无人机技术与应用考试试题及完整答案【夺冠系列】

无人机技术与应用考试试题及完整答案【夺冠系列】一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某型四旋翼无人机在悬停状态下，四个电机转速分别为：n₁=5200r/min，n₂=5180r/min，n₃=5220r/min，n₄=5190r/min。若电机KV值统一为980rpm/V，电池端电压16.8V，忽略电调损耗，此时整机总电流最接近下列哪一数值？A.18.7A  B.22.4A  C.25.9A  D.29.1A答案：B解析：悬停时总拉力等于重力，先求平均转速n̄=(5200+5180+5220+5190)/4=5197.5r/min。单电机拉力T与转速平方成正比，T=k·n²。四机总拉力4T=mg，故k=mg/(4n̄²)。电流I与总功率P成正比，P=4·(U·I_motor)，而I_motor又与转速n̄成正比（KV定义）。代入m=1.8kg，g=9.8m/s²，计算得I≈22.4A。2.在RTK固定解状态下，无人机水平定位精度主要受下列哪项误差源限制？A.星历误差  B.多路径效应  C.电离层延迟  D.接收机钟差答案：B解析：RTK已消除大部分公共误差，多路径为残余主导项。3.某激光雷达单线点云密度为180pts/m²，飞行高度40m，航带宽度50m，飞机地速12m/s，若要求点云旁向重叠度≥60%，则最小旁向间距为：A.20m  B.25m  C.30m  D.35m答案：A解析：旁向重叠η=1−d/W，d为间距，W为航带宽度。η≥0.6⇒d≤0.4W=20m。4.下列关于锂硫电池在无人机动力应用中的说法，正确的是：A.能量密度低于LiCoO₂  B.循环寿命通常高于500次  C.放电平台平稳  D.自放电率极低答案：B解析：锂硫理论比能量2600Wh/kg，实际>400Wh/kg，高于LiCoO₂；循环寿命已突破500次；平台不平稳；自放电较高。5.在Pixhawk4飞控中，若EKF2的磁罗盘innovations3σ门限连续超限，系统自动执行的故障安全动作是：A.切换至定高模式  B.进入自旋等待  C.切换至姿态模式  D.触发Land模式答案：C解析：磁罗盘失效后EKF2降级，自动回退到无航向修正的姿态模式。6.某型垂直起降固定翼无人机在转换阶段出现“尾冲”现象，最可能的原因是：A.前拉电机功率不足  B.垂尾面积过大  C.转换空速高于设计值  D.升降舵舵机反向答案：A解析：尾冲即机头上仰，因前拉推力不足导致机翼失速。7.在光学影像三维重建中，下列哪种空三平差方法对弱纹理区域最鲁棒？A.增量式SfM  B.全局式SfM  C.混合式SfM  D.LSD-SLAM答案：C解析：混合式结合增量与全局，先全局粗配准再增量精修，对弱纹理更稳。8.某植保无人机喷幅4.5m，作业速度5m/s，药液流量2.4L/min，亩喷量最接近：A.0.8L  B.1.1L  C.1.4L  D.1.7L答案：B解析：亩=666.7m²，每秒喷洒面积=4.5×5=22.5m²，喷量=2.4/22.5×666.7/60≈1.1L。9.在Mavlink协议中，用于请求飞控上传全部参数的命令是：A.PARAM_REQUEST_LIST  B.PARAM_SET  C.COMMAND_LONG  D.MISSION_REQUEST_LIST答案：A10.下列关于毫米波雷达在无人机避障中的局限，描述错误的是：A.对电线类目标探测能力弱  B.雨雾天气衰减大  C.无法测速  D.角分辨率低答案：C解析：毫米波通过多普勒可测速。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.下列哪些措施可有效抑制多旋翼无人机“果冻效应”？A.降低快门速度  B.使用三轴云台  C.增加桨叶刚度  D.采用橡胶减震球答案：BCD解析：果冻由高频振动导致，需减振与刚度匹配；降快门反而加重。12.关于无人机5G通信链路，以下说法正确的是：A.3GPPR17已支持无人机接入身份识别  B.5G空口时延可低于10ms  C.700MHz频段绕射能力优于2.6GHz  D.5G网络可实时提供厘米级定位答案：ABC解析：厘米级需RTK，非5G原生。13.在激光雷达SLAM中，可能产生“回环检测假阳性”的原因包括：A.长廊道重复纹理  B.动态车辆遮挡  C.激光雷达视场角过小  D.点云稀疏答案：ABD14.下列属于《民用无人机驾驶员管理规定》中“分类等级”的有：A.Ⅲ类  B.Ⅳ类  C.Ⅺ类  D.Ⅻ类答案：ABCD15.在红外热像巡检中，影响测温精度的因素有：A.大气透射率  B.目标发射率  C.背景温度  D.探测器NETD答案：ABCD三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.无人机采用前掠翼布局的主要目的是减小波阻。  ×17.在Pixhawk中，设置BRD_PWM_COUNT参数可改变GPIO引脚功能。  √18.光学影像DOM的平面精度一定高于DSM。  ×19.锂聚合物电池在0℃环境下放电容量会下降约20%。  √20.毫米波雷达的波长越短，穿透雨雾能力越强。  ×21.在AgisoftMetashape中，取消“自适应相机模型拟合”会降低空三精度。  √22.无人机进行航测时，地面采样距离GSD与飞行高度成反比。  ×23.采用双天线测向的无人机，基线长度越长，航向精度越高。  √24.在Mavlink2中，扩展消息ID最大可支持到16383。  √25.多旋翼无人机在风洞中测试时，需将机体倾斜角固定为0°以测得最大拉力。  ×四、填空题（每空2分，共20分）26.某型电机在25V电压下测得空载电流0.8A，空载转速7200r/min，其KV值为________。答案：288rpm/V解析：KV=7200/25=288。27.在摄影测量中，若像片主距f=35mm，像元尺寸4.2µm，则影像的“像片比例尺”近似为1:________（飞行高度200m）。答案：5714解析：比例尺=f/H=0.035/200=1:5714。28.按照中国民航规定，空机重量>________kg的无人机需安装电子围栏。答案：25029.在ArduPilot中，参数________控制自动降落时的下降速度。答案：LAND_SPEED30.激光雷达测距方程中，接收功率与目标距离的________次方成反比。答案：二31.某电池标称容量5Ah，在25C倍率下持续放电，理论电流为________A。答案：12532.在OpenCV中，使用________函数可进行亚像素级角点refine。答案：cornerSubPix33.无人机进行倾斜摄影时，一般要求航向重叠度不低于________%，旁向不低于________%。答案：80；6034.按照ITU-RM.2083建议，5GURLLC场景下空口可靠性需达到________%。答案：99.99935.在PX4中，________模块负责将遥控器原始信号转换为uORB话题。答案：rc_input五、简答题（每题8分，共24分）36.简述多旋翼无人机“动力裕度”定义，并给出工程上计算最小悬停推重比的步骤。答案：动力裕度指最大可用推力与悬停所需推力之比。步骤：1)测得单电机在全油门拉力T_max；2)计算总拉力ΣT_max=N·T_max；3)测得整机重量W=mg；4)最小推重比=ΣT_max/W；5)工程上要求裕度≥2.2（含风载、机动、老化），即推重比≥2.2。37.说明激光雷达“多回波”技术在植被穿透中的应用原理，并给出第一回波与末次回波在DEM/DSM提取中的差异。答案：激光脉冲遇到植被叶片产生首次回波，剩余能量继续下行至地面产生末次回波。第一回波形成DSM（含植被高），末次回波经滤波后生成DEM（裸地高），二者相减得植被高度模型CHM。38.阐述基于视觉的无人机自主降落“AprilTag”方案的关键技术环节。答案：1)地面布置已知尺寸AprilTag阵列；2)机载相机实时检测tagID与角点；3)PnP解算得相对位姿；4)EKF融合IMU与视觉位姿；5)生成降落轨迹，PID控制下降；6)近地时切换光流+TOF精修，确保<10cm误差触地。六、计算题（共31分）39.（10分）某固定翼无人机翼展2.4m，平均气动弦长0.32m，起飞重量12kg，设计升限4000m，空气密度ρ=0.819kg/m³，升力系数CL=1.2，求最小平飞速度。答案：由L=W=½ρV²SCL，S=2.4×0.32=0.768m²，得V_min=√(2W/(ρSCL))=√(2×12×9.81/(0.819×0.768×1.2))=15.7m/s。40.（10分）某多旋翼六轴无人机单桨直径18inch，桨叶数2，实测悬停单桨拉力3.2N，电机效率η_m=88%，电调效率η_e=97%，电池电压24V，求整机悬停功耗。答案：单桨机械功率P_mech=T·v_i，v_i=√(T/(2ρA))，A=π(0.2286)²=0.164m²，v_i=3.13m/s，P_mech=3.2×3.13=10W；六桨总机械60W；电机输入68.2W；电调输出70.3W；电池输出70.3W；电流I=70.3/24=2.93A；总功耗70.3W。41.（11分）某航测项目测区面积12km²，要求GSD=5cm，航向重叠80%，旁向重叠70%，相机像素8000×6000，像元尺寸3.76µm，主距28mm，求：(1)飞行高度；(2)单像片地面覆盖面积；(3)所需像片总数。答案：(1)H=f·GSD/像元=0.028×0.05/3.76e-6=372m；(2)像幅尺寸=8000×3.76µm=30.08mm×22.56mm，地面宽W=H·w/f=372×0.03008/0.028=400m，L=372×0.02256/0.028=300m，单像面积=400×300=0.12km²；(3)有效面积=0.12×(1−0.8)(1−0.7)=0.12×0.06=0.0072km²，理论条带数=12/(0.12×0.3)=333条，每条约幅=0.3km，每条约像片=0.3/(0.2×0.3)=5张，总像片≈333×5=1665张，考虑边角冗余取1700张。七、综合设计题（20分）42.某山区110kV输电线路全长48km，横跨海拔400–1600m，最大档距800m，导线型号LGJ-240，要求无人机在雨雾天气下完成精细化巡检，检测销钉缺失、绝缘子自爆、导线断股三类缺陷，定位误差≤0.3m，漏检率<1%。请给出：(1)平台与传感器选型；(2)通信链路方案；(3)航线规划策略；(4)缺陷识别算法流程；(5)风险评估与应急措施。答案：(1)平台：六旋翼，防水等级IP55，轴距850mm，最大起飞重量25kg，续航45min；传感器：可见光4/3CMOS20MP，红外640×51230Hz，激光雷达32线，毫米波雷达77GHz，RTK+PPK双频。(2)通信：5GSA700MHz+2.6GHz双链路，机载5GCPE，地面微波1.4GHz备份，MESH自组网中继塔。(3)航线：双塔双侧“8”字环绕，相对导线水平距离15m，垂直距离10m，速度3m/s，红外与可见光同步触发，激光雷达扫描线垂直线路，旁向重叠40%。(4