无人机期末考试题及答案

无人机期末考试题及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1多旋翼无人机在悬停状态下，其总拉力等于A.飞机重量的一半B.飞机重量C.飞机重量与风阻之和D.飞机重量与电池重量之差答案：B1.2下列哪一项不是影响无人机续航时间的主要因素A.电池能量密度B.螺旋桨直径C.机身颜色D.飞行总质量答案：C1.3某无人机使用4S5000mAh25C锂聚合物电池，其最大持续放电电流为A.5AB.25AC.50AD.125A答案：D1.4在GPS模式下，无人机出现“指南针异常”报警，最安全的处置是A.继续飞行，等待自动修复B.立即切换姿态模式并手动返航C.强制降落原地D.拉高高度重新校准答案：B1.5根据中国民航局《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》，起飞重量≥____g的无人机须实名登记A.250B.500C.1000D.4000答案：A1.6某多旋翼电机KV值800，使用4S电池，空载转速约为A.800r/minB.3200r/minC.800×14.8r/minD.800×16.8r/min答案：C1.7下列关于升力公式L=½ρV²SCL的描述，正确的是A.ρ代表机翼面积B.V代表飞机重量C.S代表机翼面积D.CL与迎角无关答案：C1.8在MissionPlanner中设置“地理围栏”的主要目的是A.提高图传距离B.限制飞行区域C.增加电池电压D.校准磁罗盘答案：B1.9无人机图传5.8GHz频段相较于2.4GHz频段A.绕射能力更强B.传输距离更远C.雨衰更小D.天线尺寸更小答案：D1.10下列哪项属于“超视距”运行A.在视距500m内使用FPV飞行B.在视距内使用自动返航C.在夜间使用FPV飞行D.在视距外依靠地面站监控飞行答案：D2.多项选择题（每题3分，共15分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列哪些情况会导致无人机进入“失控保护”A.遥控器关机B.图传信号丢失C.地面站发送“返航”指令D.电池电压低于一级保护值答案：A、D2.2关于锂聚合物电池存放，正确的做法包括A.满电长期存放B.3.8V/格左右半电存放C.置于防爆袋内D.每3个月进行一次维护充放答案：B、C、D2.3下列哪些传感器组合可用于无GPS环境下的悬停A.光流+超声波B.双目视觉+IMUC.磁力计+气压计D.激光雷达+IMU答案：A、B、D2.4影响多旋翼无人机悬停精度的因素有A.风速B.电机KV值差异C.GPS卫星数D.螺旋桨静平衡答案：A、B、C、D2.5下列属于《民用无人驾驶航空器经营性飞行活动管理办法（暂行）》要求的“经营许可”条件A.具有企业法人资格B.投保第三者责任险C.具有无人机云接入证明D.飞行员持AOPA视距内驾驶员证答案：A、B、C3.填空题（每空2分，共20分）3.1多旋翼无人机前进时，前方电机转速________，后方电机转速________，形成俯仰力矩。答案：降低；升高3.2某电池标称电压22.2V、容量6000mAh，其满电电压为________V，储存电压单格为________V。答案：25.2；3.83.3在ArduPilot中，参数________用于设置触发自动返航的电池电压值，参数________用于设置返航高度。答案：FS_BATT_VOLTAGE；RTL_ALTITUDE3.4地球标准大气压下，海拔每升高1000m，空气密度约下降________%，导致同等迎角升力________。答案：10；减小3.5某无人机起飞重量4kg，悬停时单电机拉力需≥________N，若采用四旋翼布局，整机拉力冗余度≥________%视为安全。答案：10；253.6中国民航局规定，微型无人机空机重量≤________kg，最大飞行真高≤________m，无需执照可在隔离空域飞行。答案：0.25；503.7图传发射功率常用单位dBm，500mW换算为________dBm；接收灵敏度-90dBm比-80dBm灵敏度________。答案：27；高3.8电机效率η=________/________×100%，其中分子为输出机械功率，分母为输入电功率。答案：拉力×螺旋桨角速度；电压×电流3.9在Pixhawk中，安全开关LED灯快闪黄灯表示________，常亮红灯表示________。答案：预解锁失败；错误禁止解锁3.10无人机云系统UTMISS的核心功能包括飞行计划________、________、________。答案：申报；实时监控；数据存储4.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1电机KV值越高，同等电压下转速越低。答案：×4.22.4GHz遥控链路采用跳频技术可有效降低同频干扰。答案：√4.3多旋翼无人机在电池电压低于3.0V/格时仍可安全飞行5分钟。答案：×4.4气压计在高海拔地区会导致定高误差，需重新校准。答案：√4.5图传天线增益越高，波束宽度越窄，利于远距离传输。答案：√4.6无人机在雨中飞行不会损坏电子设备，因为机体具有防水等级IP68。答案：×4.7使用更高容量电池一定能延长续航，无需考虑重量增加。答案：×4.8磁罗盘校准需在远离铁磁材料的开阔地进行。答案：√4.9多旋翼无人机属于静不稳定平台，必须依赖飞控闭环控制。答案：√4.10中国境内所有无人机飞行活动都必须接入UTMISS云系统。答案：×5.简答题（封闭型，每题5分，共15分）5.1简述多旋翼无人机“电机同步失效”的常见原因及处置步骤。答案：原因：1.电调信号线松动；2.电调固件版本不一致；3.电机轴承卡滞；4.螺旋桨破损导致负载不均。处置：立即切手动模式，缓慢降油门，选择开阔地紧急降落；落地后检查信号线、重新刷写统一固件、更换损坏部件。5.2说明“地理围栏”与“电子围栏”的区别。答案：地理围栏是基于GPS坐标设置的软件虚拟边界，触发后飞控执行悬停或返航；电子围栏泛指所有通过电子手段（含射频、网络）限制飞行的系统，可包括硬件屏蔽器、无人机云远程锁机等。前者为飞控参数，后者为系统级管控。5.3列举三种可替代GPS的室内定位技术并比较其优缺点。答案：1.光流+超声波：成本低，易受地面纹理影响；2.双目视觉：精度高，计算量大，需光照；3.激光雷达SLAM：精度最高，价格贵，功耗大。6.简答题（开放型，每题10分，共20分）6.1某测绘公司计划使用固定翼无人机对100km²山区进行1:500正射影像采集，地面分辨率要求≤5cm，重叠度航向80%、旁向70%，请给出技术路线、设备选型、飞行计划要点及质量控制措施。答案：技术路线：采用固定翼电动无人机+倾斜相机，地面站规划航线，RTK/PPK后处理，空三加密，生成DOM与DSM。设备选型：翼展2m、起飞重量8kg、续航90min，搭载4200万像素全画幅相机，焦距35mm，单张覆盖300m×200m（航高560m）。飞行计划：设计航高560m，速度18m/s，单架次航线长度180km，需3架次完成；山区地形起伏大，采用地形跟随模式，侧风≤5m/s，云底高≥800m。质量控制：1.布设20个像控点，刺点误差≤3cm；2.每日检校相机畸变；3.使用差分GNSS，平面精度≤3cm，高程≤5cm；4.人工抽查5%区域进行野外实测验证。6.2结合近期国际案例，论述无人机在城市消防应急救援中的优势、风险与法规瓶颈，并提出系统性解决方案。答案：优势：快速侦察火情、红外定位、投送救生器材、建立临时通信中继。风险：电磁干扰导致失控、空中碰撞、隐私泄露、电池燃爆。法规瓶颈：城市密集区禁飞、夜间飞行审批难、消防部门缺乏适航标准。解决方案：1.建立城市消防无人机专用隔离空域，动态释放；2.制定消防无人机适航与人员资质双轨制，简化审批；3.部署UTMISS消防通道，实时共享火情数据；4.采用系留无人机+备用电池热插拔，消除续航焦虑；5.引入第三方保险与事故基金，明确责任划分；6.开展常态化演练，建立多部门协同机制。7.计算题（共30分）7.1（8分）某四旋翼无人机起飞质量5kg，使用4S6000mAh电池，悬停总电流30A，电机效率75%，电池放电效率95%，求理论悬停时间。答案：可用能量=4×3.7V×6Ah×0.95=84.36Wh；总功率=4×14.8V×30A=1776W；悬停时间=84.36Wh÷(1776W÷0.75)=0.0356h≈2.14min。7.2（10分）已知固定翼无人机巡航速度20m/s，翼展2m，翼面积0.6m²，升力系数CL=0.8，空气密度1.225kg/m³，求：(1)巡航升力；(2)若飞机质量4kg，判断能否维持平飞；(3)若需增加10%升力储备，应如何调整速度。答案：(1)L=½×1.225×20²×0.6×0.8=117.6N；(2)重量=4×9.8=39.2N<117.6N，可平飞；(3)需升力=39.2×1.1=43.12N，由L∝V²得Vnew=20×√(43.12/117.6)=12.1m/s，可降低速度至12.1m/s。7.3（12分）某测绘多旋翼需拍摄1:1000正射影像，相机传感器尺寸13.2mm×8.8mm，像素4000×3000，焦距12mm，要求地面分辨率10cm，航向重叠75%，旁向重叠65%，测区长4km、宽3km，风速5m/s，无人机巡航速度12m/s，单架次续航25min，求：(1)航高；(2)单张影像地面覆盖；(3)航线间隔与拍照间隔；(3)总相片数；(4)需多少架次。答案：(1)像元尺寸=13.2mm/4000=3.3µm，GSD=H×3.3µm/12mm=0.1m→H=364m；(2)单张覆盖长=4000×0.1=400m，宽=3000×0.1=300m；(3)旁向间隔=300×(1-0.65)=105m，航线数=3000/105≈29；航向间隔=400×(1-0.75)=100m，拍照间隔=100m/(12m/s)=8.33s；(4)每航线长4000m，相片数=4000/100+1=41，总相片=29×41=1189；(5)单架次可飞时间25min=1500s，可拍1500/8.33≈180张，需架次=1189/180≈6.6→7架次。8.综合分析题（共30分）背景：某电力公司需对跨越长江的500kV高压线进行精细化巡检，线路全长12km，两岸无起降场地，江面宽1.5km，最大风速8m/s，存在电磁干扰，要求分辨率≤5cm，识别销钉级缺陷，飞行真高≤80m，禁止夜间作业。任务：(1)选择无人机类型并说明理由；(2)设计起降与应急回收方案；(3)给出抗电磁干扰措施；(4)制定巡检航线与拍照策略；(5)建立风险评估矩阵与应急响应流程。答案：(1)选型：采用六旋翼+RTK+30倍变焦云台，理由：垂直起降解决场地缺失，悬停精度≤0.1m，变焦镜头可在30m外拍摄销钉，避免靠近导线。(2)起降：在两岸堤坝公路部署车载折叠平台，车顶作为起降甲板；应急回收：电量低于25%时触发返航，若信号中断则启用失控保护自动爬升至120m越障后返航；极端情况下启用抛物网拦截回收。(3)抗干扰：1.遥控链路采用900MHz跳频+冗余数传；2.图传采用5.8GHz双频自动切换；3.云台与飞控加装电磁屏蔽网；4.使用光纤微缆系留中继器，地面端光纤传输至指挥车。(4)航线：双侧巡检，距导线水平距离30m，真高60m，航速3m/s，采用“之”