2025年大學(xué)無人機(jī)應(yīng)用（無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下哪種導(dǎo)航技術(shù)主要利用地球磁場來確定無人機(jī)的航向？A.慣性導(dǎo)航B.地磁導(dǎo)航C.GPS導(dǎo)航D.視覺導(dǎo)航2.無人機(jī)在進(jìn)行自主導(dǎo)航時(shí)，需要實(shí)時(shí)獲取自身的位置信息，以下哪個(gè)設(shè)備能最直接提供無人機(jī)的三維位置信息？A.加速度計(jì)B.陀螺儀C.GPS接收機(jī)D.磁力計(jì)3.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，用于測量無人機(jī)角速度的傳感器是？A.加速度計(jì)B.陀螺儀C.磁力計(jì)D.氣壓計(jì)4.當(dāng)無人機(jī)處于GPS信號丟失的環(huán)境中時(shí)，哪種導(dǎo)航技術(shù)可以在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)為無人機(jī)提供相對準(zhǔn)確的位置信息？A.慣性導(dǎo)航B.地磁導(dǎo)航C.視覺導(dǎo)航D.以上都可以5.視覺導(dǎo)航中，無人機(jī)通過識別以下哪種特征來確定自身位置？A.地標(biāo)B.磁場強(qiáng)度C.氣壓變化D.衛(wèi)星信號6.以下關(guān)于無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的說法，錯(cuò)誤的是？A.GPS導(dǎo)航精度高，但易受遮擋影響B(tài).慣性導(dǎo)航具有自主性強(qiáng)的特點(diǎn)C.視覺導(dǎo)航適用于復(fù)雜環(huán)境D.地磁導(dǎo)航精度不受外界干擾7.無人機(jī)要實(shí)現(xiàn)精確的定點(diǎn)懸停，需要綜合運(yùn)用多種導(dǎo)航技術(shù)，其中起到關(guān)鍵作用的是？A.GPS導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航結(jié)合B.視覺導(dǎo)航與地磁導(dǎo)航結(jié)合C.慣性導(dǎo)航與視覺導(dǎo)航結(jié)合D.地磁導(dǎo)航與GPS導(dǎo)航結(jié)合8.在室內(nèi)環(huán)境中，哪種導(dǎo)航技術(shù)相對更適合無人機(jī)飛行？A.GPS導(dǎo)航B.視覺導(dǎo)航C.地磁導(dǎo)航D.慣性導(dǎo)航9.無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)中的卡爾曼濾波器主要用于？A.提高傳感器測量精度B.融合多種傳感器數(shù)據(jù)C.修正無人機(jī)姿態(tài)D.計(jì)算無人機(jī)速度10.以下哪種情況會對無人機(jī)的GPS導(dǎo)航產(chǎn)生較大干擾？A.陰天B.高樓林立的城市環(huán)境C.強(qiáng)風(fēng)天氣D.多云天氣第II卷（非選擇題共70分）答題要求：請根據(jù)題目要求，在相應(yīng)位置準(zhǔn)確作答。二、填空題（本大題共5小題，每小題4分，共20分）1.無人機(jī)導(dǎo)航技術(shù)主要包括______、______、______、______等。2.GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由______、______和______三部分組成。3.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部件是______和______。4.視覺導(dǎo)航中常用的特征提取方法有______、______等。5.地磁導(dǎo)航的精度主要受______、______等因素影響。三、簡答題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）1.簡述慣性導(dǎo)航的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)。2.說明視覺導(dǎo)航在無人機(jī)應(yīng)用中的優(yōu)勢和局限性。3.分析GPS導(dǎo)航信號受到干擾時(shí)，無人機(jī)可采取的應(yīng)對措施。四、材料分析題（本大題共10分）材料：某無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過程中，突然出現(xiàn)GPS信號丟失的情況。此時(shí)，無人機(jī)依靠慣性導(dǎo)航系統(tǒng)繼續(xù)飛行，但隨著時(shí)間推移，慣性導(dǎo)航的誤差逐漸增大。為了修正位置，地面控制站嘗試引導(dǎo)無人機(jī)進(jìn)入一片空曠且有明顯地標(biāo)物的區(qū)域，利用視覺導(dǎo)航技術(shù)重新確定位置。問題：請分析該無人機(jī)在GPS信號丟失后，慣性導(dǎo)航誤差增大的原因，并說明視覺導(dǎo)航如何幫助無人機(jī)修正位置。五、設(shè)計(jì)題（本大題共10分）設(shè)計(jì)一個(gè)無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)方案，要求綜合運(yùn)用多種導(dǎo)航技術(shù)，以滿足無人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境下（包括室內(nèi)和室外）的高精度導(dǎo)航需求。請簡要說明各導(dǎo)航技術(shù)的作用及相互配合方式。答案：一、選擇題1.B2.C3.B4.A5.A6.D7.A8.B9.B10.B二、填空題1.GPS導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、地磁導(dǎo)航2.空間部分、地面控制部分、用戶設(shè)備部分3.加速度計(jì)、陀螺儀4.SIFT、SURF5.地磁異常、周圍金屬物體三、簡答題1.慣性導(dǎo)航工作原理：利用加速度計(jì)測量無人機(jī)的加速度，通過積分運(yùn)算得到速度和位置信息；利用陀螺儀測量角速度，用于修正姿態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：自主性強(qiáng)，不依賴外界信號；能實(shí)時(shí)提供位置、速度和姿態(tài)信息。缺點(diǎn)：誤差隨時(shí)間積累，精度有限；成本較高。2.優(yōu)勢：可利用豐富的視覺信息，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境；無需額外設(shè)備，成本低；能提供高精度的位置和姿態(tài)信息。局限性：對光照、遮擋等環(huán)境因素敏感；計(jì)算量較大，實(shí)時(shí)性要求高；特征提取和匹配算法復(fù)雜。3.應(yīng)對措施：切換到慣性導(dǎo)航繼續(xù)飛行，但需定期校準(zhǔn)；利用地形匹配等輔助導(dǎo)航技術(shù)；引導(dǎo)無人機(jī)進(jìn)入有明顯地標(biāo)區(qū)域，采用視覺導(dǎo)航重新定位；結(jié)合其他導(dǎo)航技術(shù)如地磁導(dǎo)航輔助修正。四、慣性導(dǎo)航誤差增大原因：慣性導(dǎo)航依靠加速度計(jì)和陀螺儀測量，隨著時(shí)間積分運(yùn)算，測量誤差會不斷累積，導(dǎo)致位置和姿態(tài)誤差逐漸增大。視覺導(dǎo)航修正位置原理：無人機(jī)進(jìn)入有地標(biāo)區(qū)域后，通過攝像頭采集圖像，利用視覺算法提取地標(biāo)特征，與預(yù)先存儲的地標(biāo)信息匹配，計(jì)算出無人機(jī)相對于地標(biāo)物的位置和姿態(tài)，從而修正慣性導(dǎo)航產(chǎn)生的誤差，重新確定準(zhǔn)確位置。五、方案：采用GPS導(dǎo)航獲取全局位置信息，精度高但易受遮擋。慣性導(dǎo)航用于短時(shí)間內(nèi)自主飛行和姿態(tài)保持，誤差會積累。視覺導(dǎo)航在復(fù)雜環(huán)境和GPS信