAR差分干涉测量），当位移速率超过阈值（如5cm/小时）时，可预判滑坡风险；湿度、pH值、噪音与滑坡直接关联度低。二、填空题（每空2分，共20分）1.2025年智慧城市无人机灾害救援的“三要素”是______、______、______。答案：智能感知、快速响应、协同作业2.无人机在灾害现场构建的“通信中继网络”需覆盖______频段，以兼容救援人员手持终端（如公网对讲机、卫星电话）的通信需求。答案：300MHz-6GHz（或“多频段”）3.为应对城市高楼密集区的信号遮挡问题，无人机需采用______天线技术，实现非视距（NLOS）通信。答案：相控阵（或“智能波束赋形”）4.数字孪生技术在无人机救援中的应用场景包括______、______、______。答案：灾情预演、实时救援模拟、复盘优化5.2025年新型无人机的抗风等级需达到______级（10分钟平均风速），以应对台风等极端天气。答案：8（或“≥17.2m/s”）三、简答题（每题10分，共40分）1.简述2025年智慧城市无人机在地震救援中的典型作业流程。答案：（1）第一阶段（0-1小时）：快速侦查。无人机集群（固定翼+旋翼）从应急机场起飞，通过5G/卫星通信接入指挥平台，利用LiDAR+可见光相机获取灾区三维地图，标记倒塌建筑、道路阻断点、可能的生命迹象（热成像目标）。（2）第二阶段（1-3小时）：精准定位。对重点区域（如医院、居民楼）进行低空详查，搭载生命探测雷达（可穿透3米废墟）识别埋压人员位置，将坐标（精度≤0.5米）同步至救援队伍。（3）第三阶段（3小时后）：支援保障。部分无人机转为通信中继，保障救援现场与指挥中心的实时联络；部分执行物资投送（急救包、卫星电话），通过视觉引导实现精准投放；同时持续监测次生灾害（如倾斜建筑、余震引发的滑坡），实时预警。2.对比分析多旋翼无人机与固定翼无人机在城市灾害救援中的适用场景。答案：多旋翼无人机（如四轴、六轴）：垂直起降，灵活悬停，适合复杂地形（如狭窄街道、高楼间）的近距离侦查、生命探测、精准投送，最大作业半径通常≤10公里，续航30-90分钟（油电混动可达2小时），载荷≤10kg。固定翼无人机：飞行速度快（80-200km/h），续航长（4-12小时），作业半径≥50公里，适合大范围灾情普查（如地震、洪灾覆盖区域的整体评估）、通信中继（高空覆盖），但需跑道或弹射起飞，无法悬停，对复杂城市环境（如高楼密集区）的适应性差。3.说明AI算法在无人机灾害救援中的核心应用方向。答案：（1）目标识别：通过卷积神经网络（CNN）对可见光/红外图像进行实时分析，识别生命迹象（人体轮廓、热辐射特征）、危化品泄漏（气体云形态）、次生灾害隐患（倾斜建筑、裂缝）。（2）路径规划：基于A算法或强化学习，结合实时障碍物数据（LiDAR点云）和任务优先级（如优先侦查学校、医院），提供避障最优路径。（3）多机协同：多智能体强化学习（MARL）算法实现集群任务分配（如1号机侦查、2号机投送、3号机中继），动态调整以应对单机故障或任务变更。（4）数据融合：贝叶斯滤波或深度学习模型融合多传感器数据（可见光、红外、气体浓度、位移监测），提升环境感知可信度。4.列举2025年智慧城市无人机灾害救援的三大技术挑战及应对策略。答案：（1）复杂环境适应性：城市高楼、树木、电磁干扰可能导致信号中断或传感器失效。应对策略：采用多模导航（GPS+视觉+惯性导航）、抗干扰通信（跳频技术+5G切片）、冗余传感器设计（主/备LiDAR）。（2）长续航与大载荷矛盾：救援需同时搭载多种传感器（如LiDAR、热成像仪、气体检测仪）和物资，对动力系统要求高。应对策略：开发轻量化复合材料（如碳纤维+纳米涂层）、推广油电混动/氢燃料电池技术、优化载荷管理（任务模块化，按需搭载）。（3）人机协同效率：救援人员需快速理解无人机回传的海量数据（如三维地图、热成像视频）。应对策略：开发智能交互界面（AR眼镜实时叠加标注）、AI自动提供简报（如“重点救援区域：XX路3号居民楼2单元，发现5处生命迹象”）、建立标准化数据接口（与消防、医疗系统平台无缝对接）。四、案例分析题（每题10分，共20分）案例1：2025年7月，某市因短时强降雨引发内涝，部分低洼社区（约2平方公里）被淹，水深1-3米，50余名居民被困屋顶，通信中断。假设你是应急指挥中心技术负责人，需调度无人机执行救援任务。问题：（1）需配置哪些类型的无人机及载荷？（2）如何规划无人机的作业流程？答案：（1）无人机类型及载荷：①侦察无人机（多旋翼）：搭载4K可见光相机（实时图传）、热成像仪（识别屋顶被困人员）、RTK定位模块（精准定位）。②通信中继无人机（固定翼或垂起固定翼）：搭载多频段通信中继设备（覆盖300MHz-6GHz），高空（200-500米）建立临时通信网，恢复被困人员手机信号及救援队伍对讲机联络。③投送无人机（多旋翼，大载荷型）：搭载防水急救包（含饮用水、药品、救生衣），配备机械抓手或投送舱（防落水），支持视觉引导精准投放（精度≤1米）。（2）作业流程：①0-10分钟：侦察无人机从最近应急点（如消防支队）起飞，以5米/秒速度扫描淹没区域，热成像仪识别屋顶热信号（人体体温36-37℃），标记被困位置（如“坐标A：30°15′N,120°20′E，5人；坐标B：30°14′N,120°21′E，8人”），实时回传指挥中心。②10-20分钟：通信中继无人机起飞至300米高度，启动中继功能，向被困区域广播“保持冷静，救援即将到达”语音提示，并接收被困人员手机定位（通过信号强度三角定位），修正侦察无人机的热成像定位结果。③20-60分钟：投送无人机按优先级（老人、儿童集中区域优先）依次投送急救包，每次投送前通过可见光相机确认目标位置无障碍物（如树枝、凸起物），投送后通过热成像仪观察被困人员是否成功获取物资。④60分钟后：持续监测水位变化（通过无人机可见光视频分析水位线上升速率），若水位超过屋顶高度（如≥3米），协调消防舟艇或直升机进行转移，无人机同步引导舟艇路径（避开暗桩、电线）。案例2：某城市化工园区发生爆炸，引发苯泄漏（有毒，易燃），周边2公里范围需紧急疏散。无人机需配合完成泄漏源定位、扩散监测及疏散引导任务。问题：（1）无人机需搭载哪些专用传感器？（2）如何通过多源数据融合辅助决策？答案：（1）专用传感器：①光学气体成像仪（OGI）：通过红外光谱识别苯分子（特征吸收波长3.3μm），可视化泄漏源位置及扩散云团边界。②电化学气体传感器：近距离（≤50米）测量苯浓度（精度±5ppm），验证OGI的远程监测结果。③气象传感器：测量风速、风向、温度（影响气体扩散速率）。④可见光相机：记录现场画面（如燃烧情况、人员滞留区域）。（2）多源数据融合辅助决策：①空间融合：将OGI的气体云团轮廓（二维平面）与LiDAR的三维地形数据叠加，模拟气体在建筑物间的扩散路径（如沿街道峡谷聚集），预