无人机技术与应用考试试题带答案

无人机技术与应用考试试题带答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在固定翼无人机纵向静稳定性设计中，若重心前移，则：A.静稳定性减弱，操纵灵敏度提高B.静稳定性增强，操纵灵敏度降低C.静稳定性不变，诱导阻力减小D.静稳定性增强，诱导阻力增大答案：B解析：重心前移使气动中心与重心距离增大，纵向恢复力矩增强，静稳定性提高；同时升降舵所需偏转角增大，操纵灵敏度下降。2.多旋翼无人机在悬停状态下，电机转速突然整体下降5%，最可能导致：A.电池内阻骤降B.螺旋桨雷诺数升高C.总拉力系数减小，飞行器开始下降D.陀螺仪零偏被补偿答案：C解析：转速下降→螺旋桨动压减小→拉力与转速平方成正比，总拉力不足，飞行器无法维持悬停高度。3.RTK差分定位中，基站向移动站发送的改正数据最核心的是：A.卫星仰角B.载波相位观测值C.卫星钟差模型D.电离层延迟图答案：B解析：RTK利用载波相位差分实现厘米级定位，基站将自身观测到的载波相位实时播发给移动站做双差解算。4.某型电动无人机最大起飞重量25kg，采用6S22000mAh锂聚合物电池，若悬停时功率密度为180W/kg，则悬停时间最接近：A.8minB.12minC.18minD.25min答案：C解析：可用能量=22Ah×25.2V(6S满电)=554Wh；悬停功率=180W/kg×25kg=4500W；时间=554/4500×60≈7.4min，考虑80%放电深度，≈18min。5.在无人机激光雷达测绘中，若扫描频率从100kHz提升至200kHz，而飞行速度不变，则点云密度：A.沿航迹方向减半，垂直航迹方向加倍B.沿航迹方向加倍，垂直航迹方向不变C.沿航迹方向不变，垂直航迹方向加倍D.沿航迹方向加倍，垂直航迹方向减半答案：B解析：扫描频率提升→每秒激光点数加倍；飞行速度不变→沿航迹间距减半，密度加倍；垂直航迹由扫描镜摆动决定，与频率无关。6.下列关于无人机编队飞行“一致性算法”的描述，正确的是：A.仅需位置一致，无需速度一致B.基于局部邻居信息即可实现全局同步C.通信拓扑必须全连接D.算法收敛速度与节点数无关答案：B解析：一致性算法利用图论邻接矩阵，通过局部信息交换即可使全网状态渐近收敛到同一值，无需全局通信。7.在红外热成像巡检中，为了准确测量光伏板温度，需首先进行：A.反射温度补偿B.增益校正C.非均匀性校正（NUC）D.帧间差分答案：C解析：红外焦平面阵列存在像素响应不一致，需通过挡板或快门实时进行NUC，消除固定图案噪声，保证测温精度。8.某型垂直起降固定翼无人机在转换阶段出现“掉高”现象，最可能的原因是：A.前飞速度低于最小转换速度B.螺旋桨桨距角过大C.副翼中立位置未校准D.GPS卫星数不足答案：A解析：转换阶段需达到临界空速方可由旋翼模式安全过渡至固定翼模式；低于该速度，机翼无法产生足够升力，导致掉高。9.在Pixhawk飞控中，IMU数据经过互补滤波后的主要作用是：A.消除陀螺仪随机游走B.融合GPS观测C.抑制加速度计高频噪声D.估计陀螺仪零偏答案：C解析：互补滤波利用陀螺仪高频可信、加速度计低频可信的特性，将两者融合，抑制加速度计震动噪声，提高姿态精度。10.依据中国民航《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》，最大起飞重量大于多少克的无人机必须进行实名登记：A.150gB.250gC.500gD.1000g答案：B解析：自2017年6月1日起，最大起飞重量≥250g的民用无人机须在“无人机实名登记系统”完成登记。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降低多旋翼无人机飞行噪声：A.采用大直径低桨距螺旋桨B.增加电机极对数C.优化螺旋桨尖端后掠形状D.提高电池电压E.在桨尖引入锯齿尾缘答案：A、C、E解析：大直径低桨距可降低桨尖速度；后掠与锯齿尾缘可破碎涡流，降低宽带噪声；增加极对数与电压对噪声无直接抑制。12.关于无人机遥感影像空三加密，以下说法正确的有：A.需要至少3个地面控制点B.可采用SIFT算法进行特征匹配C.区域网平差可消除系统误差D.POS数据可完全替代控制点E.自检校参数可补偿相机畸变答案：A、B、C、E解析：POS数据虽提供外方位元素初值，但仍有漂移，需少量控制点约束；自检校平差引入附加参数补偿系统误差。13.在无人机物流配送中，以下哪些因素会显著影响能量消耗：A.货箱迎风面积B.起降次数C.电池放电倍率D.地面站射频功率E.螺旋桨数量答案：A、B、C解析：迎风面积增加→诱导阻力增大；多次起降需额外爬升能量；高倍率放电降低电池能量效率；地面站射频功率与机载能耗无关；螺旋桨数量本身不直接决定能耗。14.下列属于无人机应急通信常用频段的有：A.1430–1444MHzB.840.5–845MHzC.2400–2483.5MHzD.5725–5850MHzE.27MHz答案：A、B、C、D解析：27MHz为老旧遥控频段，带宽窄、干扰大，不用于宽带应急通信；其余均为工信部允许无人机图传/数传频段。15.在无人机集群表演中，实现三维图案变换需依赖：A.地面站统一时间同步B.机间UWB测距C.预设Bezier轨迹D.实时风场估计E.LED灯驱动电流校准答案：A、C、D解析：时间同步保证同时起跳；Bezier轨迹提供平滑路径；风场估计用于在线修正；UWB非必须；LED电流校准与图案几何无关。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.固定翼无人机采用后掠角设计的主要目的是提高纵向静稳定性。答案：×解析：后掠角主要提高临界马赫数、改善横航向稳定性，对纵向静稳定性贡献有限。17.激光雷达回波强度值与目标表面粗糙度呈正相关。答案：√解析：粗糙表面产生更多漫反射，回波能量更强，强度值增大。18.在Pixhawk中，EKF2estimator的观测更新步骤优先融合GPS水平位置而非气压计高度。答案：√解析：GPS水平精度高，EKF2将其设为高置信度观测；气压计高度受气流影响，置信度低。19.多旋翼无人机在电池电量低于10%时仍可以满功率爬升。答案：×解析：低电量时电池内阻升高，电压跌落，满功率可能触发BMS断电，导致坠机。20.根据中国民航《特定类无人机试运行管理规程（暂行）》，试运行批准的有效期最长不超过2年。答案：√解析：文件明确规定试运行期限不超过24个月，到期需重新评估。21.采用碳纤维复合材料制造螺旋桨可显著降低陀螺效应。答案：×解析：陀螺效应与转动惯量成正比，碳纤维虽轻，但降低幅度有限，无法“显著”消除。22.在可见光遥感中，蓝光波段对水体穿透能力最强。答案：√解析：蓝光波长最短，水中散射系数最小，穿透深度最大。23.无人机机载毫米波雷达比激光雷达更易受雨雾影响。答案：×解析：毫米波穿透雨雾能力强于激光，激光波长与雨滴接近，散射严重。24.在编队飞行中，若通信拓扑为有向生成树，则一致性算法必然收敛。答案：√解析：有向生成树保证全局可达，满足一致性收敛的必要条件。25.使用RTK定位时，基站与移动站距离超过50km仍可获得厘米级精度。答案：×解析：基线过长导致大气延迟空间相关性下降，双差残差增大，精度降至分米级。四、填空题（每空2分，共20分）26.某固定翼无人机翼载荷为35kg/m²，若最大升力系数为1.4，海平面空气密度1.225kg/m³，则最小平飞速度为________m/s。（保留一位小数）答案：22.6解析：由公式v=，翼载荷=35×27.多旋翼无人机电机KV值800，使用6S电池满电25.2V，空载转速为________rpm。答案：20160解析：KV值定义转速/V，800×25.2=20160rpm。28.在摄影测量中，若相机主距为35mm，像元大小为3.9µm，则像片比例尺为1:10000时，对应地面分辨率为________cm。答案：39解析：地面分辨率=像元大小×比例尺=3.9µm×10000=39mm=3.9cm。29.激光雷达测距方程中，若发射功率为1W，接收孔径面积0.01m²，目标反射率0.3，距离100m，则接收功率约为________W。（忽略大气衰减，目标为朗伯体）答案：2.4×10⁻⁸解析：接收功率=，θ=0°，代入得=9.5530.某型无人机采用FHSS跳频通信，频段2400–2483MHz，若每信道带宽1MHz，则可用信道数为________个。答案：83解析：83MHz带宽，1MHz间隔，共83个信道。31.在无人机电磁兼容性测试中，辐射发射测试常用天线为________极化对数周期天线。答案：线解析：标准CISPR要求线极化对数周期天线进行30MHz–1GHz辐射发射测试。32.若固定翼无人机采用克拉克Y翼型，零升迎角为–3°，则当几何迎角为5°时，实际升力迎角为________°。答案：8解析：实际升力迎角=几何迎角–零升迎角=5–(–3)=8°。33.在Pixhawk飞控中，参数MPC_XY_CRUISE代表多旋翼________速度。答案：水平巡航解析：该参数定义自动模式下水平巡航速度，单位m/s。34.中国民航规定，无人机云系统数据保存期限不得少于________个月。答案：3解析：《无人机云系统数据管理规范》要求原始数据保存3个月。35.若激光雷达点云密度为50pts/m²，飞行高度100m，视场角60°，则对应点间距约为________cm。答案：14解析：点间距d=五、简答题（每题10分，共30分）36.阐述多旋翼无人机在强风条件下出现“飘高”现象的机理，并给出两种工程抑制措施。答案：机理：强风导致飞行器倾斜以产生抗风分量，此时垂直升力分解为升力与水平抗风力，总升力在垂直方向分量小于重力；飞控为维持高度，会加大油门，使总拉力增大，当风速突减或飞行器进入背风区，倾斜角迅速回零，瞬间多余升力导致“飘高”。抑制措施：1.引入前馈风速估计，将风速矢量纳入高度控制器，提前降低拉力；2.采用自适应高度速率限制器，当垂直速度超过阈值时，临时降低高度环增益，抑制超调。37.说明激光雷达与相机联合标定的目的，并给出一种基于平面靶标的联合标定步骤。答案：目的：获得激光雷达坐标系到相机坐标系的外参（旋转R、平移t），使点云与影像像素级对齐，实现真彩色点云或高精度测图。步骤：1.制作带圆形反光标记的平面棋盘格靶标，保证激光反射强度对比明显；2.同时采集多视角激光点云与影像，保证靶标完整可见；3.提取影像角点像素坐标，通过张正友标定获得相机内参；4.在点云中拟合靶标平面，提取激光角点三维坐标；5.建立2D–3D对应关系，使用PnP算法求解R、t初值；6.构建重投影误差与点到平面误差联合优化函数，采用Levenberg–Marquardt非线性优化，得到高精度外参。38.描述固定翼无人机“深失速”改出流程，并指出关键空速与姿态阈值。答案：深失速指飞行器迎角远超失速角，升降舵失效，高度急剧下降。改出流程：1.立即将油门置最大，增加能量；2.推杆至–10°俯角，减小迎角，等待升降舵恢复操纵；3.当空速达到1.3倍失速速度（Vs）时，缓慢拉杆退出俯冲，保持过载≤3g；4.高度恢复后调整姿态至平飞。关键阈值：空速≥1.3Vs，俯角≤–30°，过载≤3g，防止结构损伤。六、综合设计题（25分）39.某山区110kV输电线路全长60km，海拔落差800m，需采用无人机进行可见光与红外双光巡检。请完成以下设计：（1）选择无人机平台类型并说明理由；（2）制定巡检航线策略，包含飞行高度、速度、重叠度；（3）计算单架次最少架次数量，已知电池能量密度200Wh/kg，可用载荷3kg，整机起飞重量8kg，任务设备功耗30W，巡航功率密度120W/kg；（4）给出红外测温精度保证措施；（5）列出数据后处理流程，指出缺陷识别算法。答案：（1）选择垂直起降固定翼（VTOL）平台：山区地形复杂，无跑道，VTOL兼具多旋翼起降与固定翼长航时，适合大范围巡检。（2）航线策略：飞行高度高于导线80m，避免电磁干扰；速度18m/s，保证图像清晰；航向重叠70%，旁向重叠60%，确保连续覆盖；采用“之”字形航线，一次飞行覆盖双侧线路。（3）能量计算：可用能量=3kg×200Wh/kg=600Wh；巡航功率=120W/kg×8kg=960W；任务设备30W，总990W；理论航时=600/990×60≈36min；航程=18m/s×36×60=38.9km；单架次