无人机技术与应用考试试题含完整答案（历年真题）

无人机技术与应用考试试题含完整答案（历年真题）一、单项选择题（每题2分，共30分）1.在固定翼无人机纵向静稳定性分析中，若重心前移，则下列参数变化正确的是A.静稳定裕度减小，操纵杆力减小B.静稳定裕度增大，操纵杆力增大C.静稳定裕度增大，操纵杆力减小D.静稳定裕度减小，操纵杆力增大答案：B解析：重心前移使气动中心与重心距离增大，静稳定裕度（SM）增大；同时升降舵需产生更大下偏角以平衡，铰链力矩增大，操纵杆力随之增大。2.某四旋翼无人机在悬停时，电机1、3转速同步增加2%，电机2、4转速不变，机体将A.向前平移B.向后平移C.向左滚转并向前平移D.向右滚转并向后平移答案：A解析：四旋翼前进运动需降低后桨转速或提高前桨转速。1、3为前桨，升力增大→机头抬升→机体前倾→产生水平分力→向前平移。3.采用RTK差分定位时，基站与移动站之间最大有效作业距离主要受哪项因素限制A.电离层延迟空间相关性B.接收机钟差C.多路径效应D.接收机噪声答案：A解析：电离层延迟空间相关半径约10–20km，超出后差分残差迅速增大，固定解可靠性下降。4.在Pixhawk系统中，若将参数MPC_XY_CRUISE设为20m/s，而实际水平飞行仅能到15m/s，最可能原因是A.电池电压过低触发保护B.水平速度I项饱和C.最大倾角限制D.GPS信号弱答案：C解析：巡航速度由最大倾角（MPC_MAN_TILT_MAX）与最大油门综合决定，倾角不足时水平分力受限，速度无法达到设定值。5.某型电动固定翼无人机翼载荷35kg/m²，展弦比8，若升力系数斜率a=0.09/°，则失速速度提高10%时，所需升力系数约A.1.32B.1.21C.1.10D.0.99答案：B解析：失速速度V_s∝√(W/S·1/C_Lmax)。速度提高10%，动压增大21%，为维持升力=重力，C_Lmax需下降约1/1.21≈0.826，即原C_Lmax=1.46，新C_L=1.46/1.21≈1.21。6.下列关于LiDAR与摄影测量生成DEM的对比，错误的是A.LiDAR可穿透植被获取地面点B.摄影测量需纹理信息，LiDAR无需C.LiDAR点云密度与飞行高度无关D.摄影测量水平精度通常优于LiDAR答案：C解析：LiDAR点密度=激光频率×扫描频率/地速×高度⁻¹，高度升高密度下降。7.在无人机编队飞行中，采用“leader–follower”策略，若follower采用PID控制相对距离，其D项主要抑制A.通信延迟导致的相位滞后B.外部风扰C.leader机动引起的快速相对速度变化D.GPS漂移答案：C解析：D项对相对速度变化率敏感，可提前抑制leader加速造成的超调。8.某多旋翼电池6S5000mAh30C，最大持续电流为A.30AB.50AC.150AD.300A答案：C解析：持续电流=容量×C值=5Ah×30=150A。9.固定翼无人机采用双发推力线外倾5°，若左发失效，为保持航向不变，飞行员应A.向左压杆并蹬左舵B.向右压杆并蹬右舵C.仅蹬右舵D.仅向左压杆答案：B解析：左发失效→偏航力矩向右→需蹬右舵产生左偏航力矩；外倾推力线产生左滚转力矩→需向右压杆抵消。10.在毫米波雷达避障中，若采用FMCW体制，目标距离R与差频f_b关系为A.R=cf_b/(2B)B.R=cf_b/(4B)C.R=2B/(cf_b)D.R=cf_b/B答案：A解析：FMCW距离公式R=cf_b/(2B)，其中B为调频带宽。11.某型无人机使用AES-256加密链路，地面站每200ms发送一次心跳包，若密钥在飞行中动态更新，则最适合的密钥分发机制是A.预共享密钥池B.Diffie–Hellman临时密钥交换C.数字证书+PKID.量子密钥分发答案：B解析：DH可在已建立通道基础上快速生成临时会话密钥，计算量小，适合实时性高的无人机链路。12.在农业多光谱遥感中，NDVI计算公式为A.(NIR+Red)/(NIR-Red)B.(NIR-Red)/(NIR+Red)C.(Green-Red)/(Green+Red)D.(Red-NIR)/(NIR+Red)答案：B解析：NDVI=(ρ_NIR-ρ_Red)/(ρ_NIR+ρ_Red)。13.采用光流法进行室内定位时，若地面纹理稀疏，最可能导致A.尺度漂移B.姿态角误差C.位置漂移D.高度突变答案：C解析：光流依赖特征点追踪，纹理稀疏→特征点少→速度估计不准→积分后位置漂移。14.某固定翼无人机设计巡航升阻比为12，若燃油重量占起飞重量30%，理论最大航程与升阻比关系为A.与升阻比平方成正比B.与升阻比成正比C.与升阻比平方根成正比D.无关答案：B解析：Breguet航程公式R=(L/D)·(V/c)·ln(W_i/W_f)，升阻比线性影响航程。15.在无人机电磁兼容性测试中，辐射发射RE102主要考核频段为A.10Hz–50kHzB.10kHz–18GHzC.30MHz–1GHzD.1GHz–40GHz答案：B解析：GJB151BRE102覆盖10kHz–18GHz。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）16.下列哪些措施可有效抑制多旋翼无人机“桨叶挥舞”导致的振动A.采用高刚性碳纤维桨B.增加桨叶负扭转C.在桨毂加入黏弹阻尼器D.提高电机PWM频率E.采用三叶桨答案：ACE解析：高刚性桨减小挥舞幅；黏弹阻尼吸收挥舞能量；三叶桨对称性高，可抵消部分周期挥舞力矩。负扭转降低升力分布不均，但对挥舞抑制有限；PWM频率与电机扭矩脉动有关，与挥舞无直接关联。17.关于无人机冰型传感器，下列说法正确的是A.压电谐振式传感器通过频率变化检测结冰B.光学散射法易受太阳光干扰C.电容式传感器对霜敏感但对明冰不敏感D.热平衡法需额外加热功耗E.毫米波雷达可穿透冰层测厚度答案：ABDE解析：电容式对明冰同样敏感，故C错误。18.影响激光雷达测距精度的系统误差包括A.计时抖动B.光束发散角C.接收电路带宽D.目标表面倾斜角E.大气折射率波动答案：ABC解析：D、E为外部因素，非系统误差。19.在无人机集群协同搜索任务中，采用“拍卖算法”分配目标点，其优点有A.可扩展性强B.通信开销低C.可处理动态目标D.全局最优E.实时性高答案：ACE解析：拍卖为分布式算法，通信量随节点增加而上升，非低开销；只能保证局部最优。20.下列关于氢燃料电池无人机的描述，正确的是A.比能量高于锂电B.低温性能优于柴油C.输出功率密度高D.需配套高压储氢瓶E.水平起降无人机续航可提升2–3倍答案：ADE解析：燃料电池功率密度低于锂电，低温启动困难，B、C错误。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）21.对于同一架固定翼无人机，在相同迎角下，高度增加1000m，升力系数不变。答案：√解析：升力系数仅与翼型、迎角、Re有关，与高度无关。22.多旋翼无人机在电池电量低于10%时，继续满油门爬升会导致电调过压保护。答案：×解析：低电量时电池内阻增大，满油门拉低电压，易触发低压保护而非过压。23.采用SRTM3（90m）DEM进行航线规划时，可完全避免撞山风险。答案：×解析：SRTM3水平与垂直误差可达±16m，存在撞山隐患。24.在Pix4D中，若“关键图像”选项关闭，生成的点云密度会下降。答案：√解析：关闭后软件减少冗余影像，匹配点数下降，点云稀疏。25.毫米波雷达的波长越短，穿透雨雾能力越强。答案：×解析：短波长（如94GHz）衰减系数大，穿透能力弱于35GHz。26.无人机使用SBAS校正后，水平定位误差可降至1m以内。答案：√解析：SBAS（WAAS/EGNOS）典型精度0.5–1m。27.在固定翼设计中，采用翼梢小翼可降低诱导阻力但会增加摩擦阻力。答案：√解析：小翼增加浸润面积，摩擦阻力略增。28.多旋翼电机KV值越高，同等电压下输出扭矩越大。答案：×解析：KV高→匝数少→扭矩常数小→扭矩低。29.无人机链路采用OFDM调制，其峰均功率比（PAPR）高于FSK。答案：√解析：OFDM多载波叠加导致PAPR高。30.在AgisoftMetashape中，若影像EXIF无GPS信息，仍可通过纯特征匹配完成空三，但需至少3个地面控制点。答案：√解析：无GPS时需GCP提供绝对约束，3点为最小配置。四、填空题（每空2分，共20分）31.某型固定翼无人机翼面积0.8m²，展弦比10，则翼展为________m。答案：√(10×0.8)=2.83m32.多旋翼无人机电机效率η=75%，螺旋桨效率η_p=65%，则动力系统总效率为________%。答案：0.75×0.65=48.75%33.在摄影测量中，若影像地面分辨率为3cm，则按照“1/3像素”高程精度经验，高程精度约________cm。答案：3×3=9cm34.某LiDAR激光脉冲宽度4ns，则理论距离分辨率为________cm。答案：ΔR=c·τ/2=0.6m=60cm35.若固定翼无人机最小失速速度8m/s，设计安全系数1.2，则起飞离地速度为________m/s。答案：8×1.2=9.6m/s36.采用2.4GHz频段的无线电，在自由空间下，传输距离增加一倍，接收功率下降________dB。答案：20log10(2)=6dB37.某六旋翼无人机单桨最大推力12N，总起飞重量68N，则最大推重比为________。答案：6×12/68=1.0638.在Pixhawk中，参数EK2_ALT_SOURCE=1表示主高度源为________。答案：GPS39.氢燃料电池系统比能量600Wh/kg，锂电池200Wh/kg，则同等能量下氢燃料系统重量减轻________%。答案：(1–200/600)=66.7%40.若某型无人机采用前缘缝翼，缝翼放下后，失速迎角将________（增大/减小）。答案：增大五、简答题（每题8分，共24分）41.简述多旋翼无人机“地面效应”对悬停电流的影响机理，并给出实验验证思路。答案：地面效应使桨盘下方动压升高，等效诱导速度减小，所需功率P=T·(v_i+v_0)/2下降，电流减小。实验：在同一高度栅格（0.1–2m）悬停，记录电调电流、高度传感器数据；拟合曲线，可观察到0.5–1m区间电流下降10–15%。控制变量：电池电压、环境温度、桨叶型号保持一致。42.说明激光雷达“多回波”技术在森林测绘中的作用，并给出点云分类流程。答案：多回波记录同一脉冲的首次、中间、末次返回，可区分树冠、枝条、地面。流程：1）读取LAS文件，提取回波号；2）首次回波多为树冠，末次回波含地面；3）基于布料模拟滤波（CSF）分离地面与非地面；4）对非地面点采用欧氏聚类分割单木；5）计算树高=首次高程–地面高程；6）输出CHM、DEM、DSM。43.固定翼无人机采用“鸭式布局”有何优缺点？答案：优点：1）鸭翼产生正升力，配平阻力小；2）失速时鸭翼先失速，机头下俯，自然失速恢复；3）重心后移，结构重量减轻。缺点：1）气动耦合复杂，飞控设计难；2）鸭翼下洗影响主翼，升力线斜率降低；3）纵向静稳定度低，需增稳系统；4）前翼增加浸润面积，摩擦阻力略增。六、计算题（共31分）44.（10分）某型电动固定翼无人机参数：翼面积S=0.96m²，质量m=4.8kg，巡航速度V=18m/s，升阻比L/D=14，螺旋桨推进效率η_p=0.75，电池能量E=1.35MJ（6S10Ah25C）。忽略爬升与机动耗能，求理论最大巡航时间。答案：需用功率P=mgV/(L/D)=4.8×9.81×18/14=60.5W电功率P_e=P/η_p=80.7W时间t=E/P_e=1.35×10⁶/80.7=16.7×10³s=4.64h45.（10分）某五旋翼无人机单桨叶质量0.12kg，桨叶长度0.25m，转速3000rpm，若一片桨叶在0.3s内完全断裂，求剩余机体获得的反扭矩角加速度。（机体转动惯量I_z=0.18kg·m²，忽略气动力）答案：断裂桨角动量L=I_b·ω，I_b=1/3ml²=0.12×0.25²/3=0.0025kg·m²ω=3000×2π/60=314rad/sL=0.0025×314=0.785kg·m²/s由角动量守恒，机体获得反向角动量，在Δt=0.3s内平均扭矩τ=L/Δt=2.62N·m角加速度α=τ/I_z=2.62/0.18=14.5rad/s²46.（11分）某航测项目要求地面分辨率5cm，相机像素6000×4000，像元尺寸3.9µm，焦距28mm，航向重叠80%，旁向重叠70%，测区长8km、宽5km，平均海拔200m，无人机巡航速度20m/s，求：（1）相对航高；（2）单像元对应地面尺寸；（3）航线间隔与曝光间隔；（4）总相片数；（5）飞行时间。答案：（1）H=f·GSD/pixel_size=0.028×0.05/3.9e-6=359m，相对航高=359–200=159m（2）已给5cm（3）旁向重叠70%→航线间隔=像幅宽×(1–0.7)=6000×0.05×0.3=90m航向重叠80%→曝光间隔=像幅长×(1–0.8)/V=6000×0.05×0.2/20=3m→时间间隔=3/20=0.15s（4）航线数=5000/90=55.6→56条每航线相片=8000/(3)=2667张总相片=56×2667≈1.49×10⁵张（5）飞行时间=8000/20=400s=6.67min（单航线），总时间=56×(400+转弯30s)=56×430=24080s≈6.7h七、综合设计题（20分）4