無人機(jī)駕駛員飛行路徑規(guī)劃測驗試題及答案考試時長：120分鐘滿分：100分試卷名稱：無人機(jī)駕駛員飛行路徑規(guī)劃測驗試題及答案考核對象：無人機(jī)駕駛員（中等級別）題型分值分布：-判斷題（10題，每題2分）總分20分-單選題（10題，每題2分）總分20分-多選題（10題，每題2分）總分20分-案例分析（3題，每題6分）總分18分-論述題（2題，每題11分）總分22分總分：100分---一、判斷題（每題2分，共20分）1.無人機(jī)飛行路徑規(guī)劃的核心目標(biāo)是最大化飛行效率。2.動態(tài)窗口法（DWA）適用于復(fù)雜環(huán)境下的實時路徑規(guī)劃。3.A算法在路徑規(guī)劃中屬于啟發(fā)式搜索算法。4.直線距離是計算兩點(diǎn)間最短路徑的唯一標(biāo)準(zhǔn)。5.路徑平滑的目的是減少無人機(jī)能耗。6.多無人機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃需要考慮避障沖突。7.路徑規(guī)劃中的“可行性”指路徑是否滿足物理約束。8.RRT算法適用于高維空間路徑規(guī)劃。9.路徑規(guī)劃中的“最優(yōu)性”通常指時間最短。10.地圖信息更新對路徑規(guī)劃無影響。二、單選題（每題2分，共20分）1.以下哪種算法不屬于路徑規(guī)劃算法？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.K-means聚類D.RRT算法2.路徑平滑中，常用哪種方法減少路徑轉(zhuǎn)折？（）A.Bézier曲線B.直線插值C.樣條插值D.分段線性3.多無人機(jī)路徑規(guī)劃中，哪種沖突最常見？（）A.時間沖突B.空間沖突C.能耗沖突D.任務(wù)沖突4.動態(tài)窗口法（DWA）的核心思想是？（）A.啟發(fā)式搜索B.逐點(diǎn)優(yōu)化C.隨機(jī)采樣D.動態(tài)窗口掃描5.路徑規(guī)劃中，哪種方法適用于稀疏地圖？（）A.Dijkstra算法B.A算法C.RRT算法D.DLite算法6.路徑平滑中，哪種方法能保證路徑連續(xù)性？（）A.最小曲率法B.最大曲率法C.直線插值法D.B樣條法7.多無人機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃中，哪種算法效率最高？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.RRT算法D.DLite算法8.路徑規(guī)劃中，哪種約束與無人機(jī)動力學(xué)無關(guān)？（）A.最大速度B.最大加速度C.最小轉(zhuǎn)彎半徑D.最大爬升角9.路徑規(guī)劃中，哪種方法適用于實時避障？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.DWA算法D.RRT算法10.路徑規(guī)劃中的“代價函數(shù)”主要考慮？（）A.距離B.時間C.能耗D.以上都是三、多選題（每題2分，共20分）1.路徑規(guī)劃中，以下哪些屬于優(yōu)化目標(biāo)？（）A.最短路徑B.最快路徑C.最省能耗D.最少避障2.多無人機(jī)路徑規(guī)劃中，以下哪些屬于沖突類型？（）A.時間沖突B.空間沖突C.能耗沖突D.任務(wù)沖突3.路徑平滑中，以下哪些方法能保證路徑平滑？（）A.Bézier曲線B.樣條插值C.最小曲率法D.直線插值4.路徑規(guī)劃中，以下哪些算法屬于啟發(fā)式搜索？（）A.A算法B.Dijkstra算法C.DLite算法D.RRT算法5.路徑規(guī)劃中，以下哪些屬于物理約束？（）A.最大速度B.最大加速度C.最小轉(zhuǎn)彎半徑D.最大爬升角6.多無人機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃中，以下哪些方法能提高效率？（）A.分區(qū)規(guī)劃B.輪流避障C.并行規(guī)劃D.優(yōu)先級分配7.路徑規(guī)劃中，以下哪些屬于地圖表示方法？（）A.網(wǎng)格地圖B.概念地圖C.點(diǎn)云地圖D.幾何地圖8.路徑規(guī)劃中，以下哪些屬于動態(tài)路徑規(guī)劃方法？（）A.DWA算法B.RRT算法C.DLite算法D.A算法9.路徑平滑中，以下哪些方法能保證路徑連續(xù)性？（）A.Bézier曲線B.樣條插值C.最小曲率法D.直線插值10.路徑規(guī)劃中，以下哪些屬于代價函數(shù)的組成部分？（）A.距離代價B.時間代價C.能耗代價D.避障代價四、案例分析（每題6分，共18分）案例1：某無人機(jī)需在矩形區(qū)域內(nèi)完成巡檢任務(wù)，區(qū)域存在靜態(tài)障礙物（圓形和矩形），無人機(jī)最大速度為5m/s，最大加速度為2m/s2，最小轉(zhuǎn)彎半徑為1m。請簡述如何設(shè)計路徑規(guī)劃方案，并說明關(guān)鍵步驟。案例2：三架無人機(jī)需協(xié)同完成矩形區(qū)域的搜索任務(wù)，區(qū)域存在動態(tài)障礙物（行人移動），無人機(jī)最大速度為4m/s，最大加速度為1.5m/s2。請簡述如何設(shè)計協(xié)同路徑規(guī)劃方案，并說明關(guān)鍵步驟。案例3：某無人機(jī)需從起點(diǎn)A到達(dá)終點(diǎn)B，路徑中存在靜態(tài)障礙物（多邊形），無人機(jī)最大速度為6m/s，最大加速度為3m/s2。請簡述如何設(shè)計路徑平滑方案，并說明關(guān)鍵步驟。五、論述題（每題11分，共22分）1.論述多無人機(jī)路徑規(guī)劃中的沖突檢測與避障方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。2.論述路徑平滑算法在無人機(jī)應(yīng)用中的重要性，并舉例說明常用方法及其適用場景。---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.×（核心目標(biāo)是安全、高效、低成本）2.√（適用于動態(tài)環(huán)境）3.√（基于啟發(fā)式函數(shù)）4.×（還考慮曲率、時間等）5.√（減少急轉(zhuǎn)彎降低能耗）6.√（需避免碰撞）7.√（滿足物理約束）8.√（適用于高維稀疏空間）9.×（最優(yōu)性可指時間、能耗或綜合）10.×（影響路徑規(guī)劃效果）二、單選題1.C（K-means為聚類算法）2.C（樣條插值能保證平滑性）3.B（空間沖突最常見）4.D（動態(tài)窗口掃描）5.C（RRT適用于稀疏地圖）6.A（最小曲率法保證連續(xù)性）7.C（RRT效率高）8.D（最大爬升角與動力學(xué)無關(guān)）9.C（DWA實時避障）10.D（以上都是）三、多選題1.A,B,C,D2.A,B,C,D3.A,B,C4.A,C,D5.A,B,C,D6.A,C,D7.A,B,C,D8.A,C9.A,B,C10.A,B,C,D四、案例分析案例1：路徑規(guī)劃方案設(shè)計：1.地圖表示：使用柵格地圖表示靜態(tài)障礙物。2.路徑規(guī)劃算法：選擇A算法或Dijkstra算法進(jìn)行全局路徑規(guī)劃。3.約束處理：加入最小轉(zhuǎn)彎半徑約束，避免急轉(zhuǎn)彎。4.路徑平滑：使用Bézier曲線或樣條插值平滑路徑。關(guān)鍵步驟：-構(gòu)建柵格地圖，標(biāo)注障礙物。-使用A算法計算最短路徑。-加入最小轉(zhuǎn)彎半徑約束。-使用Bézier曲線平滑路徑。案例2：協(xié)同路徑規(guī)劃方案設(shè)計：1.地圖表示：使用點(diǎn)云地圖表示動態(tài)障礙物。2.路徑規(guī)劃算法：選擇DWA算法進(jìn)行實時路徑規(guī)劃。3.沖突檢測：使用時間-空間圖檢測沖突。4.避障策略：采用輪流避障或優(yōu)先級分配。關(guān)鍵步驟：-構(gòu)建點(diǎn)云地圖，實時更新障礙物位置。-每架無人機(jī)使用DWA算法規(guī)劃局部路徑。-檢測時間-空間沖突。-采用輪流避障策略。案例3：路徑平滑方案設(shè)計：1.地圖表示：使用幾何地圖表示靜態(tài)障礙物。2.路徑平滑算法：選擇最小曲率法或Bézier曲線。3.平滑目標(biāo)：減少路徑轉(zhuǎn)折，降低能耗。4.約束處理：保證平滑后路徑不穿越障礙物。關(guān)鍵步驟：-使用A算法計算初始路徑。-使用最小曲率法平滑路徑。-檢查平滑后路徑是否合法。-如不合法，重新優(yōu)化。五、論述題1.多無人機(jī)路徑規(guī)劃中的沖突檢測與避障方法沖突檢測方法：-時間-空間圖：將無人機(jī)軌跡表示為時間-空間圖，檢測交點(diǎn)沖突。-區(qū)域分割：將空間分割為多個區(qū)域，檢測無人機(jī)是否進(jìn)入同一區(qū)域。-向量場直方圖（VFH）：計算自由空間梯度，檢測潛在沖突。避障方法：-動態(tài)窗口法（DWA）：實時規(guī)劃局部路徑，避開動態(tài)障礙物。-人工勢場法（APF）：將障礙物視為排斥力，目標(biāo)點(diǎn)視為吸引力。-分區(qū)規(guī)劃：將空間分割為多個子區(qū)域，每架無人機(jī)獨(dú)立規(guī)劃。優(yōu)缺點(diǎn)比較：-時間-空間圖：優(yōu)點(diǎn)是精確，缺點(diǎn)是計算量大。-區(qū)域分割：優(yōu)點(diǎn)是簡單，缺點(diǎn)是可能漏檢沖突。-DWA：優(yōu)點(diǎn)是實時性強(qiáng)，缺點(diǎn)是易陷入局部最優(yōu)。-APF：優(yōu)點(diǎn)是簡單，缺點(diǎn)是易陷入振蕩。2.路徑平滑算法在無人機(jī)應(yīng)用中的重要性及方法重要性：-降低能耗：減少急轉(zhuǎn)彎，提高續(xù)航。-提高安全性：避免急