航空航天行業(yè)無人機飛控算法工程師崗位招聘考試試卷及答案一、填空題（共10題，每題1分）1.無人機飛控系統(tǒng)核心組成通常包括姿態(tài)解算模塊、__________模塊和執(zhí)行控制模塊。（答案：導(dǎo)航定位）2.多旋翼無人機的動力分配通?；赺_________原理實現(xiàn)各電機轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)控制。（答案：力矩平衡）3.常用的姿態(tài)表示方法中，__________可避免歐拉角的萬向節(jié)鎖問題。（答案：四元數(shù)）4.飛控系統(tǒng)中，IMU的主要測量量是加速度和__________。（答案：角速度）5.無人機定高控制常用的傳感器除氣壓計外，還包括__________（如激光或超聲波）。（答案：測距傳感器）6.PID控制器中，I（積分項）的主要作用是消除__________。（答案：穩(wěn)態(tài)誤差）7.飛控算法中，__________濾波常用于融合多傳感器數(shù)據(jù)以提高姿態(tài)估計精度。（答案：卡爾曼）8.無人機導(dǎo)航坐標(biāo)系中，常用的地理坐標(biāo)系是__________（如ENU或NED）。（答案：ENU）9.多旋翼無人機的動力學(xué)模型通常簡化為__________系統(tǒng)（填“線性”或“非線性”）。（答案：非線性）10.飛控通信協(xié)議中，常用的串口協(xié)議有__________（舉例一種）。（答案：UART）二、單項選擇題（共10題，每題2分）1.以下哪項不是飛控系統(tǒng)的基本功能？（）A.姿態(tài)穩(wěn)定B.路徑規(guī)劃C.電機驅(qū)動D.數(shù)據(jù)存儲（答案：D）2.四旋翼無人機的“十字”布局中，對角電機的旋轉(zhuǎn)方向（）。A.全部順時針B.全部逆時針C.兩兩相反D.無固定規(guī)律（答案：C）3.互補濾波的核心思想是（）。A.用高頻信號修正低頻誤差B.用低頻信號修正高頻誤差C.僅依賴單一傳感器D.完全替代卡爾曼濾波（答案：B）4.以下哪種情況會導(dǎo)致GPS信號失效？（）A.室內(nèi)環(huán)境B.晴空萬里C.低速飛行D.低空飛行（答案：A）5.飛控中“油門”通道主要控制（）。A.滾轉(zhuǎn)力矩B.俯仰力矩C.總升力D.偏航力矩（答案：C）6.多旋翼無人機的“懸?！睜顟B(tài)需滿足（）。A.升力大于重力B.升力等于重力C.升力小于重力D.與升力無關(guān)（答案：B）7.以下哪項是滑?？刂频奶攸c？（）A.對模型誤差敏感B.抖振現(xiàn)象C.僅適用于線性系統(tǒng)D.無需設(shè)計切換函數(shù)（答案：B）8.飛控中“航點飛行”功能主要依賴（）。A.姿態(tài)控制B.位置控制C.角速度控制D.加速度控制（答案：B）9.無人機“失控保護(hù)”功能通常優(yōu)先觸發(fā)（）。A.自動返航B.原地盤旋C.緊急降落D.加速飛行（答案：A）10.以下哪種傳感器可用于視覺定位？（）A.磁羅盤B.攝像頭C.氣壓計D.加速度計（答案：B）三、多項選擇題（共10題，每題2分）1.飛控系統(tǒng)常用的傳感器包括（）。A.IMUB.GPSC.氣壓計D.激光雷達(dá)（答案：ABCD）2.多旋翼無人機的控制輸入通常包括（）。A.滾轉(zhuǎn)指令B.俯仰指令C.偏航指令D.油門指令（答案：ABCD）3.以下屬于非線性控制算法的是（）。A.PID控制B.反步控制C.滑模控制D.魯棒控制（答案：BCD）4.無人機姿態(tài)解算的輸入數(shù)據(jù)可能來自（）。A.加速度計B.陀螺儀C.磁羅盤D.氣壓計（答案：ABC）5.飛控通信中，常用的協(xié)議有（）。A.MAVLinkB.CANC.SPID.I2C（答案：ABCD）6.多旋翼無人機的動力系統(tǒng)包括（）。A.電機B.電調(diào)C.螺旋槳D.電池（答案：ABCD）7.以下會影響飛控算法實時性的因素有（）。A.處理器算力B.傳感器延遲C.控制算法復(fù)雜度D.通信速率（答案：ABCD）8.無人機抗風(fēng)性優(yōu)化可通過（）實現(xiàn)。A.提高電機功率B.優(yōu)化控制參數(shù)C.增加傳感器冗余D.簡化動力學(xué)模型（答案：ABC）9.飛控系統(tǒng)的軟件架構(gòu)通常包含（）。A.驅(qū)動層B.算法層C.應(yīng)用層D.硬件層（答案：ABC）10.以下屬于無人機導(dǎo)航模式的是（）。A.手動模式B.自主模式C.增穩(wěn)模式D.跟隨模式（答案：ABCD）四、判斷題（共10題，每題2分）1.歐拉角表示姿態(tài)時，所有旋轉(zhuǎn)順序都會導(dǎo)致萬向節(jié)鎖。（）（答案：×）2.卡爾曼濾波適用于線性系統(tǒng)，擴展卡爾曼濾波可處理非線性系統(tǒng)。（）（答案：√）3.多旋翼無人機的“軸距”越大，抗風(fēng)性越弱。（）（答案：×）4.磁羅盤易受電磁干擾，需在飛前進(jìn)行校準(zhǔn)。（）（答案：√）5.飛控中的“角速度環(huán)”通常比“姿態(tài)角環(huán)”響應(yīng)更快。（）（答案：√）6.無人機的“最大續(xù)航時間”僅由電池容量決定。（）（答案：×）7.視覺SLAM可在GPS拒止環(huán)境中實現(xiàn)定位。（）（答案：√）8.飛控算法中，前饋控制可增強系統(tǒng)抗干擾能力。（）（答案：×）9.多旋翼無人機的“失控保護(hù)”必須依賴GPS信號。（）（答案：×）10.飛控代碼的實時性要求高于普通工業(yè)控制軟件。（）（答案：√）五、簡答題（共4題，每題5分）1.簡述多旋翼無人機姿態(tài)解算的基本流程。答案：姿態(tài)解算通常以陀螺儀的角速度積分得到初始姿態(tài)，再通過加速度計（修正重力方向）和磁羅盤（修正航向）的測量值進(jìn)行誤差補償。常用方法包括互補濾波和卡爾曼濾波：陀螺儀提供高頻動態(tài)姿態(tài)，但存在漂移；加速度計和磁羅盤提供低頻靜態(tài)參考，用于校正漂移。最終融合多傳感器數(shù)據(jù)，輸出準(zhǔn)確的三維姿態(tài)（滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航）。2.說明PID控制器中P、I、D三個參數(shù)的作用及調(diào)整原則。答案：P（比例項）：直接反映當(dāng)前誤差，增大P可加快響應(yīng)但可能超調(diào)；I（積分項）：消除穩(wěn)態(tài)誤差，積分時間越?。↖系數(shù)越大），誤差累積越快，但易引發(fā)積分飽和；D（微分項）：抑制超調(diào)，反映誤差變化率，增大D可提高系統(tǒng)阻尼。調(diào)整原則：先調(diào)P至臨界振蕩，再加入D抑制超調(diào)，最后用I消除靜差，避免I過大導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。3.無人機在GPS拒止環(huán)境下，可采用哪些定位方案？答案：可采用視覺SLAM（通過攝像頭構(gòu)建環(huán)境地圖并定位）、慣性導(dǎo)航（依賴IMU積分，但誤差隨時間累積）、激光雷達(dá)SLAM（通過激光點云匹配定位）、超寬帶（UWB）室內(nèi)定位（基站與無人機通信測距）。實際中常融合多種傳感器（如IMU+視覺），利用卡爾曼濾波或聯(lián)邦濾波降低誤差，實現(xiàn)可靠定位。4.多旋翼無人機動力學(xué)模型的主要特點有哪些？答案：多旋翼動力學(xué)模型具有強非線性（如空氣動力學(xué)的非線性力和力矩）、欠驅(qū)動（4個控制輸入對應(yīng)6個自由度）、耦合性（滾轉(zhuǎn)與俯仰運動通過電機轉(zhuǎn)速耦合）、參數(shù)不確定性（如螺旋槳效率、空氣密度變化）。模型通常簡化為剛體運動方程，考慮重力、升力、阻力和陀螺力矩，需通過實驗或辨識確定關(guān)鍵參數(shù)（如轉(zhuǎn)動慣量、推力系數(shù)）。六、討論題（共2題，每題5分）1.結(jié)合實際場景，討論飛控算法在復(fù)雜環(huán)境（如強風(fēng)、高溫、電磁干擾）下的優(yōu)化方向。答案：復(fù)雜環(huán)境下，飛控算法需從魯棒性和適應(yīng)性兩方面優(yōu)化。強風(fēng)環(huán)境中，可通過增強抗風(fēng)控制（如基于擾動觀測器的前饋補償）、優(yōu)化軌跡規(guī)劃（避免逆風(fēng)高速飛行）；高溫會影響電池容量和電機效率，需調(diào)整動力分配策略（如降低最大油門閾值）；電磁干擾可能導(dǎo)致傳感器數(shù)據(jù)異常（如磁羅盤偏差、GPS信號丟失），需增加冗余傳感器（如雙IMU、視覺輔助），并設(shè)計自適應(yīng)濾波算法（如抗野值的卡爾曼濾波）。此外，可引入機器學(xué)習(xí)方法（如強化學(xué)習(xí)）在線調(diào)整控制參數(shù)，適應(yīng)環(huán)境變化。2.無人機集群飛行時，飛控算法需解決哪些關(guān)鍵問題？答案：集群飛控需解決協(xié)同控制、通信延遲、沖突避免和故障容錯四大問題。協(xié)同控制要求個體按全局目標(biāo)調(diào)整軌跡（如編隊保持），需設(shè)計分布