2025年智慧城市無人機(jī)城市災(zāi)害救援試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.2025年智慧城市災(zāi)害救援中，無人機(jī)搭載的多傳感器融合系統(tǒng)核心目標(biāo)是（）A.降低硬件成本B.提升復(fù)雜環(huán)境下的感知精度C.延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間D.簡(jiǎn)化操作界面答案：B解析：多傳感器融合（可見光、紅外、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等）通過數(shù)據(jù)互補(bǔ)，解決單一傳感器在煙霧、黑暗、雨霧等災(zāi)害環(huán)境中感知失效問題，核心目標(biāo)是提升復(fù)雜場(chǎng)景下的環(huán)境感知精度。2.智慧城市應(yīng)急指揮平臺(tái)與無人機(jī)的通信鏈路需滿足“端到端時(shí)延≤100ms”的要求，主要依賴（）技術(shù)實(shí)現(xiàn)A.4GLTEB.5GURLLC（超可靠低時(shí)延通信）C.Wi-Fi6D.衛(wèi)星通信答案：B解析：5GURLLC（超可靠低時(shí)延通信）可實(shí)現(xiàn)空口時(shí)延≤1ms，結(jié)合邊緣計(jì)算，端到端時(shí)延可控制在100ms內(nèi)，滿足無人機(jī)實(shí)時(shí)控制、高清圖傳及應(yīng)急指令快速響應(yīng)需求；4G時(shí)延通常為50-100ms但可靠性不足，衛(wèi)星通信時(shí)延較高（≥200ms），Wi-Fi6覆蓋范圍有限。3.某城市發(fā)生地震后，無人機(jī)需快速構(gòu)建受災(zāi)區(qū)域三維地圖，優(yōu)先選擇的載荷是（）A.熱成像儀B.多光譜相機(jī)C.激光雷達(dá)（LiDAR）D.氣體檢測(cè)儀答案：C解析：激光雷達(dá)通過發(fā)射激光脈沖并接收反射信號(hào)，可快速獲取高精度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在地震廢墟、建筑倒塌等場(chǎng)景中，能有效識(shí)別埋壓點(diǎn)、塌陷區(qū)及潛在次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)（如傾斜建筑），構(gòu)建厘米級(jí)精度的三維地圖；熱成像儀主要用于生命探測(cè)，多光譜相機(jī)側(cè)重環(huán)境分析，氣體檢測(cè)儀用于?；沸孤┍O(jiān)測(cè)。4.2025年新型無人機(jī)采用“油電混動(dòng)”動(dòng)力系統(tǒng)，其主要優(yōu)勢(shì)是（）A.降低噪聲污染B.提升抗電磁干擾能力C.延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間至4小時(shí)以上D.減少維護(hù)成本答案：C解析：傳統(tǒng)純電動(dòng)無人機(jī)續(xù)航多為30-60分鐘，油電混動(dòng)系統(tǒng)通過燃油發(fā)電機(jī)為電池供電，可將續(xù)航延長(zhǎng)至4-8小時(shí)（視載荷而定），滿足長(zhǎng)時(shí)間災(zāi)情偵查、持續(xù)通信中繼等需求；噪聲污染反而可能增加，抗電磁干擾與動(dòng)力系統(tǒng)無關(guān)，維護(hù)成本因結(jié)構(gòu)復(fù)雜可能上升。5.在城市內(nèi)澇救援中，無人機(jī)需向被困人員投送急救包，其自主投送精度需控制在（）范圍內(nèi)A.1米B.5米C.10米D.20米答案：A解析：2025年智慧城市無人機(jī)搭載視覺導(dǎo)航+RTK差分定位（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)），結(jié)合AI目標(biāo)識(shí)別算法，可實(shí)現(xiàn)投送點(diǎn)厘米級(jí)定位，投送精度≤1米（極端風(fēng)況下≤2米），確保急救包準(zhǔn)確落至被困人員附近（如屋頂、窗臺(tái)）。6.無人機(jī)與智慧城市“空天地一體化”應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的核心交互節(jié)點(diǎn)是（）A.地面基站B.低軌通信衛(wèi)星C.車載移動(dòng)指揮中心D.邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)答案：D解析：邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)部署于災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)附近（如消防車輛、臨時(shí)指揮點(diǎn)），負(fù)責(zé)接收無人機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（圖傳、傳感器信息），進(jìn)行本地化處理（目標(biāo)識(shí)別、路徑規(guī)劃），并將關(guān)鍵信息（如生命體征、次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)）上傳至云端指揮平臺(tái)，減少云端計(jì)算壓力及時(shí)延；衛(wèi)星主要用于廣域通信覆蓋，地面基站可能因?yàn)?zāi)害損毀，車載指揮中心是終端應(yīng)用節(jié)點(diǎn)。7.某化工園區(qū)發(fā)生泄漏事故，無人機(jī)需檢測(cè)空氣中有毒氣體濃度，應(yīng)優(yōu)先選擇（）傳感器A.電化學(xué)氣體傳感器B.光學(xué)氣體成像儀（OGI）C.半導(dǎo)體氣體傳感器D.催化燃燒式傳感器答案：B解析：光學(xué)氣體成像儀通過紅外光譜分析，可遠(yuǎn)程（50-200米）實(shí)時(shí)可視化有毒氣體（如甲烷、氨氣、氯氣）的擴(kuò)散范圍和濃度梯度，無需無人機(jī)貼近泄漏源，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；電化學(xué)傳感器需接觸氣體，半導(dǎo)體傳感器選擇性差，催化燃燒式主要用于可燃?xì)怏w檢測(cè)。8.無人機(jī)在火災(zāi)救援中執(zhí)行“熱斑追蹤”任務(wù)時(shí)，關(guān)鍵技術(shù)是（）A.多光譜圖像融合B.紅外熱成像動(dòng)態(tài)閾值分割C.激光測(cè)距避障D.5G切片通信答案：B解析：熱斑追蹤需通過紅外熱成像識(shí)別高溫區(qū)域（如未熄滅的火源、可能復(fù)燃的隱火），動(dòng)態(tài)閾值分割算法可根據(jù)環(huán)境溫度自適應(yīng)調(diào)整閾值，區(qū)分火焰（>600℃）、高溫物體（100-500℃）和常溫區(qū)域，避免誤判；多光譜融合側(cè)重多維度分析，激光測(cè)距用于避障，5G切片保障通信。9.2025年智慧城市要求無人機(jī)具備“全自主集群作業(yè)”能力，其核心技術(shù)支撐是（）A.單機(jī)高精度導(dǎo)航B.集群間動(dòng)態(tài)通信協(xié)議C.任務(wù)分配與沖突避免算法D.電池快速更換技術(shù)答案：C解析：全自主集群作業(yè)需解決多機(jī)任務(wù)分配（如偵查、投送、中繼）、路徑規(guī)劃沖突（避免碰撞）、資源動(dòng)態(tài)調(diào)整（某機(jī)故障時(shí)任務(wù)重分配），核心是基于多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)的任務(wù)分配與沖突避免算法；單機(jī)導(dǎo)航是基礎(chǔ)，通信協(xié)議保障信息交互，電池技術(shù)影響續(xù)航但非自主作業(yè)核心。10.在地震引發(fā)的滑坡災(zāi)害中，無人機(jī)需預(yù)警次生災(zāi)害，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)是（）A.地表位移速率B.空氣濕度C.土壤pH值D.噪音分貝答案：A解析：滑坡次生災(zāi)害的關(guān)鍵預(yù)警指標(biāo)是地表位移速率（通過激光雷達(dá)或InSAR差分干涉測(cè)量），當(dāng)位移速率超過閾值（如5cm/小時(shí)）時(shí)，可預(yù)判滑坡風(fēng)險(xiǎn)；濕度、pH值、噪音與滑坡直接關(guān)聯(lián)度低。二、填空題（每空2分，共20分）1.2025年智慧城市無人機(jī)災(zāi)害救援的“三要素”是______、______、______。答案：智能感知、快速響應(yīng)、協(xié)同作業(yè)2.無人機(jī)在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建的“通信中繼網(wǎng)絡(luò)”需覆蓋______頻段，以兼容救援人員手持終端（如公網(wǎng)對(duì)講機(jī)、衛(wèi)星電話）的通信需求。答案：300MHz-6GHz（或“多頻段”）3.為應(yīng)對(duì)城市高樓密集區(qū)的信號(hào)遮擋問題，無人機(jī)需采用______天線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非視距（NLOS）通信。答案：相控陣（或“智能波束賦形”）4.數(shù)字孿生技術(shù)在無人機(jī)救援中的應(yīng)用場(chǎng)景包括______、______、______。答案：災(zāi)情預(yù)演、實(shí)時(shí)救援模擬、復(fù)盤優(yōu)化5.2025年新型無人機(jī)的抗風(fēng)等級(jí)需達(dá)到______級(jí)（10分鐘平均風(fēng)速），以應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)等極端天氣。答案：8（或“≥17.2m/s”）三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共40分）1.簡(jiǎn)述2025年智慧城市無人機(jī)在地震救援中的典型作業(yè)流程。答案：（1）第一階段（0-1小時(shí)）：快速偵查。無人機(jī)集群（固定翼+旋翼）從應(yīng)急機(jī)場(chǎng)起飛，通過5G/衛(wèi)星通信接入指揮平臺(tái)，利用LiDAR+可見光相機(jī)獲取災(zāi)區(qū)三維地圖，標(biāo)記倒塌建筑、道路阻斷點(diǎn)、可能的生命跡象（熱成像目標(biāo)）。（2）第二階段（1-3小時(shí)）：精準(zhǔn)定位。對(duì)重點(diǎn)區(qū)域（如醫(yī)院、居民樓）進(jìn)行低空詳查，搭載生命探測(cè)雷達(dá)（可穿透3米廢墟）識(shí)別埋壓人員位置，將坐標(biāo)（精度≤0.5米）同步至救援隊(duì)伍。（3）第三階段（3小時(shí)后）：支援保障。部分無人機(jī)轉(zhuǎn)為通信中繼，保障救援現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心的實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)；部分執(zhí)行物資投送（急救包、衛(wèi)星電話），通過視覺引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投放；同時(shí)持續(xù)監(jiān)測(cè)次生災(zāi)害（如傾斜建筑、余震引發(fā)的滑坡），實(shí)時(shí)預(yù)警。2.對(duì)比分析多旋翼無人機(jī)與固定翼無人機(jī)在城市災(zāi)害救援中的適用場(chǎng)景。答案：多旋翼無人機(jī)（如四軸、六軸）：垂直起降，靈活懸停，適合復(fù)雜地形（如狹窄街道、高樓間）的近距離偵查、生命探測(cè)、精準(zhǔn)投送，最大作業(yè)半徑通?！?0公里，續(xù)航30-90分鐘（油電混動(dòng)可達(dá)2小時(shí)），載荷≤10kg。固定翼無人機(jī)：飛行速度快（80-200km/h），續(xù)航長(zhǎng)（4-12小時(shí)），作業(yè)半徑≥50公里，適合大范圍災(zāi)情普查（如地震、洪災(zāi)覆蓋區(qū)域的整體評(píng)估）、通信中繼（高空覆蓋），但需跑道或彈射起飛，無法懸停，對(duì)復(fù)雜城市環(huán)境（如高樓密集區(qū)）的適應(yīng)性差。3.說明AI算法在無人機(jī)災(zāi)害救援中的核心應(yīng)用方向。答案：（1）目標(biāo)識(shí)別：通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）對(duì)可見光/紅外圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，識(shí)別生命跡象（人體輪廓、熱輻射特征）、?；沸孤怏w云形態(tài)）、次生災(zāi)害隱患（傾斜建筑、裂縫）。（2）路徑規(guī)劃：基于A算法或強(qiáng)化學(xué)習(xí)，結(jié)合實(shí)時(shí)障礙物數(shù)據(jù)（LiDAR點(diǎn)云）和任務(wù)優(yōu)先級(jí)（如優(yōu)先偵查學(xué)校、醫(yī)院），提供避障最優(yōu)路徑。（3）多機(jī)協(xié)同：多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)（MARL）算法實(shí)現(xiàn)集群任務(wù)分配（如1號(hào)機(jī)偵查、2號(hào)機(jī)投送、3號(hào)機(jī)中繼），動(dòng)態(tài)調(diào)整以應(yīng)對(duì)單機(jī)故障或任務(wù)變更。（4）數(shù)據(jù)融合：貝葉斯濾波或深度學(xué)習(xí)模型融合多傳感器數(shù)據(jù)（可見光、紅外、氣體濃度、位移監(jiān)測(cè)），提升環(huán)境感知可信度。4.列舉2025年智慧城市無人機(jī)災(zāi)害救援的三大技術(shù)挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)策略。答案：（1）復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性：城市高樓、樹木、電磁干擾可能導(dǎo)致信號(hào)中斷或傳感器失效。應(yīng)對(duì)策略：采用多模導(dǎo)航（GPS+視覺+慣性導(dǎo)航）、抗干擾通信（跳頻技術(shù)+5G切片）、冗余傳感器設(shè)計(jì)（主/備LiDAR）。（2）長(zhǎng)續(xù)航與大載荷矛盾：救援需同時(shí)搭載多種傳感器（如LiDAR、熱成像儀、氣體檢測(cè)儀）和物資，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)要求高。應(yīng)對(duì)策略：開發(fā)輕量化復(fù)合材料（如碳纖維+納米涂層）、推廣油電混動(dòng)/氫燃料電池技術(shù)、優(yōu)化載荷管理（任務(wù)模塊化，按需搭載）。（3）人機(jī)協(xié)同效率：救援人員需快速理解無人機(jī)回傳的海量數(shù)據(jù)（如三維地圖、熱成像視頻）。應(yīng)對(duì)策略：開發(fā)智能交互界面（AR眼鏡實(shí)時(shí)疊加標(biāo)注）、AI自動(dòng)提供簡(jiǎn)報(bào)（如“重點(diǎn)救援區(qū)域：XX路3號(hào)居民樓2單元，發(fā)現(xiàn)5處生命跡象”）、建立標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口（與消防、醫(yī)療系統(tǒng)平臺(tái)無縫對(duì)接）。四、案例分析題（每題10分，共20分）案例1：2025年7月，某市因短時(shí)強(qiáng)降雨引發(fā)內(nèi)澇，部分低洼社區(qū)（約2平方公里）被淹，水深1-3米，50余名居民被困屋頂，通信中斷。假設(shè)你是應(yīng)急指揮中心技術(shù)負(fù)責(zé)人，需調(diào)度無人機(jī)執(zhí)行救援任務(wù)。問題：（1）需配置哪些類型的無人機(jī)及載荷？（2）如何規(guī)劃無人機(jī)的作業(yè)流程？答案：（1）無人機(jī)類型及載荷：①偵察無人機(jī)（多旋翼）：搭載4K可見光相機(jī)（實(shí)時(shí)圖傳）、熱成像儀（識(shí)別屋頂被困人員）、RTK定位模塊（精準(zhǔn)定位）。②通信中繼無人機(jī)（固定翼或垂起固定翼）：搭載多頻段通信中繼設(shè)備（覆蓋300MHz-6GHz），高空（200-500米）建立臨時(shí)通信網(wǎng)，恢復(fù)被困人員手機(jī)信號(hào)及救援隊(duì)伍對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)。③投送無人機(jī)（多旋翼，大載荷型）：搭載防水急救包（含飲用水、藥品、救生衣），配備機(jī)械抓手或投送艙（防落水），支持視覺引導(dǎo)精準(zhǔn)投放（精度≤1米）。（2）作業(yè)流程：①0-10分鐘：偵察無人機(jī)從最近應(yīng)急點(diǎn)（如消防支隊(duì)）起飛，以5米/秒速度掃描淹沒區(qū)域，熱成像儀識(shí)別屋頂熱信號(hào)（人體體溫36-37℃），標(biāo)記被困位置（如“坐標(biāo)A：30°15′N,120°20′E，5人；坐標(biāo)B：30°14′N,120°21′E，8人”），實(shí)時(shí)回傳指揮中心。②10-20分鐘：通信中繼無人機(jī)起飛至300米高度，啟動(dòng)中繼功能，向被困區(qū)域廣播“保持冷靜，救援即將到達(dá)”語(yǔ)音提示，并接收被困人員手機(jī)定位（通過信號(hào)強(qiáng)度三角定位），修正偵察無人機(jī)的熱成像定位結(jié)果。③20-60分鐘：投送無人機(jī)按優(yōu)先級(jí)（老人、兒童集中區(qū)域優(yōu)先）依次投送急救包，每次投送前通過可見光相機(jī)確認(rèn)目標(biāo)位置無障礙物（如樹枝、凸起物），投送后通過熱成像儀觀察被困人員是否成功獲取物資。④60分鐘后：持續(xù)監(jiān)測(cè)水位變化（通過無人機(jī)可見光視頻分析水位線上升速率），若水位超過屋頂高度（如≥3米），協(xié)調(diào)消防舟艇或直升機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，無人機(jī)同步引導(dǎo)舟艇路徑（避開暗樁、電線）。案例2：某城市化工園區(qū)發(fā)生爆炸，引發(fā)苯泄漏（有毒，易燃），周邊2公里范圍需緊急疏散。無人機(jī)需配合完成泄漏源定位、擴(kuò)散監(jiān)測(cè)及疏散引導(dǎo)任務(wù)。問題：（1）無人機(jī)需搭載哪些專用傳感器？（2）如何通過多源數(shù)據(jù)融合輔助決策？答案：（1）專用傳感器：①光學(xué)氣體成像儀（OGI）：通過紅外光譜識(shí)別苯分子（特征吸收波長(zhǎng)3.3μm），可視化泄漏源位置及擴(kuò)散云團(tuán)邊界。②電化學(xué)氣體傳感器：近距離（≤50米）測(cè)量苯濃度（精度±5ppm），驗(yàn)證OGI的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)結(jié)果。③氣象傳感器：測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向、溫度（影響氣體擴(kuò)散速率）。④可見光相機(jī)：記錄現(xiàn)場(chǎng)畫面（如燃燒情況、人員滯留區(qū)域）。（2）多源數(shù)據(jù)融合輔助決策：①空間融合：將OGI的氣體云團(tuán)輪廓（二維平面）與LiDAR的三維地形數(shù)據(jù)疊加，模擬氣體在建筑物間的擴(kuò)散路徑（如沿街道峽谷聚集），預(yù)