無人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用考試試題附答案【滿分必刷】一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.某型四旋翼無人機(jī)在懸停狀態(tài)下，四個電機(jī)轉(zhuǎn)速分別為：n?=5200r/min，n?=5150r/min，n?=5250r/min，n?=5180r/min。若忽略空氣阻力差異，此時機(jī)體最可能出現(xiàn)的運(yùn)動趨勢是A.向東北方向緩慢平移B.繞縱軸逆時針旋轉(zhuǎn)并緩慢向右漂移C.保持絕對靜止D.繞橫軸俯仰振蕩答案：B解析：懸停要求對角電機(jī)轉(zhuǎn)速相等。n?與n?差值最大，產(chǎn)生偏航力矩，機(jī)體逆時針旋轉(zhuǎn)；右側(cè)總推力略大，向右漂移。2.在RTK定位中，若基站距離飛行器30km，電離層活躍指數(shù)Kp=7，最可能導(dǎo)致A.固定解比例下降，出現(xiàn)浮點(diǎn)解B.航向角誤差<0.1°C.高程精度提高至±2cmD.基線向量長度被縮短答案：A解析：Kp=7為強(qiáng)擾動，電離層延遲空間相關(guān)性下降，長基線整周模糊度難以固定，RTK退化為浮點(diǎn)解。3.某電池標(biāo)稱22.2V、6S、5200mAh、30C，其理論最大持續(xù)電流為A.15.6AB.156AC.312AD.520A答案：B解析：最大持續(xù)電流=容量×C倍率=5.2A×30=156A。4.光學(xué)流攝像頭與超聲波測距模塊融合的主要目的是A.降低IMU零偏B.消除地磁干擾C.解決低紋理地面懸停漂移D.提高GPS更新頻率答案：C解析：紋理缺失時，光流失效，超聲波提供絕對高度約束，抑制漂移。5.在Pixhawk4飛控中，若EKF2的compass學(xué)習(xí)參數(shù)EKF2_MAG_LRN=0，則A.磁羅盤被完全禁用B.僅偏航角不再更新C.外磁場變化時航向不會漂移D.需要重新校準(zhǔn)加速度計(jì)答案：B解析：EKF2_MAG_LRN=0關(guān)閉磁羅盤在線學(xué)習(xí)，偏航角不再被磁力計(jì)修正，但磁羅盤仍提供初始對準(zhǔn)。6.某型植保無人機(jī)噴幅6m，作業(yè)高度3m，噴頭流量1.8L/min，飛行速度5m/s，若要求每畝噴灑量1L，則作業(yè)航線間距應(yīng)為A.5mB.6mC.7mD.8m答案：A解析：畝=666.7m2，1L/畝→單位面積流量=1.8L/min÷(5m/s×間距)=1L/666.7m2，解得間距≈5m。7.下列關(guān)于鋰聚合物電池存儲電壓的描述，正確的是A.長期存放應(yīng)保持在4.2V/片B.3.85V/片對應(yīng)容量約50%C.3.3V/片為最安全的運(yùn)輸電壓D.低溫存放可補(bǔ)償自放電答案：B解析：3.85V/片為廠商推薦存儲電壓，對應(yīng)約50%荷電狀態(tài)，可降低老化速率。8.在FCCPart107法規(guī)中，遙控飛行員必須在以下哪種情況下立即報告A.無人機(jī)重量超過55磅B.發(fā)生人員重傷或財產(chǎn)損失≥500美元C.夜間作業(yè)未安裝防撞燈D.飛越高速公路答案：B解析：Part107.9規(guī)定，嚴(yán)重傷害或≥500美元損失需在10日內(nèi)向FAA報告。9.某圖像識別網(wǎng)絡(luò)在NVIDIAJetsonXavier上推理耗時28ms，若采用TensorRTFP16模式，預(yù)計(jì)耗時最接近A.7msB.12msC.28msD.35ms答案：B解析：FP16較FP32提速約2倍，TensorRT融合算子再減20%，28ms→≈12ms。10.在激光雷達(dá)SLAM中，若回環(huán)檢測閾值設(shè)置過松，最可能導(dǎo)致A.軌跡漂移增大B.出現(xiàn)“鬼影”閉環(huán)，地圖扭曲C.計(jì)算量下降90%D.IMU零偏估計(jì)收斂加快答案：B解析：閾值過松產(chǎn)生錯誤回環(huán)，優(yōu)化后地圖出現(xiàn)折疊或扭曲。11.某型固定翼無人機(jī)采用Karman-Trefftz變換設(shè)計(jì)翼型，其主要優(yōu)點(diǎn)是A.前緣吸力峰值降低，失速推遲B.零升阻力系數(shù)增大C.俯仰力矩絕對值增大D.翼根彎矩減小答案：A解析：Karman-Trefftz后緣角可調(diào)，鈍后緣抑制前緣吸力峰，推遲失速。12.在Mavlink協(xié)議中，消息ID=24的報文用于A.發(fā)送GPS原始數(shù)據(jù)B.請求參數(shù)列表C.傳輸姿態(tài)四元數(shù)D.回傳電池狀態(tài)答案：A解析：ID=24為GPS_RAW_INT，包含原始衛(wèi)星信息。13.若某多旋翼電機(jī)KV=380，電池滿電25.2V，理論空載轉(zhuǎn)速為A.9560r/minB.9576r/minC.9588r/minD.9600r/min答案：B解析：空載轉(zhuǎn)速=KV×電壓=380×25.2=9576r/min。14.在紅外熱成像巡檢中，若被測光伏組件表面發(fā)射率設(shè)為0.25而實(shí)際為0.95，則測得溫度將A.比真實(shí)溫度高B.比真實(shí)溫度低C.相等D.先高后低答案：A解析：發(fā)射率設(shè)置偏低，算法高估反射分量，導(dǎo)致溫度讀數(shù)偏高。15.采用SBUS協(xié)議時，每幀數(shù)據(jù)占用A.8bit起始位+16bit數(shù)據(jù)B.25Byte，每Byte11bitC.32Byte，每Byte8bitD.16通道，每通道16bit答案：B解析：SBUS幀格式：25Byte，每Byte1起始+8數(shù)據(jù)+1奇偶+1停止=11bit，波特率100k。二、判斷題（每題1分，共10分）16.無刷直流電機(jī)三相繞組星形連接時，線電壓是相電壓的√3倍。答案：√17.在Pixhawk中，安全開關(guān)必須長按5s才能解鎖，該功能由IO處理器獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。答案：√18.激光雷達(dá)的波長越長，穿透雨霧能力越弱。答案：×解析：波長越長，米氏散射減弱，穿透能力增強(qiáng)。19.固定翼無人機(jī)使用反向推力降落時，螺旋槳效率ηp可能為負(fù)值。答案：√解析：負(fù)拉力狀態(tài)下，ηp=推力×速度/功率，推力為負(fù)，效率為負(fù)。20.在OpenCV中，cv::undistort函數(shù)可同時完成畸變校正與透視變換。答案：×解析：undistort僅做徑向+切向畸變校正，透視變換需warpPerspective。21.采用雙天線測向時，基線長度越短，航向精度越高。答案：×解析：航向精度與基線長度成反比，越短精度越差。22.在電池串聯(lián)充電時，若單片電壓差>10mV，應(yīng)先進(jìn)行平衡充電。答案：√23.根據(jù)貝茨極限，風(fēng)能利用系數(shù)Cp理論最大值為0.593。答案：√24.多旋翼無人機(jī)在垂直爬升時，誘導(dǎo)功率隨高度增加而線性增大。答案：×解析：爬升速度恒定，誘導(dǎo)功率與空氣密度成反比，隨高度增加而減小。25.在QGroundControl中，可通過MAV_CMD_DO_JUMP實(shí)現(xiàn)航線無限循環(huán)。答案：√三、填空題（每空2分，共20分）26.某電機(jī)拉力測試數(shù)據(jù)：電壓24V，電流12A，拉力3.6kg，則其拉力效率為______g/W。答案：12.5解析：3.6kg=3600g，功率=24×12=288W，效率=3600/288=12.5g/W。27.若激光雷達(dá)角分辨率為0.25°，掃描頻率10Hz，單圈點(diǎn)數(shù)為______。答案：1440解析：360°/0.25°=1440。28.在OpenCV中，函數(shù)cv::solvePnP使用的迭代算法標(biāo)志若設(shè)為CV_ITERATIVE，其底層采用______算法。答案：Levenberg-Marquardt29.某型固定翼巡航升阻比15，翼載荷35kg/m2，則最小下降率為______m/s。答案：2.29解析：下降率=√(2×g×翼載荷/ρ×√(CL3/CD2))，取CL/CD=15，化簡得≈2.29m/s。30.在Mavlink2中，擴(kuò)展消息ID最高可支持______個唯一消息。答案：16777216解析：24bitID，2^24=16777216。31.若超聲波模塊測得飛行高度2m，氣溫35℃，則聲速為______m/s。答案：351.6解析：v=331.3+0.6×35=351.6m/s。32.某電池內(nèi)阻4mΩ，負(fù)載電流80A，則電壓跌落為______V。答案：0.32解析：ΔU=I×R=80×0.004=0.32V。33.在圖像處理中，若采用SIFT算法提取特征，默認(rèn)octave層數(shù)為______。答案：434.根據(jù)國際民航組織，A類空域上限為______ft。答案：17999解析：A類空域FL180至FL600，18000ft以下非A類。35.若某多旋翼總重4kg，懸停時電機(jī)總拉力48N，則剩余拉力比為______%。答案：22解析：重力=4×9.8=39.2N，剩余=48-39.2=8.8N，比例=8.8/39.2≈22%。四、簡答題（每題8分，共24分）36.闡述多旋翼無人機(jī)采用“動態(tài)逆”控制分配的基本原理，并給出偽逆矩陣求解公式。答案：動態(tài)逆將期望力矩τ_d與總推力T_d映射到電機(jī)轉(zhuǎn)速平方n2。設(shè)映射矩陣A∈R?×?，n為電機(jī)數(shù)，求解n2=A?·[T_d,τ_d]?，其中A?=A?(AA?)?1為偽逆。若考慮電機(jī)飽和，采用加權(quán)偽逆或二次規(guī)劃優(yōu)化。37.說明激光雷達(dá)“鬼影”回波的成因及抑制方法。答案：成因：高反射率物體產(chǎn)生二次反射，時間延遲導(dǎo)致虛假距離。抑制：1.雙回波濾波，僅取首次回波；2.降低接收增益；3.增加近場遮光罩；4.采用波長調(diào)諧技術(shù)區(qū)分路徑。38.描述基于視覺的自主降落中，如何利用AprilTag估計(jì)相對位姿并補(bǔ)償風(fēng)擾。答案：檢測AprilTag四角像素坐標(biāo)，solvePnP得相機(jī)到標(biāo)簽的R、t；結(jié)合已知標(biāo)簽世界坐標(biāo)，得無人機(jī)相對位姿；風(fēng)擾導(dǎo)致水平漂移，引入卡爾曼濾波融合IMU與視覺速度，預(yù)測當(dāng)前位置；控制器采用前饋+反饋，前饋量由濾波器風(fēng)速估計(jì)生成，反饋量由位姿誤差生成，實(shí)現(xiàn)抗風(fēng)降落。五、計(jì)算題（共26分）39.（12分）某型電動固定翼無人機(jī)參數(shù)：翼面積0.8m2，展弦比10，Oswald效率因子0.85，零升阻力系數(shù)CD0=0.025，質(zhì)量3.2kg，電池能量180Wh，推進(jìn)系統(tǒng)總效率η=0.72。若要求以最佳續(xù)航速度飛行，求：(1)最佳續(xù)航升阻比K_max；(2)對應(yīng)巡航速度V_opt（海平面ρ=1.225kg/m3）；(3)理論最大續(xù)航時間t_max。答案：(1)K_max=1/(2√(CD0·π·A·e))=1/(2√(0.025·π·10·0.85))=19.4(2)CL=√(CD0·π·A·e)=1.37，V_opt=√(2mg/(ρSCL))=√(2×3.2×9.8/(1.225×0.8×1.37))=6.7m/s(3)P=mgV_opt/K_max/η=3.2×9.8×6.7/19.4/0.72=15.0W，t_max=180Wh/15.0W=12h40.（14分）某六旋翼無人機(jī)單電機(jī)拉力-轉(zhuǎn)速平方模型T=kt·n2，kt=1.2×10??N/(r/min)2，轉(zhuǎn)動慣量J=2.5×10??kg·m2，最大轉(zhuǎn)速6000r/min。若采用PID控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，要求階躍響應(yīng)超調(diào)<5%，調(diào)節(jié)時間<0.2s。給定采樣周期1ms，試：(1)建立電機(jī)轉(zhuǎn)速傳遞函數(shù)G(s)=Ω(s)/U(s)，忽略電感；(2)用Ziegler-Nichols法整定模擬PID參數(shù)Kp、Ki、Kd；(3)將參數(shù)離散化，寫出位置式PID公式。答案：(1)電樞方程：J·dω/dt=kt·I?kτ·ω，電壓方程：U=IR+ke·ω，忽略L，得G(s)=Ω(s)/U(s)=kt/(JR·s+(kτR+ktke)