無人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用考試試題及完整答案【奪冠系列】一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某型四旋翼無人機(jī)在懸停狀態(tài)下，四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速分別為：n?=5200r/min，n?=5180r/min，n?=5220r/min，n?=5190r/min。若電機(jī)KV值統(tǒng)一為980rpm/V，電池端電壓16.8V，忽略電調(diào)損耗，此時(shí)整機(jī)總電流最接近下列哪一數(shù)值？A.18.7A??B.22.4A??C.25.9A??D.29.1A答案：B解析：懸停時(shí)總拉力等于重力，先求平均轉(zhuǎn)速n?=(5200+5180+5220+5190)/4=5197.5r/min。單電機(jī)拉力T與轉(zhuǎn)速平方成正比，T=k·n2。四機(jī)總拉力4T=mg，故k=mg/(4n?2)。電流I與總功率P成正比，P=4·(U·I_motor)，而I_motor又與轉(zhuǎn)速n?成正比（KV定義）。代入m=1.8kg，g=9.8m/s2，計(jì)算得I≈22.4A。2.在RTK固定解狀態(tài)下，無人機(jī)水平定位精度主要受下列哪項(xiàng)誤差源限制？A.星歷誤差??B.多路徑效應(yīng)??C.電離層延遲??D.接收機(jī)鐘差答案：B解析：RTK已消除大部分公共誤差，多路徑為殘余主導(dǎo)項(xiàng)。3.某激光雷達(dá)單線點(diǎn)云密度為180pts/m2，飛行高度40m，航帶寬度50m，飛機(jī)地速12m/s，若要求點(diǎn)云旁向重疊度≥60%，則最小旁向間距為：A.20m??B.25m??C.30m??D.35m答案：A解析：旁向重疊η=1?d/W，d為間距，W為航帶寬度。η≥0.6?d≤0.4W=20m。4.下列關(guān)于鋰硫電池在無人機(jī)動力應(yīng)用中的說法，正確的是：A.能量密度低于LiCoO???B.循環(huán)壽命通常高于500次??C.放電平臺平穩(wěn)??D.自放電率極低答案：B解析：鋰硫理論比能量2600Wh/kg，實(shí)際>400Wh/kg，高于LiCoO?；循環(huán)壽命已突破500次；平臺不平穩(wěn)；自放電較高。5.在Pixhawk4飛控中，若EKF2的磁羅盤innovations3σ門限連續(xù)超限，系統(tǒng)自動執(zhí)行的故障安全動作是：A.切換至定高模式??B.進(jìn)入自旋等待??C.切換至姿態(tài)模式??D.觸發(fā)Land模式答案：C解析：磁羅盤失效后EKF2降級，自動回退到無航向修正的姿態(tài)模式。6.某型垂直起降固定翼無人機(jī)在轉(zhuǎn)換階段出現(xiàn)“尾沖”現(xiàn)象，最可能的原因是：A.前拉電機(jī)功率不足??B.垂尾面積過大??C.轉(zhuǎn)換空速高于設(shè)計(jì)值??D.升降舵舵機(jī)反向答案：A解析：尾沖即機(jī)頭上仰，因前拉推力不足導(dǎo)致機(jī)翼失速。7.在光學(xué)影像三維重建中，下列哪種空三平差方法對弱紋理區(qū)域最魯棒？A.增量式SfM??B.全局式SfM??C.混合式SfM??D.LSD-SLAM答案：C解析：混合式結(jié)合增量與全局，先全局粗配準(zhǔn)再增量精修，對弱紋理更穩(wěn)。8.某植保無人機(jī)噴幅4.5m，作業(yè)速度5m/s，藥液流量2.4L/min，畝噴量最接近：A.0.8L??B.1.1L??C.1.4L??D.1.7L答案：B解析：畝=666.7m2，每秒噴灑面積=4.5×5=22.5m2，噴量=2.4/22.5×666.7/60≈1.1L。9.在Mavlink協(xié)議中，用于請求飛控上傳全部參數(shù)的命令是：A.PARAM_REQUEST_LIST??B.PARAM_SET??C.COMMAND_LONG??D.MISSION_REQUEST_LIST答案：A10.下列關(guān)于毫米波雷達(dá)在無人機(jī)避障中的局限，描述錯(cuò)誤的是：A.對電線類目標(biāo)探測能力弱??B.雨霧天氣衰減大??C.無法測速??D.角分辨率低答案：C解析：毫米波通過多普勒可測速。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，多選少選均不得分）11.下列哪些措施可有效抑制多旋翼無人機(jī)“果凍效應(yīng)”？A.降低快門速度??B.使用三軸云臺??C.增加槳葉剛度??D.采用橡膠減震球答案：BCD解析：果凍由高頻振動導(dǎo)致，需減振與剛度匹配；降快門反而加重。12.關(guān)于無人機(jī)5G通信鏈路，以下說法正確的是：A.3GPPR17已支持無人機(jī)接入身份識別??B.5G空口時(shí)延可低于10ms??C.700MHz頻段繞射能力優(yōu)于2.6GHz??D.5G網(wǎng)絡(luò)可實(shí)時(shí)提供厘米級定位答案：ABC解析：厘米級需RTK，非5G原生。13.在激光雷達(dá)SLAM中，可能產(chǎn)生“回環(huán)檢測假陽性”的原因包括：A.長廊道重復(fù)紋理??B.動態(tài)車輛遮擋??C.激光雷達(dá)視場角過小??D.點(diǎn)云稀疏答案：ABD14.下列屬于《民用無人機(jī)駕駛員管理規(guī)定》中“分類等級”的有：A.Ⅲ類??B.Ⅳ類??C.Ⅺ類??D.Ⅻ類答案：ABCD15.在紅外熱像巡檢中，影響測溫精度的因素有：A.大氣透射率??B.目標(biāo)發(fā)射率??C.背景溫度??D.探測器NETD答案：ABCD三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）16.無人機(jī)采用前掠翼布局的主要目的是減小波阻。??×17.在Pixhawk中，設(shè)置BRD_PWM_COUNT參數(shù)可改變GPIO引腳功能。??√18.光學(xué)影像DOM的平面精度一定高于DSM。??×19.鋰聚合物電池在0℃環(huán)境下放電容量會下降約20%。??√20.毫米波雷達(dá)的波長越短，穿透雨霧能力越強(qiáng)。??×21.在AgisoftMetashape中，取消“自適應(yīng)相機(jī)模型擬合”會降低空三精度。??√22.無人機(jī)進(jìn)行航測時(shí)，地面采樣距離GSD與飛行高度成反比。??×23.采用雙天線測向的無人機(jī)，基線長度越長，航向精度越高。??√24.在Mavlink2中，擴(kuò)展消息ID最大可支持到16383。??√25.多旋翼無人機(jī)在風(fēng)洞中測試時(shí)，需將機(jī)體傾斜角固定為0°以測得最大拉力。??×四、填空題（每空2分，共20分）26.某型電機(jī)在25V電壓下測得空載電流0.8A，空載轉(zhuǎn)速7200r/min，其KV值為________。答案：288rpm/V解析：KV=7200/25=288。27.在攝影測量中，若像片主距f=35mm，像元尺寸4.2μm，則影像的“像片比例尺”近似為1:________（飛行高度200m）。答案：5714解析：比例尺=f/H=0.035/200=1:5714。28.按照中國民航規(guī)定，空機(jī)重量>________kg的無人機(jī)需安裝電子圍欄。答案：25029.在ArduPilot中，參數(shù)________控制自動降落時(shí)的下降速度。答案：LAND_SPEED30.激光雷達(dá)測距方程中，接收功率與目標(biāo)距離的________次方成反比。答案：二31.某電池標(biāo)稱容量5Ah，在25C倍率下持續(xù)放電，理論電流為________A。答案：12532.在OpenCV中，使用________函數(shù)可進(jìn)行亞像素級角點(diǎn)refine。答案：cornerSubPix33.無人機(jī)進(jìn)行傾斜攝影時(shí)，一般要求航向重疊度不低于________%，旁向不低于________%。答案：80；6034.按照ITU-RM.2083建議，5GURLLC場景下空口可靠性需達(dá)到________%。答案：99.99935.在PX4中，________模塊負(fù)責(zé)將遙控器原始信號轉(zhuǎn)換為uORB話題。答案：rc_input五、簡答題（每題8分，共24分）36.簡述多旋翼無人機(jī)“動力裕度”定義，并給出工程上計(jì)算最小懸停推重比的步驟。答案：動力裕度指最大可用推力與懸停所需推力之比。步驟：1)測得單電機(jī)在全油門拉力T_max；2)計(jì)算總拉力ΣT_max=N·T_max；3)測得整機(jī)重量W=mg；4)最小推重比=ΣT_max/W；5)工程上要求裕度≥2.2（含風(fēng)載、機(jī)動、老化），即推重比≥2.2。37.說明激光雷達(dá)“多回波”技術(shù)在植被穿透中的應(yīng)用原理，并給出第一回波與末次回波在DEM/DSM提取中的差異。答案：激光脈沖遇到植被葉片產(chǎn)生首次回波，剩余能量繼續(xù)下行至地面產(chǎn)生末次回波。第一回波形成DSM（含植被高），末次回波經(jīng)濾波后生成DEM（裸地高），二者相減得植被高度模型CHM。38.闡述基于視覺的無人機(jī)自主降落“AprilTag”方案的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。答案：1)地面布置已知尺寸AprilTag陣列；2)機(jī)載相機(jī)實(shí)時(shí)檢測tagID與角點(diǎn)；3)PnP解算得相對位姿；4)EKF融合IMU與視覺位姿；5)生成降落軌跡，PID控制下降；6)近地時(shí)切換光流+TOF精修，確保<10cm誤差觸地。六、計(jì)算題（共31分）39.（10分）某固定翼無人機(jī)翼展2.4m，平均氣動弦長0.32m，起飛重量12kg，設(shè)計(jì)升限4000m，空氣密度ρ=0.819kg/m3，升力系數(shù)CL=1.2，求最小平飛速度。答案：由L=W=?ρV2SCL，S=2.4×0.32=0.768m2，得V_min=√(2W/(ρSCL))=√(2×12×9.81/(0.819×0.768×1.2))=15.7m/s。40.（10分）某多旋翼六軸無人機(jī)單槳直徑18inch，槳葉數(shù)2，實(shí)測懸停單槳拉力3.2N，電機(jī)效率η_m=88%，電調(diào)效率η_e=97%，電池電壓24V，求整機(jī)懸停功耗。答案：單槳機(jī)械功率P_mech=T·v_i，v_i=√(T/(2ρA))，A=π(0.2286)2=0.164m2，v_i=3.13m/s，P_mech=3.2×3.13=10W；六槳總機(jī)械60W；電機(jī)輸入68.2W；電調(diào)輸出70.3W；電池輸出70.3W；電流I=70.3/24=2.93A；總功耗70.3W。41.（11分）某航測項(xiàng)目測區(qū)面積12km2，要求GSD=5cm，航向重疊80%，旁向重疊70%，相機(jī)像素8000×6000，像元尺寸3.76μm，主距28mm，求：(1)飛行高度；(2)單像片地面覆蓋面積；(3)所需像片總數(shù)。答案：(1)H=f·GSD/像元=0.028×0.05/3.76e-6=372m；(2)像幅尺寸=8000×3.76μm=30.08mm×22.56mm，地面寬W=H·w/f=372×0.03008/0.028=400m，L=372×0.02256/0.028=300m，單像面積=400×300=0.12km2；(3)有效面積=0.12×(1?0.8)(1?0.7)=0.12×0.06=0.0072km2，理論條帶數(shù)=12/(0.12×0.3)=333條，每條約幅=0.3km，每條約像片=0.3/(0.2×0.3)=5張，總像片≈333×5=1665張，考慮邊角冗余取1700張。七、綜合設(shè)計(jì)題（20分）42.某山區(qū)110kV輸電線路全長48km，橫跨海拔400–1600m，最大檔距800m，導(dǎo)線型號LGJ-240，要求無人機(jī)在雨霧天氣下完成精細(xì)化巡檢，檢測銷釘缺失、絕緣子自爆、導(dǎo)線斷股三類缺陷，定位誤差≤0.3m，漏檢率<1%。請給出：(1)平臺與傳感器選型；(2)通信鏈路方案；(3)航線規(guī)劃策略；(4)缺陷識別算法流程；(5)風(fēng)險(xiǎn)評估與應(yīng)急措施。答案：(1)平臺：六旋翼，防水等級IP55，軸距850mm，最大起飛重量25kg，續(xù)航45min；傳感器：可見光4/3CMOS20MP，紅外640×51230Hz，激光雷達(dá)32線，毫米波雷達(dá)77GHz，RTK+PPK雙頻。(2)通信：5GSA700MHz+2.6GHz雙鏈路，機(jī)載5GCPE，地面微波1.4GHz備份，MESH自組網(wǎng)中繼塔。(3)航線：雙塔雙側(cè)“8”字環(huán)繞，相對導(dǎo)線水平距離15m，垂直距離10m，速度3m/s，紅外與可見光同步觸發(fā)，激光雷達(dá)掃描線垂直線路，旁向重疊40%。(4