2025年無(wú)人機(jī)駕駛員職業(yè)技能考核試卷：無(wú)人機(jī)操控系統(tǒng)與傳感器技術(shù)測(cè)試考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填入括號(hào)內(nèi)）1.無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的核心部件是？A.遙控接收機(jī)B.數(shù)傳電臺(tái)C.飛行控制計(jì)算機(jī)D.地面站顯示屏2.慣性測(cè)量單元（IMU）主要測(cè)量哪類信息？A.高程和氣壓B.速度和加速度C.姿態(tài)角和角速度D.溫度和濕度3.無(wú)人機(jī)在無(wú)GPS信號(hào)環(huán)境下主要依靠什么進(jìn)行定位？A.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)推算B.氣壓高度計(jì)C.磁力計(jì)D.輪式編碼器4.下列哪種傳感器主要用于探測(cè)目標(biāo)的熱輻射特性？A.可見光相機(jī)B.紅外熱像儀C.激光雷達(dá)D.毫米波雷達(dá)5.遙控信號(hào)從遙控器傳輸?shù)綗o(wú)人機(jī)，通常經(jīng)過哪種設(shè)備？A.飛行控制計(jì)算機(jī)B.遙控接收機(jī)C.GPS接收機(jī)D.數(shù)據(jù)記錄儀6.無(wú)人機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)繪任務(wù)時(shí)，對(duì)傳感器的哪個(gè)參數(shù)要求最高？A.分辨率B.視場(chǎng)角C.測(cè)距精度D.重量7.飛行控制系統(tǒng)中的PID控制器，其中的“D”代表什么？A.比例（Proportional）B.積分（Integral）C.微分（Derivative）D.攝動(dòng)（Disturbance）8.傳感器標(biāo)定的主要目的是什么？A.提高傳感器靈敏度B.消除傳感器誤差，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性C.增加傳感器量程D.降低傳感器功耗9.無(wú)人機(jī)在飛行中突然失去高度保持能力，最可能的原因是？A.GPS信號(hào)丟失B.氣壓計(jì)故障C.飛行控制計(jì)算機(jī)死機(jī)D.遙控信號(hào)弱10.下列哪種技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多傳感器信息融合的關(guān)鍵？A.編碼技術(shù)B.信號(hào)調(diào)制技術(shù)C.數(shù)據(jù)處理與算法D.通信加密技術(shù)二、判斷題（請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填入括號(hào)內(nèi)）1.遙控器上的油門桿控制無(wú)人機(jī)的爬升和下降。（）2.無(wú)人機(jī)地面站主要用于顯示飛行狀態(tài)和進(jìn)行手動(dòng)操控。（）3.激光雷達(dá)（LiDAR）可以通過發(fā)射激光脈沖并測(cè)量反射時(shí)間來精確測(cè)量距離。（）4.慣性測(cè)量單元（IMU）的數(shù)據(jù)會(huì)隨著時(shí)間的推移而累積誤差，需要進(jìn)行校準(zhǔn)。（）5.數(shù)傳電臺(tái)負(fù)責(zé)將遙控信號(hào)和飛行控制指令從地面?zhèn)鬏數(shù)綗o(wú)人機(jī)。（）6.可見光相機(jī)在任何光照條件下都能獲得高質(zhì)量的圖像。（）7.飛行控制系統(tǒng)通過接收來自各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算并輸出控制指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（）8.傳感器融合的目的僅僅是簡(jiǎn)單地將多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)拼接在一起。（）9.無(wú)人機(jī)在復(fù)雜電磁環(huán)境下，遙控通信鏈路的可靠性會(huì)受到影響。（）10.氣壓高度計(jì)通過測(cè)量大氣壓力來推算無(wú)人機(jī)的高度。（）三、填空題（請(qǐng)將正確答案填入橫線處）1.無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)通常包含______、______和______等主要部分。2.GPS接收機(jī)通過接收______衛(wèi)星的信號(hào)來確定無(wú)人機(jī)的______和______。3.紅外熱像儀能夠探測(cè)到物體發(fā)出的______輻射，并將其轉(zhuǎn)換為可見圖像。4.遙控信號(hào)通常采用______調(diào)制方式進(jìn)行傳輸。5.傳感器標(biāo)定是一個(gè)______的過程，目的是使傳感器輸出與實(shí)際物理量之間建立準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。6.飛行控制系統(tǒng)中的姿態(tài)控制回路通常采用______控制算法。7.無(wú)人機(jī)在穿越障礙物時(shí)，需要依賴傳感器（如______或______）提供的環(huán)境信息。8.傳感器數(shù)據(jù)在傳輸或處理前，通常需要進(jìn)行______和______等預(yù)處理操作。9.飛行控制系統(tǒng)通過比較期望的______與實(shí)際的______，來生成控制指令。10.無(wú)人機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)需要考慮操控系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)的______與______。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述飛行控制計(jì)算機(jī)在無(wú)人機(jī)飛行控制過程中的主要作用。2.說明氣壓高度計(jì)和GPS高度計(jì)在測(cè)量無(wú)人機(jī)高度時(shí)各自的原理和局限性。3.列舉至少三種常見的無(wú)人機(jī)傳感器，并簡(jiǎn)述其基本工作原理及應(yīng)用場(chǎng)景。4.簡(jiǎn)述遙控信號(hào)從發(fā)射到被無(wú)人機(jī)接收的基本過程。5.什么是傳感器融合？簡(jiǎn)述其在無(wú)人機(jī)應(yīng)用中的意義。五、分析題1.假設(shè)一架無(wú)人機(jī)在GPS信號(hào)良好的環(huán)境下起飛，不久后系統(tǒng)提示“GPS丟失”，同時(shí)無(wú)人機(jī)開始圍繞當(dāng)前位置小范圍循環(huán)飛行。請(qǐng)分析可能導(dǎo)致此現(xiàn)象的幾個(gè)原因，并說明相應(yīng)的判斷思路。2.某無(wú)人機(jī)搭載可見光相機(jī)和紅外熱像儀執(zhí)行夜間巡檢任務(wù)。請(qǐng)分析這兩種傳感器在該任務(wù)中各自的作用，以及它們獲取的信息可能有何不同。如果需要同時(shí)獲取兩種信息，操控系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)需要具備哪些協(xié)調(diào)工作的能力？3.描述無(wú)人機(jī)從一個(gè)靜止點(diǎn)起飛，進(jìn)入自動(dòng)巡航模式的基本過程。在這個(gè)過程中，操控系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)各自扮演了怎樣的角色？它們之間如何進(jìn)行信息交互以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、準(zhǔn)確的飛行？試卷答案一、選擇題1.C2.C3.A4.B5.B6.C7.C8.B9.B10.C二、判斷題1.正確2.正確3.正確4.正確5.正確6.錯(cuò)誤7.正確8.錯(cuò)誤9.正確10.正確三、填空題1.飛行控制計(jì)算機(jī)，傳感器系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.衛(wèi)星，位置，速度3.紅外4.調(diào)制解調(diào)5.校準(zhǔn)6.PID7.激光雷達(dá)，可見光相機(jī)8.校準(zhǔn)，濾波9.姿態(tài)，位置10.可靠性，冗余四、簡(jiǎn)答題1.解析思路：飛行控制計(jì)算機(jī)是無(wú)人機(jī)的“大腦”，接收來自各種傳感器（如IMU、GPS、氣壓計(jì)等）的實(shí)時(shí)飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)。它根據(jù)預(yù)設(shè)的飛行控制律（如PID控制算法）和導(dǎo)航指令（來自地面站或自主飛行規(guī)劃），計(jì)算無(wú)人機(jī)各旋翼的轉(zhuǎn)速差，生成相應(yīng)的控制指令并輸出給電子調(diào)速器（ESC），從而精確控制無(wú)人機(jī)的姿態(tài)（滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航）和位置（速度、航向、高度）。2.解析思路：氣壓高度計(jì)通過測(cè)量大氣壓力來推算高度，氣壓越低，高度越高。其原理是基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣模型。但氣壓高度計(jì)受天氣系統(tǒng)（高壓、低壓）和溫度變化影響較大，無(wú)法區(qū)分真實(shí)海拔和相對(duì)高度。GPS高度計(jì)通過接收多顆GPS衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算三維坐標(biāo)來確定高度，精度較高，但信號(hào)易受遮擋（如山谷、城市高樓、樹冠），且在室內(nèi)或信號(hào)干擾嚴(yán)重區(qū)域無(wú)法使用。3.解析思路：常見傳感器及其原理和應(yīng)用：*可見光相機(jī)：利用可見光成像，原理是光電轉(zhuǎn)換。應(yīng)用廣泛，如航拍、測(cè)繪、巡檢、監(jiān)控等。*紅外熱像儀：探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射（熱量），原理是紅外輻射與溫度的關(guān)系。應(yīng)用包括夜間作業(yè)、熱力檢測(cè)、搜救、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)等。*激光雷達(dá)（LiDAR）：發(fā)射激光脈沖，通過測(cè)量脈沖往返時(shí)間計(jì)算距離。原理是光速和時(shí)間的乘積。應(yīng)用包括高精度測(cè)繪、地形生成、障礙物探測(cè)、自動(dòng)避障等。*GPS/GNSS接收機(jī)：接收衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位和導(dǎo)航。原理是空間測(cè)距。應(yīng)用是確定無(wú)人機(jī)位置、速度、時(shí)間。*慣性測(cè)量單元（IMU）：包含陀螺儀和加速度計(jì)，測(cè)量角速度和線性加速度。原理是牛頓力學(xué)和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)。應(yīng)用是測(cè)量和穩(wěn)定無(wú)人機(jī)姿態(tài)，輔助導(dǎo)航。4.解析思路：飛行員在地面通過遙控器操作，產(chǎn)生控制指令（如油門、方向）。這些指令通過遙控器內(nèi)的編碼器進(jìn)行編碼，形成特定頻率和幅值的模擬或數(shù)字信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過調(diào)制（如FSK、PPM等）增強(qiáng)抗干擾能力后，通過天線以無(wú)線電波形式發(fā)射出去。無(wú)人機(jī)上的遙控接收機(jī)天線接收此信號(hào)，解碼還原出控制指令，并傳輸給飛行控制計(jì)算機(jī)。5.解析思路：傳感器融合是指將來自多個(gè)不同傳感器（或同一傳感器在不同時(shí)刻）的信息，按照一定的規(guī)則進(jìn)行組合、處理和解釋，以獲得比單個(gè)傳感器更精確、更可靠、更完整的信息或決策。意義在于提高無(wú)人機(jī)的環(huán)境感知能力、導(dǎo)航精度、系統(tǒng)魯棒性和任務(wù)自主性。例如，融合GPS和IMU數(shù)據(jù)可以克服GPS信號(hào)丟失時(shí)的導(dǎo)航中斷問題，實(shí)現(xiàn)更精確的姿態(tài)和位置保持。五、分析題1.解析思路：*原因分析：*外部干擾：強(qiáng)電磁干擾可能暫時(shí)或永久干擾GPS接收機(jī)工作。*遮擋：無(wú)人機(jī)飛入建筑物、隧道、茂密樹冠等區(qū)域，導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)被遮擋。*接收機(jī)故障：GPS接收機(jī)硬件本身出現(xiàn)故障。*配置錯(cuò)誤：飛行模式設(shè)置不當(dāng)或GPS模塊未正確激活。*判斷思路：系統(tǒng)提示“GPS丟失”是關(guān)鍵信息。無(wú)人機(jī)能圍繞當(dāng)前位置飛行，說明其仍能獲取一定的高度和位置信息（可能來自氣壓計(jì)或慣性導(dǎo)航推算），并且飛行控制系統(tǒng)工作正常。結(jié)合“GPS丟失”的提示，最直接的原因是GPS信號(hào)接收問題。判斷是哪種具體原因，需要結(jié)合飛行時(shí)的具體環(huán)境（是否在遮擋物下方）、無(wú)人機(jī)狀態(tài)（是否出現(xiàn)錯(cuò)誤代碼）以及系統(tǒng)日志等信息。2.解析思路：*傳感器作用及信息差異：*可見光相機(jī)：獲取目標(biāo)可見表面的顏色、紋理、形狀信息。在夜間，如果光照不足或無(wú)光，可見光相機(jī)無(wú)法成像或圖像質(zhì)量差。*紅外熱像儀：獲取目標(biāo)的熱輻射特征信息，與物體溫度相關(guān)。不依賴可見光，可以在完全黑暗的環(huán)境下工作。能探測(cè)到因溫度差異而隱藏的目標(biāo)或發(fā)生異常發(fā)熱的部位。*系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力：*飛行控制：需要地面站軟件能同時(shí)管理或切換兩種傳感器的供電和信號(hào)傳輸。無(wú)人機(jī)需有足夠的處理能力實(shí)時(shí)處理兩種不同類型的數(shù)據(jù)。*傳感器同步：兩種傳感器需要精確的內(nèi)部或外部同步機(jī)制（如使用同步觸發(fā)信號(hào)），以確保獲取的圖像或數(shù)據(jù)在時(shí)間上對(duì)應(yīng)，便于后續(xù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析或融合處理。*數(shù)據(jù)融合與呈現(xiàn)：地面站軟件需要具備融合或并排顯示兩種傳感器數(shù)據(jù)的能力，使操作員能綜合可見信息和熱信息進(jìn)行判斷。3.解析思路：*過程描述：?jiǎn)?dòng)無(wú)人機(jī)，飛行員確認(rèn)狀態(tài)正常后，切換到手動(dòng)或自動(dòng)起飛模式。無(wú)人機(jī)起飛后，飛行員或飛行控制系統(tǒng)（根據(jù)預(yù)設(shè)航線）控制無(wú)人機(jī)爬升到目標(biāo)高度。到達(dá)目標(biāo)高度后，飛行員或系統(tǒng)切換到自動(dòng)巡航模式，此時(shí)主要由飛行控制系統(tǒng)主導(dǎo)飛行。*操控與傳感器角色：*起飛階段：飛行員（手動(dòng)模式）直接控制油門和方向；自動(dòng)模式下，飛行員設(shè)定目標(biāo)高度，飛行控制系統(tǒng)根據(jù)氣壓計(jì)、IMU等傳感器數(shù)據(jù)自動(dòng)控制油門和姿態(tài)，將無(wú)人機(jī)抬離地面并爬升。*巡航階段：*飛行控制系統(tǒng)：核心角色。接收GPS/GNSS數(shù)據(jù)（位置、速度、航向）、IMU數(shù)據(jù)（姿態(tài)）、氣壓計(jì)數(shù)據(jù)（高度）、磁力計(jì)數(shù)據(jù)（偏航角）。根據(jù)預(yù)設(shè)航線或指令，計(jì)算期望的飛行狀態(tài)，通過PID等算法計(jì)算出各旋翼的差速指令，控制無(wú)人機(jī)保持穩(wěn)定的姿態(tài)、高度和航向，并沿預(yù)定路徑飛行。*傳感