《无人机系统概论》期末考试试卷及答案

《无人机系统概论》期末考试试卷（一）（考试时间：90分钟满分：100分）一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1.无人机系统（UAS）不包括以下哪一项？A.飞行器平台B.通信链路系统C.机载飞行员D.任务载荷系统2.下列哪种无人机平台模仿鸟类飞行方式？A.倾转旋翼无人机B.固定翼无人机C.扑翼无人机D.伞翼无人机3.空机重量为10kg的无人机属于哪一类？A.微型无人机B.轻型无人机C.小型无人机D.大型无人机4.固定翼无人机的主要升力来源是（）A.旋翼旋转B.机翼与空气的相对运动C.火箭推进D.地面弹射5.单旋翼无人机中，用于抵消主旋翼反扭矩的部件是（）A.主旋翼B.尾桨C.滑橇D.自动倾斜器6.四冲程活塞发动机中，产生机械能的行程是（）A.进气行程B.压缩行程C.膨胀行程D.排气行程7.无刷直流电机的KV值越高，说明（）A.扭矩越大B.转速越高C.效率越低D.电流越小8.锂聚合物电池组“6S1P”的电压为（）A.3.7VB.7.4VC.11.1VD.22.2V9.飞控系统中，惯性测量单元（IMU）不包含以下哪种传感器？A.加速度计B.陀螺仪C.磁力计D.激光雷达10.以下哪种导航系统不依赖外部信号？A.GPSB.GLONASSC.惯性导航系统D.北斗卫星导航系统11.在射频通信中，把基带信号搬移到高频载波上的过程称为（）A.编码B.调制C.解调D.解码12.光纤通信中，把电信号转换为光信号的器件是（）A.光电探测器B.激光二极管（光源）C.光纤耦合器D.再生中继器13.民用无人机系统最常使用的链路连接方式是（）A.多点单向链路B.点对点双向链路C.点对多点上行链路D.多点双向链路14.地面站的核心功能不包括以下哪项？A.飞行监控与控制B.地图导航与任务规划C.无人机自动充电D.载荷控制与管理15.遥控器“美国手”操控方式中，左摇杆控制（）A.前后左右水平飞行B.上升下降与旋转C.云台俯仰D.拍照/录像16.以下哪种地面站类型适用于战场或应急场景？（）A.手持式B.加固型便携式C.移动方舱式D.固定式17.合成孔径雷达（SAR）的主要优势是（）A.仅能在白天工作B.受云层影响大C.不受天气、光照影响D.分辨率低于光学相机18.无人机喷洒装置广泛应用于（）A.电力巡检B.农业植保C.地质勘探D.物流运输19.对流层平均温度垂直递减率约为（）A.3.5℃/kmB.6.5℃/kmC.10℃/kmD.15℃/km20.2024年1月1日施行的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》属于（）A.部门规章B.行政法规C.法律D.地方性法规二、填空题（本大题共10小题，每空1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。1.无人机系统包括飞行器平台、通信链路系统、地面测控系统、任务载荷系统和__________。2.按照中国民航局分类，空机重量为0.5kg的无人机属于__________类无人机。3.固定翼无人机的三大姿态控制面分别是副翼、__________和方向舵。4.无刷直流电机的KV值定义为每增加1V电压，电机空载转速增加的__________。5.飞控系统中，__________算法常用于融合惯性测量单元与定位导航数据，提高定位精度。6.无人机通信链路按数据传输方向可分为上行链路和__________链路。7.地面站通过__________链路实现与无人机的双向通信。8.遥控器“美国手”操控方式中，左摇杆控制无人机的__________和旋转。9.现代地球大气由干洁空气、水汽和__________三个部分组成。10.当无人机表面温度低于0℃且遇到过冷水滴时，易形成__________现象。三、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）判断下列各题正误，正确的在题后括号内打“√”，错误的打“×”。1.无人机与航模最核心的区别是外观不同。（）2.涡扇发动机将几乎全部剩余能量用于高速喷气产生推力。（）3.视距通信链路的主要限制因素是地球曲率与地形遮挡。（）4.固定式地面站通常通过卫星链路远程控制多架无人机。（）5.模块化设计可根据任务需求快速更换或组合不同载荷模块，实现“一机多用”。（）四、简答题（本大题共10小题，每小题4分，共40分）1.简述无人机系统（UAS）与无人机（UAV）的概念区别。2.说明固定翼无人机与多旋翼无人机在应用上的主要差异。3.简述多旋翼无人机如何通过调节电机转速实现前后飞行。4.简述混合动力无人机系统的3种结构类型及其特点。5.飞控系统中惯性测量单元的作用及其包含的主要传感器有哪些？6.简述视距通信链路与超视距通信链路在应用场景上的主要区别。7.概括光纤通信相较射频通信在抗干扰与保密性方面的优势。8.说明“日本手”和“美国手”操控方式的区别。9.简述大气的两种常用垂直分层方法及对应层名称。10.简述三种积冰类型（霜、雾凇、明冰）对无人机飞行的影响。

《无人机系统概论》期末考试试卷（二）（考试时间：90分钟满分：100分）一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1.下列哪项最准确描述了“航空器”的定义？A.能在太空中飞行的装置B.依靠空气反作用力在大气层中飞行的机器C.利用气垫原理悬浮的交通工具D.仅指固定翼飞机2.根据《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》，无人机按照空机质量和最大起飞质量分类，轻型无人机的空机质量不超过（）A.0.25kgB.4kgC.15kgD.25kg3.多旋翼无人机中，X形布局相比“十”字形布局的主要优点是（）A.结构更简单B.飞行性能更优C.易于维修D.成本更低4.四冲程活塞发动机完成一个工作循环，曲轴转动（）A.一圈B.两圈C.三圈D.四圈5.氢燃料电池无人机的主要副产物是（）A.CO₂B.H₂OC.N₂D.O₂6.无刷直流电机型号“2814”中的“28”代表电机定子的（）为28mmA.高度B.直径C.轴径D.KV值7.在无人机飞控系统中，用于融合惯性测量单元与定位导航数据、抑制传感器噪声并提高定位精度的核心算法是（）A.PID控制B.卡尔曼滤波C.模糊控制D.遗传算法8.无人机常用的卫星导航系统（如GPS、北斗）实现定位的基本几何原理是（）A.双曲线交会B.三球交会C.多普勒频移D.三角高程测量9.下列调制方式中，仅改变载波频率以传递信息的是（）A.AMB.FMC.PMD.以上都是10.射频通信链路机载部分的核心集成设备通常称为（）A.地面数据终端（GDT）B.机载数据终端（ADT）C.光电吊舱D.IMU11.对高清视频进行压缩以节约带宽，同时允许少量画质损失，可优先采用（）A.无损压缩B.有损压缩C.信道编码D.数据截断12.地面站软件构成中，支持航点规划和多机协同的模块是（）A.数据处理软件B.任务规划软件C.记录与分析工具D.控制界面13.以下哪项技术可提高地面站数据链路的抗干扰能力？A.图像压缩B.跳频扩频C.触摸屏D.多屏显示14.遥控器通道校准的最终目的是（）A.延长电池寿命B.确保飞控识别摇杆输入的准确性C.提高图传清晰度D.切换通信频率15.2D激光雷达与3D激光雷达的核心区别在于（）A.激光波长B.数据采集的维度C.扫描速度D.功耗大小16.空中喊话器通常由以下哪些模块组成？A.仅扬声器B.大功率扬声器、高清摄像头和无线通信模块C.仅摄像头D.仅通信模块17.零长发射利用（）作为动力来源，使无人机在短时间内获得足够起飞速度A.橡皮筋B.火箭助推器C.压缩空气D.电磁力18.标准大气压下纯水沸点为100℃，用绝对温标表示为（）A.273.15KB.298.15KC.373.15KD.473.15K19.微型无人机在适飞空域内飞行，依法必须完成（）A.飞行执照考试B.理论培训合格证C.实名登记D.适航审定20.无人机任务规划的核心目标是在满足约束条件下（）A.最大化飞行速度B.提高任务完成效率、降低资源消耗C.最小化航程D.最大化载荷重量二、填空题（本大题共10小题，每空1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。1.无人机产业链上游主要涉及无人机设计研发、原材料供应和__________制造等。2.单旋翼无人机的主旋翼旋转产生升力时，空气会对旋翼产生反扭矩，试图使机身朝与旋翼__________的方向旋转。3.根据香农公式，信道容量与信道带宽和__________之比密切相关。4.光纤通信中，光纤由纤芯、包层和__________3层结构组成。5.未来地面站将采用__________技术实现多架无人机的同时操控。6.移动方舱式地面站通常部署于__________、舰船或前沿阵地。7.无人机机巢也称__________，是集成自动起降、充电、存储和数据传输等功能的自动化设施。8.大气气溶胶粒子直径一般在几纳米至几十__________之间。9.绝对零度等于__________℃（或0K）。10.蚁群优化算法是一种模拟__________觅食行为的群体智能优化算法。三、判断题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）判断下列各题正误，正确的在题后括号内打“√”，错误的打“×”。1.无刷直流电机以电子换向器取代了机械换向器，弥补了有刷直流电机的先天性缺陷。（）2.数据截断技术通过主动截断部分数据包，避免整个通信链路因个别数据包异常而中断。（）3.工业级无人机任务载荷设计以现有供应链为主导，主要用于满足航拍、娱乐需求。（）4.顺风起飞时，相对空速增大，需要更短滑跑距离即可达到起飞速度。（）5.轻型无人机在管制空域飞行，操控人员至少应持有理论培训合格证。（）四、简答题（本大题共10小题，每小题4分，共40分）1.简述无人机相比有人机的优势和劣势。2.简述固定翼无人机机体的5大组成部分。3.简述燃气涡轮发动机的4种类型及其能量输出特点。4.在复杂城市环境中，无人机如何实现高精度导航？请列举两种技术方案。5.简述无人机射频通信链路的硬件组成。6.提高地面站数据链路抗干扰能力的技术有哪些？（列举3种即可）7.简述手抛发射的优点与局限性。8.简述低温环境中使用电动动力的两项主要风险及应对措施。9.简述无人机飞行活动申请的基本流程。10.简述蚁群优化算法在无人机航路规划中的应用原理。

参考答案试卷（一）参考答案一、单项选择题1.C教材第13页图1-3：无人机系统由飞行器平台、通信链路、地面测控、任务载荷和地面保障设备组成，不包括机载飞行员。2.C教材第16页：扑翼无人机通过模仿鸟类翅膀扑动产生升力和推力。3.C教材第18页表1-1：小型无人机空机质量范围为4kg＜空机质量≤15kg。4.B教材第15页：固定翼无人机通过机翼与空气的相对运动产生升力。5.B教材第35–36页：尾桨用于抵消主旋翼产生的反扭矩，并实现偏航控制。6.C教材第34–35页：膨胀行程（做功行程）将燃料化学能转换为机械能。7.B教材第57页：KV值越大，电机转速越快，扭矩越小。8.D教材第54页：单节锂电池3.7V，6S串联为3.7×6=22.2V。9.D教材第65页：IMU由加速度计、陀螺仪和磁力计组成，不含激光雷达。10.C教材第61页：惯性导航系统基于牛顿力学定律，不依赖外部信号。11.B教材第81页：调制是将基带信号搬移到高频载波上的过程。12.B教材第82–83页：激光二极管（光源）将电信号转换为光信号。13.B教材第84页：民用无人机系统一般使用点对点双向链路。14.C教材第95–96页：地面站功能不包括无人机自动充电。15.B教材第101页：美国手左摇杆控制上升下降与旋转（偏航）。16.C教材第93–94页：移动方舱式地面站适用于战场或应急场景。17.C教材第117页、第124页：SAR不受天气、光照或云层影响。18.B教材第136–137页：喷洒装置广泛应用于农业植保作业。19.B教材第152页：对流层平均温度垂直递减率约为6.5℃/km。20.B教材第176页：《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》属于行政法规。二、填空题1.地面保障设备（教材第13页图1-3）2.I（教材第20页表1-4）3.升降舵（教材第32页）4.每分钟转速的数值（教材第57页）5.卡尔曼滤波（教材第70页）6.下行（教材第84页）7.通信（教材第95页）8.上升下降（教材第101页）9.气溶胶（教材第151页）10.积冰（教材第161页）三、判断题1.×教材第14页：核心区别在于是否具备任务载荷与自主飞行能力，而非外观。2.×教材第35、37页：涡喷发动机将全部剩余能量用于喷气产生推力；涡扇发动机将大部分能量传给外涵风扇。3.√教材第78页：视距通信链路受地球曲率与地形遮挡限制。4.√教材第94页：固定式地面站通常通过卫星链路远程控制多架无人机。5.√教材第129–130页：模块化设计实现“一机多用”，提升任务适应性。四、简答题1.UAV是一种无须驾驶员直接控制即可自动或半自动飞行的航空器；UAS是指以无人机为主体，配有相关分系统，能执行特定任务的一组设备，由飞行器平台、通信链路、地面测控、任务载荷和地面保障设备组成。（教材第12–13页）2.固定翼：续航长、航程远、载荷大，适用于测绘、农业监测、军事侦察；需跑道起降，无法悬停。多旋翼：成本低、操作简单、可垂直起降和悬停；续航差、速度慢、载重一般。（教材第15–16页、第42页）3.四旋翼升高电机3转速、降低电机1转速（保持2和4不变），使旋翼3升力增大、旋翼1升力减小，产生俯仰力矩，旋翼拉力产生水平分量，实现向前飞行；向后飞行相反。（教材第41–42页）4.①串联式：内燃机仅发电，电驱动电机；②并联式：内燃机与电机同时驱动；③串-并联式：结合两者优点，灵活切换工作模式。（教材第51–52页）5.IMU测量俯仰角、滚转角和偏航角，实现姿态实时监测与控制。包含加速度计（测线性加速度）、陀螺仪（测角速度）和磁力计（测磁场方向辅助定航向）。（教材第65页）6.视距链路：短距离、高速率、低时延，受地球曲率和地形遮挡限制；超视距链路：通过中继实现远距离通信，适用于中远程长航时任务，系统复杂度高。（教材第78–79页）7.①极强抗电磁干扰能力，可在电子战环境下稳定运行；②保密性高，光信号不易被截获，不占用无线电频谱。（教材第90页）8.美国手：左摇杆控制上升下降与旋转，右摇杆控制前后左右水平飞行；日本手：左摇杆控制前后左右与旋转，右摇杆控制上升下降与左右飞行。（教材第101–104页）9.①按温度垂直分布（热力分层）：对流层、平流层、中间层、热层（电离层）、散逸层；②按电离特性：中性层、电离层、磁层。（教材第152–153页）10.①霜：凝华形成，增加摩擦阻力，降低升力系数；②雾凇：白色多孔冰层，增加重量、改变重心；③明冰：坚硬透明冰层，严重破坏气动外形，导致升力急剧下降、阻力增大，极易引发失速。（教材第161页）

试卷（二）参考答案一、单项选择题1.B教材第12页：航空器依靠空气反作用力在大气层中飞行。2.B教材第18页表1-1：轻型无人机空机质量不超过4kg。3.B教材第39页：X形布局因飞行性能更优而被广泛采用。4.B教材第34页：四冲程发动机完成一个循环，曲轴转动两圈。5.B教材第54页：氢燃料电池运行仅产生水，实现零碳排放。6.B教材第57页：型号“2814”中“28”代表定子直径为28mm。7.B教材第70页：卡尔曼滤波用于融合IMU与定位数据，提高精度。8.B教材第62页：卫星导航定位原理为三球交会定位。9.B教材第81页：FM调频仅改变载波频率传递信息。10.B教材第85页：射频链路机载核心设备为机载数据终端（ADT）。11.B教材第88页：有损压缩适用于图像视频传输，如JPEG、H.264。12.B教材第99页：任务规划软件支持航点规划和多机协同。13.B教材第98页、第106页：跳频扩频可提高数据链路抗干扰能力。14.B教材第105页：通道校准确保飞控准确识别摇杆输入。15.B教材第123–124页：2D与3D激光雷达核心区别在于数据采集维度。16.B教材第127页：空中喊话器由大功率扬声器、高清摄像头和无线通信模块组成。17.B教材第135页：零长发射利用火箭助推器作为动力来源。18.C教材第154页：100℃=273.15+100=373.15K。19.C教材第188页：微型无人机在适飞空域内飞行必须完成实名登记。20.B教材第197页：任务规划核心目标是在满足约束条件下提高任务完成效率、降低资源消耗。二、填空题1.核心零部件（教材第21–22页）2.相反（教材第35页）3.信号噪声比（教材第75页）4.涂覆层（教材第87页）5.一站多机（教材第106页）6.车辆（教材第94页）7.无人机机场（教材第147页）8.微米（教材第151页）9.-273.15（教材第154页）10.蚂蚁（教材第202页）三、判断题1.√教材第55页：无刷直流电机以电子换向器取代机械换向器，弥补了有刷电机的缺陷。2.√教材第88–89页：数据截断技术通过主动截断部分数据包，避免链路整体中断。3.×教材第121页：消费级无人机以供应链为主导；工业级以作业任务为主导，功能复杂。4.×教材第161页：顺风起飞时相对空速减小，需要更长滑跑距离。5.√教材第191页：轻型无人机在管制空域飞行，操控人员至少应持有理论培训合格证。四、简答题1.优势：①成本显著降低；②安全性强；③机动性与适应性强；④隐蔽性好；⑤应用场景广泛。劣势：①对导航与通