2025年《無(wú)人機(jī)操控與維護(hù)》理論考試復(fù)習(xí)題庫(kù)及答案詳解一、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)與飛行原理1.【單選】某四旋翼無(wú)人機(jī)在懸停狀態(tài)下，電機(jī)1、3轉(zhuǎn)速同時(shí)下降200rpm，電機(jī)2、4保持不變，此時(shí)無(wú)人機(jī)將：A.向前平移?B.向后平移?C.向左滾轉(zhuǎn)?D.向右滾轉(zhuǎn)答案：B解析：四旋翼采用“X”模式，電機(jī)1、3為逆時(shí)針槳，位于機(jī)頭右后方與左前方；降低其轉(zhuǎn)速會(huì)導(dǎo)致機(jī)頭方向升力減小，機(jī)體繞橫軸向后傾斜，產(chǎn)生向后水平分力，故向后平移。2.【單選】下列關(guān)于旋翼雷諾數(shù)Re的說(shuō)法正確的是：A.Re與空氣密度成反比?B.Re與槳葉弦長(zhǎng)無(wú)關(guān)?C.Re與槳尖線速度成正比?D.Re與動(dòng)力粘度成正比答案：C解析：Re=ρ·v·c/μ，其中v為特征速度，槳尖線速度增大直接使Re增大；ρ為密度正相關(guān)，c為弦長(zhǎng)正相關(guān)，μ為動(dòng)力粘度負(fù)相關(guān)。3.【單選】某型固定翼無(wú)人機(jī)翼載荷從25kg/m2提高到35kg/m2，若升力系數(shù)不變，其失速速度變化約為：A.增加15%?B.增加18%?C.增加33%?D.降低10%答案：B解析：失速速度v?∝√(翼載荷)，√(35/25)=1.183，即增加約18.3%。4.【判斷】多旋翼無(wú)人機(jī)在電池電壓降低至3.3V/芯時(shí)，繼續(xù)飛行將觸發(fā)電池管理系統(tǒng)的永久斷電保護(hù)，此時(shí)電調(diào)立即停槳。答案：錯(cuò)誤解析：3.3V/芯已低于安全閾值，但多數(shù)消費(fèi)級(jí)BMS僅觸發(fā)降落保護(hù)而非永久斷電；永久斷電電壓通常設(shè)定在2.5–2.8V/芯，且電調(diào)停槳由飛控指令決定，非BMS直接控制。5.【填空】某六旋翼采用“Y6”布局，上下槳共軸反轉(zhuǎn)，若單槳最大靜拉力為3.2N，整機(jī)起飛重量應(yīng)不超過(guò)______N（保留1位小數(shù)）。答案：17.3解析：Y6共6軸12槳，但上下槳?dú)鈩?dòng)干擾使總拉力約為單槳之和的0.9倍；最大總拉力=12×3.2×0.9=34.6N；按0.5拉力裕度，起飛重量≤34.6/2=17.3N。6.【簡(jiǎn)答】簡(jiǎn)述多旋翼無(wú)人機(jī)“地面效應(yīng)”對(duì)懸停電流的影響，并給出定量估算方法。答案：當(dāng)無(wú)人機(jī)離地高度<旋翼直徑一半時(shí)，地面效應(yīng)顯著，誘導(dǎo)速度減小，需用功率下降。定量估算：功率修正系數(shù)σ=1–(1/(1+(8·h/R)^1.5))，其中h為離地高度，R為旋翼半徑；懸停電流I≈I?·σ，I?為無(wú)地面效應(yīng)電流。實(shí)驗(yàn)測(cè)得h/R=0.5時(shí)電流下降約15–20%。二、航空氣象與空域法規(guī)7.【單選】在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氣溫每升高1℃，空氣密度約減?。篈.0.12%?B.0.38%?C.0.65%?D.1.00%答案：B解析：由理想氣體方程ρ=P/(R·T)，在常壓下密度與絕對(duì)溫度成反比，Δρ/ρ≈–ΔT/T；30℃時(shí)T≈303K，ΔT=1K，Δρ/ρ≈–1/303≈–0.33%，最接近0.38%。8.【單選】根據(jù)《民用無(wú)人駕駛航空器實(shí)名制登記管理規(guī)定》，最大起飛重量≥______g的無(wú)人機(jī)，其所有者必須進(jìn)行實(shí)名登記。A.250?B.1000?C.4000?D.15000答案：A解析：民航局2017年下發(fā)《實(shí)名登記規(guī)定》，閾值250g。9.【單選】在GB362202018《無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)》中，術(shù)語(yǔ)“BVLOS”對(duì)應(yīng)的中文是：A.超視距飛行?B.視距內(nèi)飛行?C.儀表飛行?D.自主飛行答案：A解析：BeyondVisualLineofSight，超視距飛行。10.【多選】下列哪些天氣現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)GPS水平定位誤差明顯增大？A.強(qiáng)降雨?B.沙塵暴?C.電離層暴?D.低云答案：A、B、C解析：強(qiáng)降雨與沙塵增加信號(hào)衰減與多徑；電離層暴影響GNSS電離層延遲模型；低云對(duì)L1頻段影響微弱。11.【簡(jiǎn)答】解釋“冷鋒過(guò)境”對(duì)固定翼無(wú)人機(jī)長(zhǎng)航時(shí)任務(wù)的影響，并提出三條應(yīng)對(duì)措施。答案：冷鋒過(guò)境伴隨風(fēng)向突變、風(fēng)速驟增、湍流增強(qiáng)、氣壓梯度大，可導(dǎo)致空速波動(dòng)±5m/s以上，航向保持誤差>10°，油耗增加>8%。措施：①提前下載高分辨率數(shù)值天氣模式（NWP）數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整航路，避開(kāi)鋒面±30km；②啟用空速與航向解耦的魯棒控制律，增益調(diào)度隨湍流強(qiáng)度自適應(yīng)；③設(shè)置應(yīng)急備降機(jī)場(chǎng)，燃油儲(chǔ)備由45min增至75min。三、飛行性能與任務(wù)規(guī)劃12.【單選】某電動(dòng)固定翼無(wú)人機(jī)巡航升阻比為12，電池能量密度250Wh/kg，可用能量占總量80%，整機(jī)質(zhì)量4kg，推進(jìn)系統(tǒng)總效率65%，則理論最大航時(shí)約為：A.1.7h?B.2.5h?C.3.1h?D.4.0h答案：C解析：可用能量E=4kg×250Wh/kg×0.8=800Wh；巡航功率P=mg·v/(L/D·η)，設(shè)巡航速度v=18m/s，P=4×9.81×18/(12×0.65)≈90W；航時(shí)t=800/90≈3.1h。13.【單選】使用“SRTM90m”高程數(shù)據(jù)做航跡規(guī)劃時(shí)，若設(shè)定航高相對(duì)地面120m，則數(shù)據(jù)本身可能引入的最大絕對(duì)高程誤差約為：A.±5m?B.±10m?C.±16m?D.±30m答案：C解析：SRTM90m標(biāo)稱垂直精度±16m（90%置信區(qū)間）。14.【填空】采用“激光雷達(dá)+IMU”組合進(jìn)行地形跟隨，若激光雷達(dá)更新率100Hz，IMU更新率400Hz，則組合導(dǎo)航EKF預(yù)測(cè)步長(zhǎng)為_(kāi)_____ms。答案：2.5解析：EKF以最高頻率做預(yù)測(cè)，IMU400Hz對(duì)應(yīng)2.5ms。15.【簡(jiǎn)答】闡述“動(dòng)態(tài)可達(dá)集（DAT）”在山區(qū)超視距航線規(guī)劃中的作用，并給出二維DAT的數(shù)學(xué)描述。答案：DAT用于量化無(wú)人機(jī)在風(fēng)擾與性能約束下未來(lái)一段時(shí)間可到達(dá)的區(qū)域，確保航跡在空管約束與地形避讓內(nèi)。二維DAT可表示為：DAT(t)={x∈?2|?u(τ),τ∈[t?,t],使x(t)=x?+∫v(τ)dτ,且‖u(τ)‖≤u_max,‖v(τ)–v_wind(τ)‖≤v_max}其中u為加速度控制量，v_max為最大空速，v_wind為風(fēng)場(chǎng)。四、飛控系統(tǒng)與傳感器16.【單選】Pixhawk4飛控中，IMU傳感器采用ICM20602，其陀螺零偏不穩(wěn)定性的典型值為：A.3°/h?B.20°/h?C.200°/h?D.2000°/h答案：B解析：ICM20602為消費(fèi)級(jí)MEMS，零偏不穩(wěn)定性20°/h量級(jí)。17.【單選】關(guān)于擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）中的“狀態(tài)向量”描述，正確的是：A.必須包含機(jī)體角速度?B.必須包含GPS天線位置?C.必須包含磁場(chǎng)強(qiáng)度?D.必須包含風(fēng)速答案：A解析：EKF至少包含姿態(tài)、速度、位置、陀螺零偏；角速度是動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)核心，其余視傳感器配置而定。18.【單選】某型無(wú)人機(jī)采用RTKGNSS，基站距離10km，電離層活躍Kp=7，此時(shí)垂直定位誤差可能達(dá)到：A.2cm?B.5cm?C.10cm?D.30cm答案：D解析：Kp=7時(shí)電離層梯度增大，RTK基線10km下殘余電離層誤差可達(dá)30cm。19.【多選】下列哪些故障會(huì)導(dǎo)致飛控進(jìn)入“自穩(wěn)（Stabilize）”模式后仍出現(xiàn)不可控翻滾？A.單軸陀螺飽和?B.電調(diào)信號(hào)線斷路?C.電機(jī)相線缺相?D.GPS速度跳變答案：A、B、C解析：陀螺飽和導(dǎo)致角速度反饋錯(cuò)誤；信號(hào)線斷路使電調(diào)無(wú)PWM；缺相造成拉力不對(duì)稱；GPS跳變?cè)谧苑€(wěn)模式不影響內(nèi)環(huán)。20.【簡(jiǎn)答】說(shuō)明“磁異常檢測(cè)”算法在無(wú)人機(jī)應(yīng)急返航中的應(yīng)用流程，并給出基于三軸磁力計(jì)H?假設(shè)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量。答案：流程：①采集三軸磁矢量B；②建立地磁參考模型IGRF，計(jì)算理論值B?；③構(gòu)造殘差ε=B–B?；④計(jì)算馬氏距離D=ε?·S?1·ε，S為協(xié)方差；⑤若D>χ2_0.99(3)，觸發(fā)磁異常標(biāo)志；⑥飛控切換至無(wú)磁模式，使用純陀螺積分+GNSS航向返航。五、動(dòng)力系統(tǒng)與能源管理21.【單選】某6S5000mAh45C鋰電池在25℃環(huán)境下以100A放電，其電壓跌落中由歐姆內(nèi)阻引起的壓降約為_(kāi)_____mV（已知單芯內(nèi)阻2mΩ）。A.120?B.240?C.480?D.720答案：D解析：6S總內(nèi)阻R=6×2=12mΩ；壓降U=I·R=100×0.012=1.2V=1200mV；但45C高倍率下極化內(nèi)阻占比高，歐姆內(nèi)阻約占60%，故0.6×1200=720mV。22.【單選】使用丙烷燃料電池（SOFC）作為無(wú)人機(jī)動(dòng)力，其理論能量密度是鋰電的約：A.2倍?B.5倍?C.10倍?D.20倍答案：C解析：丙烷質(zhì)量能量密度46MJ/kg，鋰電0.9MJ/kg，考慮燃料電池系統(tǒng)效率50%，仍約10倍。23.【填空】某無(wú)刷電機(jī)KV=580rpm/V，電池6S滿電25.2V，配15×5螺旋槳，實(shí)測(cè)油門(mén)75%時(shí)轉(zhuǎn)速8400rpm，則此時(shí)電機(jī)效率約為_(kāi)_____%（保留整數(shù)）。答案：86解析：理論空載轉(zhuǎn)速=580×25.2=14616rpm；實(shí)際8400rpm；滑差率S=(14616–8400)/14616≈0.42；電機(jī)效率η≈1–S≈0.86。24.【簡(jiǎn)答】闡述“電池老化容量衰減”模型中的“平方根時(shí)間律”，并給出數(shù)學(xué)表達(dá)式。答案：鋰離子電池的容量衰減Q_loss與循環(huán)次數(shù)或時(shí)間呈√t關(guān)系，源于SEI膜生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)。表達(dá)式：Q_loss(%)=B·√t其中B為溫度與倍率相關(guān)的系數(shù)，B=α·exp(–E_a/(kT))，E_a≈0.15eV；t為等效全循環(huán)時(shí)間。25.【計(jì)算】一架純電固定翼設(shè)計(jì)航時(shí)8h，航速20m/s，已知整機(jī)升阻比15，推進(jìn)效率70%，電池組質(zhì)量比35%，求所需電池能量密度（Wh/kg）。答案：需用功率P=mg·v/(L/D·η)；設(shè)起飛質(zhì)量m，電池質(zhì)量0.35m；能量E=0.35m·e；航時(shí)t=E/P=8h=28800s；代入：0.35m·e=m·9.81·20/(15·0.7)·28800解得e≈235Wh/kg。六、鏈路、通信與電磁兼容26.【單選】在2.4GHz頻段，采用OFDM20MHz帶寬，64QAM5/6編碼，理論空口速率為：A.24Mbps?B.48Mbps?C.65Mbps?D.150Mbps答案：C解析：802.11n1×1MIMO，64QAM5/6對(duì)應(yīng)子載波數(shù)據(jù)速率65Mbps。27.【單選】圖傳發(fā)射功率20dBm，天線增益2dBi，頻率5.8GHz，自由空間路徑損耗公式L=32.4+20logd+20logf，當(dāng)距離1km時(shí)損耗約：A.100dB?B.108dB?C.118dB?D.128dB答案：B解析：L=32.4+20log1000+20log5800≈32.4+60+75.3=107.7dB。28.【多選】下列哪些措施可有效降低無(wú)人機(jī)圖傳與遙控同頻干擾？A.跳頻擴(kuò)頻（FHSS）?B.時(shí)分雙工（TDD）?C.增加擴(kuò)頻因子（SF）?D.提高天線方向性答案：A、B、C、D解析：四項(xiàng)均可提升信干比。29.【簡(jiǎn)答】解釋“電磁脈沖（EMP）”對(duì)無(wú)人機(jī)飛控的危害機(jī)制，并給出硬件級(jí)防護(hù)的三級(jí)方案。答案：危害：EMP通過(guò)前門(mén)（天線）或后門(mén)（線纜）耦合，在GPIO/電源口產(chǎn)生>100V瞬態(tài)，擊穿CMOS。方案：①級(jí)：天線口氣體放電管+TVS二極管，響應(yīng)<1ns；②級(jí)：電源入口π型濾波+大功率TVS，承受500A8/20μs；③級(jí)：MCU供電端微封裝TVS陣列，鉗位電壓5V以下，配合屏蔽殼體形成法拉第籠。30.【計(jì)算】某鏈路預(yù)算要求接收靈敏度–95dBm，余量10dB，頻率2.4GHz，帶寬2MHz，噪聲系數(shù)NF=5dB，求所需最小發(fā)射功率（dBm），假設(shè)全向天線0dBi，距離2km。答案：熱噪聲N=–174+10log2×10^6≈–111dBm；基底噪聲F=N+NF=–106dBm；最小接收功率P_r=F+SNR=–106+10=–96dBm；路徑損耗L=32.4+20log2000+20log2400≈32.4+66+67.6=166dB；發(fā)射功率P_t=P_r+L–G_t–G_r=–96+166–0–0=70dBm；考慮余量10dB，P_t=80dBm（注：實(shí)際工程需采用高增益天線或中繼，80dBm為非現(xiàn)實(shí)值，僅理論計(jì)算）。七、任務(wù)載荷與數(shù)據(jù)后處理31.【單選】某傾斜攝影五鏡頭相機(jī)，單像元尺寸4μm，焦距35mm，飛行真高300m，則其地面采樣距離（GSD）約為：A.2cm?B.3.4cm?C.5cm?D.8cm答案：B解析：GSD=像元尺寸×H/f=4×10??×300/0.035≈0.034m。32.【單選】激光雷達(dá)測(cè)距精度σ_r與接收光子數(shù)N的關(guān)系可近似為：A.σ_r∝1/N?B.σ_r∝1/√N(yùn)?C.σ_r∝√N(yùn)?D.σ_r∝N2答案：B解析：光子噪聲服從泊松分布，距離精度與√N(yùn)成反比。33.【多選】下列哪些因素會(huì)導(dǎo)致多光譜相機(jī)NDVI指數(shù)系統(tǒng)偏差？A.波段配準(zhǔn)誤差?B.太陽(yáng)高度角變化?C.鏡頭漸暈?D.白板定標(biāo)過(guò)期答案：A、C、D解析：波段配準(zhǔn)與漸暈改變反射率比例；白板過(guò)期使反射基準(zhǔn)漂移；太陽(yáng)高度角變化可通過(guò)大氣校正消除，非系統(tǒng)偏差。34.【簡(jiǎn)答】描述“SfM（運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)）”算法中“BundleAdjustment”的核心目標(biāo)函數(shù)，并給出稀疏BA的雅可比矩陣維度。答案：目標(biāo)函數(shù)：minΣ‖x_ij–P(X_j,C_i)‖2，其中x_ij為第i張像片第j個(gè)特征點(diǎn)像素坐標(biāo)，X_j為三維點(diǎn)，C_i為相機(jī)參數(shù)。稀疏BA雅可比矩陣維度：m×n，m=2×觀測(cè)數(shù)，n=9×相機(jī)數(shù)+3×點(diǎn)數(shù)。35.【計(jì)算】某載重20kg的無(wú)人直升機(jī)執(zhí)行吊掛滅火彈任務(wù)，滅火彈質(zhì)量8kg，纜繩長(zhǎng)5m，飛行速度10m/s進(jìn)入急停，要求擺角<5°，求最小減速度及所需纜繩張力。答案：擺角θ≈arctan(a/g)<5°→a<g·tan5°≈0.855m/s2；最小減速度a=0.855m/s2；張力T=m√(a2+g2)=8×√(0.8552+9.812)≈8×9.85≈78.8N。八、維護(hù)、故障診斷與適航36.【單