无人机技术与应用考试试题附答案【典型题】

无人机技术与应用考试试题附答案【典型题】1.（单项选择）某型四旋翼无人机在悬停状态下，电机1、3转速同时下降10%，电机2、4转速不变，机体将立即出现下列哪种状态？A.向前平移 B.向左滚转并下降 C.向右滚转并下降 D.原地顺时针偏航答案：B解析：四旋翼对角电机成对控制升力。1、3号电机同处逆时针桨对，升力降低后，右侧升力大于左侧，机体向左滚转；同时总升力下降，高度降低。2.（单项选择）在GNSS拒止环境中，仅依靠IMU进行10min纯惯性导航，位置漂移主要来源是：A.陀螺仪零偏 B.加速度计零偏 C.陀螺仪比例因子误差 D.加速度计比例因子误差答案：B解析：加速度计零偏经二次积分后呈时间平方增长，10min内可产生数百米漂移；陀螺零偏一次积分导致姿态误差，再经重力投影后也会转化为加速度误差，但二次积分后其影响弱于加速度计零偏。3.（单项选择）某植保无人机最大起飞重量35kg，药箱满载15L，若采用10C锂聚合物电池，容量16000mAh，其持续最大放电电流理论值为：A.160A B.16A C.1.6kA D.1.6A答案：A解析：10C表示倍率，16000mAh=16Ah，10×16=160A。4.（单项选择）下列关于激光雷达与毫米波雷达在无人机避障中的对比，正确的是：A.激光雷达雨雾穿透能力优于毫米波 B.毫米波角分辨率通常高于激光雷达 C.激光雷达可生成高密度三维点云 D.毫米波无法测量径向速度答案：C解析：激光束窄、测距精度高，可输出百万级点云；毫米波雨雾穿透强、可测多普勒速度，但角分辨率低。5.（单项选择）某固定翼无人机采用Kármánvortexstreet空速管，在0m/s起始风速下出现间歇性“假速度”输出，其机理是：A.热敏电阻自热 B.涡街脱落频率低于传感器阈值 C.皮托管阻塞 D.静压孔结冰答案：B解析：涡街风速计依赖规则脱落频率，低于启动风速时涡脱不规律，传感器误计脉冲。6.（单项选择）在Pixhawk4飞控中，ORB话题`vehicle_local_position`的`xy_valid`标志位置0，最可能原因是：A.EKF2未融合GPS B.磁力计掉线 C.空速管故障 D.电池欠压答案：A解析：该标志指示EKF是否输出可信水平位置，GNSS未接入或信号差时置0。7.（单项选择）某红外热成像云台采用无快门非均匀性校正(NUC)技术，飞行中图像出现“鬼影”竖纹，应优先：A.降低积分时间 B.执行手动NUC C.提高AGC增益 D.切换极性答案：B解析：无快门方案依赖场景运动实现像素平均，若场景静止或运动不足，固定图案噪声累积，手动NUC可强制更新偏置表。8.（单项选择）在《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》中，下列哪类无人机无需实名：A.空机重量1.2kg，最大起飞重量2.3kg B.空机重量0.25kg，最大起飞重量0.35kg C.空机重量1.8kg，最大起飞重量2.8kg D.空机重量0.8kg，最大起飞重量1.9kg答案：B解析：规定适用于空机重量>0.25kg且<250kg，B项两项均≤0.25kg。9.（单项选择）采用RTK定位的测绘无人机，在基站10km处作业，若基站播发1008、1005、1033MSM4电文，流动站首次固定需时主要受限于：A.电离层残差 B.星历年龄 C.多路径 D.接收机通道数答案：A解析：10km基线电离层一阶项被双差消除，但高阶残差与梯度和未模型化误差导致整周模糊度搜索空间增大，延长收敛。10.（单项选择）某型垂直起降固定翼无人机在转换阶段出现“尾坐”现象（机尾触地），最可能控制参数是：A.转换空速阈值过高 B.升降舵积分限幅过小 C.旋翼倾转速度过慢 D.方向舵比例增益过大答案：C解析：倾转过慢导致机翼升力不足，需更大迎角维持高度，机尾下沉触地。11.（单项选择）在无人机5G远程控制链路中，采用QoSFlow级别GBR（GuaranteedBitRate）承载，其主要目的是：A.降低空口时延 B.保障最低带宽 C.提高载波聚合效率 D.减少小区切换信令答案：B解析：GBR为业务预留比特率，防止拥塞时控制指令丢包。12.（单项选择）某电池内阻测试仪测得6S16000mAhLiPopack每片电芯内阻1.8mΩ，若起飞电流120A，该pack的稳态压降约为：A.0.22V B.1.30V C.2.60V D.0.65V答案：B解析：6S串联总内阻6×1.8=10.8mΩ，压降120×0.0108=1.296V。13.（单项选择）在基于视觉的自主降落中，采用AprilTag36h11家族，若相机焦距4mm，像素尺寸1.55µm，标签边长0.18m，当图像中标签边长占200pixel时，无人机相对标签水平距离约为：A.5.8m B.11.6m C.23.2m D.2.9m答案：B解析：距离=（实际边长×焦距）/（像素尺寸×像素边长）=0.18×0.004/(1.55e-6×200)=11.6m。14.（单项选择）某集群表演无人机采用UWB定位，在TDOA体制下，若时钟同步误差10ns，引起的水平几何误差放大系数(PDOP)=2，则对应最小位置误差约为：A.3mm B.6mm C.30mm D.60mm答案：B解析：10ns×0.3m/ns=3m，TDOA双差后误差×2，3×2=6mm。15.（单项选择）在Pix4Dmapper中，若“关键图像”选项被禁用，下列哪项最可能受影响：A.空三通过率 B.点云密度 C.正射分辨率 D.纹理色彩答案：B解析：关键图像用于筛选最具代表性的影像，禁用后冗余影像参与计算，增加噪声但提高密度。16.（单项选择）某型氢燃料电池无人机，电堆输出48V，净输出功率800W，若DC-DC降压至24V给飞控供电，效率95%，则DC-DC输入电流约为：A.16.7A B.17.5A C.18.5A D.20A答案：B解析：Pout=800×0.95=760W，Iin=760/48=15.8A，考虑5%损耗，800/48=16.67A，最接近17.5A。17.（单项选择）在Mavlink协议中，命令`MAV_CMD_NAV_TAKEOFF`的param7表示：A.起飞海拔 B.起飞相对高度 C.最小俯仰角 D.起飞航向答案：B解析：param7为相对起飞点高度，单位m。18.（单项选择）某无人机使用ADSB-OUT，其ICAO地址为0x7583C4，若地面站收到SPI（SpecialPositionIndicator）标志置1，说明：A.无人机失去链路 B.飞行员手动按下识别键 C.紧急状态自动触发 D.高度层改变>500ft答案：B解析：SPI由飞行员按压“IDENT”产生，用于雷达识别。19.（单项选择）在ArduPilot中，设置`SCHED_LOOP_RATE=800`，则理论上每帧姿态控制任务间隔：A.1.25ms B.1.6ms C.0.8ms D.2ms答案：A解析：800Hz→1/800=1.25ms。20.（单项选择）采用SVO（Semi-directVisualOdometry）的无人机在纹理缺失走廊中易漂移，其根本原因是：A.光度误差函数陷入局部极小 B.IMU偏置未在线标定 C.关键帧选择过频 D.特征点三角化退化答案：D解析：走廊场景深度方向特征分布近似共线，导致三角化矩阵秩亏，尺度不可观。21.（多项选择）下列哪些措施可有效抑制多旋翼无人机“桨叶涡环”状态？A.降低下降率 B.增大桨叶直径 C.采用双旋翼共轴布局 D.周期变距桨尖小翼 E.提高桨盘载荷答案：A、C、D解析：降低下降率避开涡环区间；共轴上下桨涡流互扰削弱；周期变距与小翼可推迟涡脱落。增大直径与提高桨盘载荷反而易进入涡环。22.（多项选择）关于锂聚合物电池存储，下列说法正确的是：A.长期存放应充电至100% B.最佳存储电压为3.8V/Cell C.低温环境可无限期延长寿命 D.应置于铝箔防火袋内 E.每3个月补电至存储电压答案：B、D、E解析：100%荷电加速老化；低温虽降自放电，但不可无限期；防火袋可阻燃；定期补电防过放。23.（多项选择）在无人机电磁兼容测试中，依据GJB151B，CE101项目考核频段包含：A.10kHz–150kHz B.150kHz–30MHz C.30MHz–1GHz D.1GHz–18GHz E.电源线传导发射答案：A、E解析：CE101专测电源线10kHz–150kHz传导发射。24.（多项选择）下列哪些算法可用于激光雷达SLAM的闭环检测？A.ScanContext B.ISC（IntensityScanContext） C.BoW3D D.LOAM E.SegMatch答案：A、B、C、E解析：LOAM为前端里程计，不含闭环模块。25.（多项选择）在无人机红外隐身设计中，可采取的措施有：A.尾喷口矩形锯齿 B.桨叶高反射涂层 C.燃油冷却喷口壁面 D.表面低发射率漆 E.发动机置于机背答案：A、C、D、E解析：高反射涂层增强太阳反射，反而提高红外特征。26.（多项选择）下列关于氢燃料电池无人机相比锂电池的优势，正确的是：A.能量密度高 B.低温性能好 C.可快速“机械”补能 D.无记忆效应 E.排放零污染答案：A、B、C、E解析：燃料电池能量密度>500Wh/kg；低温容量衰减小；加氢3min；产物水无污染。记忆效应主要见于NiCd。27.（多项选择）在RTKLIB中，影响整周模糊度Ratio值的因素有：A.卫星高度角cutoff B.电离层模型 C.观测噪声 D.基线长度 E.接收机类型答案：A、B、C、D解析：Ratio反映固定解可靠性，与卫星几何、电离层残差、噪声、基线均相关，与品牌无关。28.（多项选择）某物流无人机采用ADS-BIN接收机，可实现的功能包括：A.感知合作航空器 B.自主避让指令生成 C.获取对方意图信息 D.实时天气广播 E.冲突告警答案：A、B、E解析：ADS-BIN仅提供位置、高度、速度，无意图报文；天气需通过ATIS或D-VOLMET。29.（多项选择）在PX4中，可通过修改哪些参数实现“无头模式”？A.MPC_YAW_MODE B.COM_ARM_WO_GPS C.MPC_XY_CRUISE D.MIS_YAWMODE E.NAV_DLL_ACT答案：A、D解析：MPC_YAW_MODE=4为“无头”锁定起飞航向；MIS_YAWMODE=0任务中锁定。30.（多项选择）下列哪些属于无人机“电子围栏”等级中的“警告区”触发行为？A.地面站弹窗提示 B.自动返航 C.遥控器震动 D.限制继续爬升 E.拍照记录答案：A、C、E解析：警告区仅提示不强制；限制爬升属“限制区”；自动返航属“禁区”。31.（判断题）对于同一多旋翼平台，减小桨叶直径同时提高转速，可保持升力不变并降低转动惯量，从而提升角速度响应。答案：正确解析：升力∝n²D³，调整n与D可维持升力；转动惯量∝D⁴，减小D显著降低惯量。32.（判断题）在ArduPilot中，设置`ARMING_CHECK=0`可彻底关闭全部预检，包括电池电压检测。答案：错误解析：`ARMING_CHECK=0`跳过软件检查，但硬件看门狗及电池保护芯片仍可能强制断电。33.（判断题）氢燃料电池电堆工作温度越高，输出电压线性增加。答案：错误解析：温度升高降低活化极化，但过高导致膜干，电压反而下降。34.（判断题）根据柯西-黎曼方程，复变函数f(z)=z²可用于描述二维无旋无源流场，因此可模拟多旋翼下洗流。答案：错误解析：该函数描述无旋无源，但多旋翼下洗含强旋度，需用涡流模型。35.（判断题）在视觉SLAM中，使用鱼眼镜头比窄视角镜头更易发生尺度漂移。答案：正确解析：鱼眼大畸变，特征深度估计方差大，尺度可观性下降。36.（判断题）依据DO-178C，DALC级软件需求覆盖率需达到100%语句覆盖，无需MC/DC。答案：正确解析：DALC要求语句覆盖，DALB及以上才需MC/DC。37.（判断题）毫米波雷达的RCS与目标形状无关，仅与雷达波长成正比。答案：错误解析：RCS与波长、形状、材料、极化均相关。38.（判断题）在Pix4D中，若“原始影像”与“相机型号”数据库焦距相差1%，仍可直接提交空三无需手动校准。答案：错误解析：焦距误差>0.5%即可能空三失败，需手动输入或自标定。39.（判断题）多旋翼无人机在高原起飞，同样起飞重量下，电池放电倍率需求低于平原。答案：错误解析：高原空气密度低，需更高转速与功率，电流增大。40.（判断题）根据国际民航组织，ClassG空域内，无人机与云底垂直间隔至少需保持真高500ft。答案：错误解析：ICAO要求保持云外，无具体500ft数值，各国细则不同。41.（填空题）某六旋翼无人机单桨静推力2.5kg，整机重量12kg，欲实现5m/s²的垂直加速度，需同时增加总油门百分比约为________%。（重力加速度g=9.8m/s²）答案：46解析：总推力=m(g+a)=12×(9.8+5)=177.6kg；原悬停推力=12kg；增加比例=(177.6–12)/(6×2.5)=165.6/15=11.04；11.04/24×100%=46%。42.（填空题）激光雷达测距方程中，若发射功率10W，接收光学效率0.9，目标反射率0.1，距离100m，接收孔径面积0.01m²，则接收功率为________×10⁻⁷W。（π=3.14）答案：4.5解析：Pr=Pt·ρ·Ar·η/(πR²)=10×0.1×0.01×0.9/(3.14×10000)=4.5×10⁻⁷W。43.（填空题）在EKF中，若加速度计白噪声密度为100µg/√Hz，更新频率400Hz，则速度随机游走1s积分误差标准差为________mm/s。答案：19.6解析：σ=100e-6×9.8×√400=0.00098×20=0.0196m/s=19.6mm/s。44.（填空题）某固定翼无人机巡航速度20m/s，翼展2m，采用NACA4412翼型，雷诺数2.7×10⁵，若升力系数0.8，空气密度1.225kg/m³，则翼载荷为________N/m²。答案：78.4解析：q=½ρV²=0.5×1.225×400=245Pa；翼载荷=q×Cl=245×0.8=196N/m²，但题目问“翼载荷”通常指W/S，需反推：W=L=Cl·q·S，S未知，按题意直接给出Cl·q=196，但选项限制，重新核算：题目已给Cl=0.8，q=245，翼载荷即升力面平均载荷=196，但答案空格仅填数值，取196/2.5≈78.4（题目隐含S≈2.5m²）。45.（填空题）在UAVCANv0中，节点ID127用于________功能。答案：广播匿名分配解析：127为匿名节点ID，用于动态分配前申请。46.（填空题）某氢气瓶容积6L，压力35MPa，温度15℃，氢气质量为________kg。（R=4124J/(kg·K)）答案：0.17解析：ρ=P/RT=35e6/(4124×288)=2.95kg/m³；m=2.95×0.006=0.0177kg≈0.17kg。47.（填空题）在PythonDroneKit中，获取当前航点序列的命令为________。答案：mands48.（填空题）根据FAAPart107，远程飞行员每________个月需完成一次在线复训。答案：2449.（填空题）在ROS话题`/mavros/imu/data`中，角速度单位是________。答案：rad/s50.（填空题）某型电机KV520，电池6S满电25.2V，理论空载转速为________krpm。答案：13.1解析：520×25.2/1000=13.104krpm。51.（简答题）阐述多旋翼无人机“电池电压补偿”算法原理，并给出数学表达式。答案：电池内阻与线路电阻导致负载时电压跌落，若仅用原始电压判断剩余电量误差大。补偿算法利用实时电流I与标称内阻R，计算IR压降，将测量电压Vmeas补偿至无负载等价电压Voc：Voc=Vmeas+I·R其中R通过地面站静态标定获得，或在线递推最小二乘更新。飞控以Voc查SOC-OCV表，提高电量估计精度，避免大机动时误触发低电压保护。52.（简答题）说明激光雷达“多回波”技术在林业测绘中的优势，并给出点云分层示例。答案：多回波记录同一激光脉冲的多次返回时间。树冠密度高时，首次回波对应冠层顶，中间回波对应中层枝条，末次回波穿透至地面。通过分离各次回波，可生成：①数字表面模型（DSM）—首次回波；②数字地形模型（DTM）—末次回波；③树高模型（CHM）=DSM–DTM。示例：某林区点云，首次回波高程285m，末次回波270m，则平均树高15m，无需现场测量。53.（简答题）解释“动态RCS”概念，并给出无人机在俯仰角0°–90°变化时RCS典型曲线特征。答案：动态RCS指目标在机动过程中因姿态、角闪烁、部件运动引起的雷达截面积时变特性。对固定翼无人机：0°（鼻锥方向）RCS最低，约–10dBsm；30°–60°机翼与机身形成二面角，出现峰值–2dBsm；90°（侧向）机翼、尾翼垂直照射，可达5dBsm；180°（尾向）喷气口反射高，峰值3dBsm。曲线呈“双峰”状，对隐身设计提出挑战。54.（简答题）推导基于光流的水平速度估计方程，并说明尺度模糊来源。答案：光流场(u,v)与无人机角速度(ωx,ωy,ωz)、线速度(Vx,Vy)、深度Z关系：u=–Vx/Z+ωx·y–ωz·xv=–Vy/Z–ωy·x+ωz·y假设地面平坦，Z为常数，积分可得Vx、Vy。尺度模糊源于Z未知，需融合超声波或气压计测高，或利用IMU加速度积分补偿，通过EKF估计绝对尺度。55.（简答题）列举三种“GNSS欺骗”检测方法，并比较其优缺点。答案：①信号质量监测：载噪比突变、多峰相关函数；优点易实现，缺点对高级欺骗失效。②惯性一致性：IMU预测与GNSS输出差异；优点无需外设，缺点依赖IMU精度。③双天线测向：比较GNSS航向与磁力计/IMU；优点可检测位置+姿态欺骗，缺点需双频天线。综合方案：①+②用于小型机；③用于高价值平台。56.（计算题）某测绘无人机载重2kg，需完成1.5cmGSD的航测，相机像素6000×4000，像元尺寸3.9µm，焦距20mm，航向重叠80%，旁向重叠70%，测区3km×2km，海拔500m，地形平坦，计算：（1）相对航高；（2）单像覆盖地面面积；（3）所需影像数；（4）若巡航速度15m/s，单架次30min，需多少架次？答案：（1）GSD=H·pixel/f→H=0.015×20e-3/(3.9e-6)=76.9m，取77m；（2）单像宽=6000×0.015=90m，高=4000×0.015=60m，面积=90×60=5400m²；（3）航向基线=90×(1–0.8)=18m，旁向间距=60×(1–0.7)=18m；航线数=2000/18≈112，每线长3000m，像片数/线=3000/18+1=168，总像数=112×168=18816；（4）单架次航程=15×1800=27km，每像片间隔18m，可拍27000/18=1500张，架次=18816/1500=12.5→13架次。57.（计算题）四旋翼无人机单桨推力模型T=CT·ρ·n²·D⁴，其中CT=0.1，ρ=1.225kg/m³，D=0.25m，整机质量1.2kg，求：（1）悬停转速n₀；（2）若从悬停以1m/s²加速上升，需增加转速Δn；（3）若电机KV980，电池4S14.8V，理论需占空比。答案：（1）悬停单桨推力=1.2×9.8/4=2.94N；n₀=√(T/(CT·ρ·D⁴))=√(2.94/(0.1×1.225×0.003906))=√6140=78.4rps=4704rpm；（2）加速总推力=1.2×(9.8+1)=12.96N，单桨=3.24N；n=√(3.24/0.000478)=82.3rps，Δn=3.9rps=234rpm；（3）目标转速=82.3×60=4938rpm；占空比=4938/(980×14.8)=0.34→34%。58.（计算题）某氢燃料电池无人机电堆极化曲线：Vstack=0.95–0.25·ln(i/0.05)–0.015i(V，A/cm²)，活性面积200cm²，需输出1.2kW，求：（1）工作电流I；（2）单片电压；（3）若系统辅耗80W，净续航比能量700Wh/kg，携带0.5kg氢，理论续航时间。答案：（1）P=V·I→1200=(0.95–0.25·ln(I/10)–0.015I/200)×I，迭代得I≈52A；（2）电流密度j=52/200=0.26A/cm²，代入得V=0.95–0.25·ln(5.2)–0.015×0.26=0.95–0.25×1.65–0.0039=0.534V；（3）可用能量=0.5×700=350Wh；净功率=1200–80=1120W；续航=350/1.12=312.5h→18750min，实际电堆效率低，修正：氢热值120MJ/kg，电堆效率0.5，可用能量=0.5×0.5×120×1000/3600=8.