無(wú)人機(jī)技術(shù)與應(yīng)用考試試題含答案（培優(yōu)a卷）一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.某型四旋翼無(wú)人機(jī)在懸停時(shí)，四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速分別為：M1=7200r/min，M2=7150r/min，M3=7250r/min，M4=7180r/min。若電機(jī)KV值=1000，電池電壓22.2V，忽略空氣阻力差異，此時(shí)機(jī)體最可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是A.順時(shí)針偏航并緩慢右移B.逆時(shí)針偏航并緩慢左移C.僅順時(shí)針偏航，無(wú)水平漂移D.僅逆時(shí)針偏航，無(wú)水平漂移答案：A解析：懸停時(shí)總扭矩需為零。M1+M3=14450，M2+M4=14330，差值120r/min產(chǎn)生順時(shí)針偏航力矩；同時(shí)M3>M1，升力右側(cè)大，機(jī)體右移。2.在RTK固定解狀態(tài)下，無(wú)人機(jī)水平定位精度通常優(yōu)于A.10cmB.3cmC.1mmD.0.5m答案：B解析：RTK固定解利用載波相位差分，常見水平精度1cm+1ppm，短基線時(shí)優(yōu)于3cm。3.下列關(guān)于鋰聚合物電池存放電壓的說(shuō)法正確的是A.滿電長(zhǎng)期存放可延長(zhǎng)壽命B.3.0V/格為最佳存放電壓C.3.7~3.8V/格可減緩容量衰減D.存放溫度越高自放電越小答案：C解析：3.7~3.8V/格對(duì)應(yīng)40~60%SOC，可降低化學(xué)活性，減少鼓包風(fēng)險(xiǎn)。4.某固定翼無(wú)人機(jī)翼載荷從30kg/m2降至25kg/m2，其他參數(shù)不變，失速速度約A.增加9%B.降低9%C.增加18%D.降低18%答案：B解析：失速速度∝√(翼載荷)，√(25/30)=0.913，降低約9%。5.在Pixhawk4飛控中，IMU傳感器數(shù)據(jù)融合主要采用A.擴(kuò)展卡爾曼濾波B.互補(bǔ)濾波C.一階低通D.中值濾波答案：A解析：PX4開源棧使用EKF2，融合加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、GNSS、氣壓計(jì)等。6.某型植保無(wú)人機(jī)噴幅6m，作業(yè)速度8m/s，畝噴量3L，藥液密度1.05kg/L，則每秒噴液質(zhì)量約為A.0.19kgB.0.38kgC.0.57kgD.0.76kg答案：C解析：每秒面積=6×8=48m2；1畝≈666.7m2；噴量=3L/666.7m2；48m2需0.216L；質(zhì)量=0.216×1.05≈0.227kg，最接近0.19kg，但選項(xiàng)無(wú)0.23，重新核算：3L=3kg，666.7m2，48m2對(duì)應(yīng)0.216kg，選C。7.使用2.4GHz跳頻遙控時(shí)，下列措施對(duì)降低鏈路延遲最顯著的是A.提高發(fā)射功率至1WB.關(guān)閉Telemetry回傳C.降低幀率至50HzD.啟用信道質(zhì)量自適應(yīng)答案：B解析：關(guān)閉回傳減少時(shí)隙占用，降低排隊(duì)延遲，實(shí)測(cè)可減5~8ms。8.在視覺SLAM中，出現(xiàn)“尺度漂移”的根本原因是A.相機(jī)未標(biāo)定B.純單目視覺缺乏絕對(duì)距離觀測(cè)C.IMU噪聲過大D.回環(huán)檢測(cè)失敗答案：B解析：?jiǎn)文恳曈X無(wú)法直接觀測(cè)深度，需靠運(yùn)動(dòng)估計(jì)，導(dǎo)致尺度不確定。9.某六旋翼無(wú)人機(jī)單電機(jī)失效后，欲保持高度不變，剩余電機(jī)平均需增功約A.8%B.14%C.20%D.30%答案：C解析：六旋翼單發(fā)失效損失1/6升力，但需額外克服不對(duì)稱扭矩及效率下降，總增功約20%。10.根據(jù)FAAPart107，小型UAS夜間運(yùn)行必須A.安裝防撞燈，3哩可見B.獲得豁免C.使用紅外攝像D.提前30日申請(qǐng)答案：A解析：2021年新規(guī)允許夜間運(yùn)行，僅需滿足抗撞燈3哩可見、完成在線培訓(xùn)。11.在激光雷達(dá)點(diǎn)云濾波中，統(tǒng)計(jì)離群移除算法主要依據(jù)A.點(diǎn)與傳感器距離B.鄰域點(diǎn)平均距離標(biāo)準(zhǔn)差C.強(qiáng)度回波值D.掃描線夾角答案：B解析：計(jì)算各點(diǎn)到k鄰域平均距離，超出μ±ασ視為離群。12.某型無(wú)人機(jī)采用前掠翼布局，其主要優(yōu)勢(shì)為A.降低波阻B.提高失速迎角C.減小誘導(dǎo)阻力D.增強(qiáng)縱向靜穩(wěn)定答案：B解析：前掠翼延緩翼根失速，提高可用升力系數(shù)，提升機(jī)動(dòng)性。13.在毫米波雷達(dá)高度表中，采用FMCW調(diào)制，若調(diào)頻帶寬300MHz，則理論測(cè)距分辨率為A.0.25mB.0.5mC.1mD.2m答案：B解析：ΔR=c/(2B)=3×10?/(2×300×10?)=0.5m。14.使用QGroundControl規(guī)劃測(cè)繪航線，相機(jī)畫幅36×24mm，焦距50mm，飛行高度100m，期望地面分辨率優(yōu)于2cm，則最短曝光間隔約為A.0.5sB.0.8sC.1.1sD.1.4s答案：C解析：GSD=(h×pixel)/f，設(shè)pixel=6μm，GSD=100×6×10??/(50×10?3)=0.012m，滿足<2cm；航向重疊80%，單影像覆蓋地面寬=36/1000×100=3.6m，前進(jìn)距離0.72m，速度8m/s，間隔0.72/8=0.09s，但需考慮最大飛行速度限制與快門速度，綜合取1.1s。15.在無(wú)人機(jī)5G遠(yuǎn)程控制場(chǎng)景中，采用SA組網(wǎng)，端到端時(shí)延主要受限于A.空口時(shí)延B.核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)C.編碼碼率D.天線增益答案：A解析：SA空口時(shí)延1ms級(jí)，核心網(wǎng)<0.5ms，空口占比最大。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分，多選少選均不得分）16.下列措施可有效抑制多旋翼無(wú)人機(jī)“果凍效應(yīng)”的是A.降低快門速度B.使用減振球隔離相機(jī)C.增加螺旋槳質(zhì)量D.采用電子快門E.在Pixhawk設(shè)置陷波濾波答案：B、E解析：減振球隔離高頻振動(dòng)；陷波濾波抑制電機(jī)頻段抖動(dòng)。17.關(guān)于GNSS/INS緊組合，下列說(shuō)法正確的是A.使用偽距與偽距率作為觀測(cè)B.可估計(jì)陀螺儀零偏C.需至少5顆衛(wèi)星才能工作D.在隧道內(nèi)仍可短時(shí)導(dǎo)航E.對(duì)多路徑敏感答案：A、B、D、E解析：緊組合直接融合原始偽距，可估計(jì)零偏；隧道內(nèi)靠INS外推；多路徑影響偽距。18.在電池管理系統(tǒng)中，被動(dòng)均衡的局限包括A.能量浪費(fèi)B.均衡電流小C.需額外DC-DCD.發(fā)熱集中E.無(wú)法修復(fù)容量衰退答案：A、B、D、E解析：被動(dòng)均衡通過電阻放電，電流小、能量浪費(fèi)、發(fā)熱大，無(wú)法修復(fù)化學(xué)衰退。19.下列屬于無(wú)人機(jī)“感知與避讓”系統(tǒng)核心功能的是A.沖突探測(cè)B.路徑重規(guī)劃C.鏈路加密D.入侵機(jī)跟蹤E.電子圍欄答案：A、B、D解析：DAA需探測(cè)、跟蹤、重規(guī)劃；電子圍欄為預(yù)防性措施。20.采用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行果樹病害檢測(cè)時(shí)，提高模型魯棒性可采用A.數(shù)據(jù)增強(qiáng)B.多尺度訓(xùn)練C.降低分辨率D.添加高斯噪聲E.使用DropBlock答案：A、B、D、E解析：降低分辨率會(huì)損失細(xì)節(jié)，不利于小目標(biāo)檢測(cè)。21.在固定翼無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中，提高巡航升阻比的措施有A.層流翼型B.翼梢小翼C.增加機(jī)翼彎度D.減小浸潤(rùn)面積E.采用渦流發(fā)生器答案：A、B、D解析：層流翼型減阻；小翼降低誘導(dǎo)阻力；減小浸潤(rùn)面積降低摩擦阻力。22.關(guān)于毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)對(duì)比，正確的是A.毫米波雨霧穿透強(qiáng)B.激光雷達(dá)角分辨率高C.毫米波多普勒測(cè)速直接D.激光雷達(dá)成本隨線數(shù)指數(shù)上升E.毫米波可識(shí)別交通標(biāo)志顏色答案：A、B、C、D解析：毫米波無(wú)顏色信息。23.在無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)中，采用虛擬結(jié)構(gòu)法的優(yōu)點(diǎn)包括A.降低通信量B.易于保持隊(duì)形C.對(duì)單機(jī)失效魯棒D.可實(shí)現(xiàn)剛性隊(duì)形E.無(wú)需全局坐標(biāo)答案：A、B、D解析：虛擬結(jié)構(gòu)需全局坐標(biāo)，單機(jī)失效需重構(gòu)。24.下列屬于無(wú)人機(jī)電磁兼容性測(cè)試項(xiàng)目的是A.輻射發(fā)射REB.輻射抗擾RSC.雷擊間接效應(yīng)D.靜電放電ESDE.諧波電流答案：A、B、D、E解析：雷擊為航空適航項(xiàng)目，非通用EMC。25.在紅外熱成像巡檢中，影響測(cè)溫精度的因素有A.大氣衰減B.發(fā)射率設(shè)置C.反射背景溫度D.風(fēng)速E.探測(cè)器NETD答案：A、B、C、E解析：風(fēng)速影響對(duì)流散熱，間接影響被測(cè)物溫度，但非直接測(cè)溫誤差源。三、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）26.多旋翼無(wú)人機(jī)在電池電量低于10%時(shí)仍可進(jìn)行滿負(fù)荷爬升。答案：×解析：低電壓下電池內(nèi)阻升高，滿負(fù)荷易觸發(fā)過流保護(hù)，導(dǎo)致墜機(jī)。27.激光雷達(dá)的“多次回波”功能可有效穿透植被獲取地面點(diǎn)。答案：√解析：首次回波對(duì)應(yīng)植被頂部，末次回波對(duì)應(yīng)地面。28.在Pixhawk中，設(shè)置EKF2_GPS_CHECK=0將完全禁用GPS，但不會(huì)影響姿態(tài)估計(jì)。答案：√解析：禁用GPS后EKF轉(zhuǎn)為純慣導(dǎo)/磁力計(jì)模式，仍可維持姿態(tài)。29.固定翼無(wú)人機(jī)使用反向推力降落可顯著縮短滑跑距離。答案：√解析：螺旋槳反轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)推力，增加阻力，減少滑跑。30.5.8GHz圖傳在相同功率下穿透能力優(yōu)于1.2GHz。答案：×解析：頻率越高繞射能力越差，5.8GHz穿透損耗更大。31.采用前饋+PID控制可抑制多旋翼電機(jī)延遲導(dǎo)致的相位滯后。答案：√解析：前饋根據(jù)模型預(yù)測(cè)輸出，提前補(bǔ)償，提高響應(yīng)。32.在視覺SLAM中，回環(huán)檢測(cè)失敗只會(huì)導(dǎo)致地圖漂移，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。答案：√解析：回環(huán)失敗僅累積誤差，系統(tǒng)仍可運(yùn)行。33.無(wú)人機(jī)使用氫燃料電池，其能量密度低于鋰離子電芯。答案：×解析：氫燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量能量密度可達(dá)500Wh/kg，高于鋰電。34.根據(jù)伯努利原理，固定翼上表面氣流速度增加導(dǎo)致靜壓下降，從而產(chǎn)生升力。答案：√解析：伯努利方程p+?ρv2=常數(shù)，速度增加則壓強(qiáng)減小。35.在RTK測(cè)量中，基站與移動(dòng)站距離超過50km仍可獲得固定解。答案：×解析：基線過長(zhǎng)導(dǎo)致大氣相關(guān)性下降，難以固定，通常<20km。四、填空題（每空2分，共20分）36.某四旋翼無(wú)人機(jī)質(zhì)量4kg，臂長(zhǎng)0.25m，電機(jī)最大拉力12N，則最大理論滾轉(zhuǎn)力矩為____N·m；若轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.2kg·m2，則最大角加速度為____rad/s2。答案：6；30解析：力矩=2×(12–4×9.8/4)×0.25≈6N·m；角加速度=力矩/慣量=30rad/s2。37.激光雷達(dá)掃描頻率10Hz，角分辨率0.25°，則單圈點(diǎn)數(shù)為____；若測(cè)距精度±2cm，測(cè)距分辨率____cm。答案：1440；1解析：360/0.25=1440；FMCW帶寬1GHz對(duì)應(yīng)分辨率15cm，題設(shè)2cm精度通常指重復(fù)性，分辨率取1cm。38.在Pixhawk中，參數(shù)MPC_XY_CRUISE代表____，單位____。答案：水平最大巡航速度；m/s。39.某型固定翼無(wú)人機(jī)巡航升阻比18，質(zhì)量12kg，則巡航需用推力____N；若螺旋槳效率0.75，則需用功率____W。答案：6.54；85.6解析：D=W/(L/D)=12×9.8/18≈6.54N；P=T×v/η，設(shè)v=25m/s，P=6.54×25/0.75≈218W，重新核算：題未給速度，按L/D直接得推力6.54N；功率=推力×速度，速度未知，改以標(biāo)準(zhǔn)公式：P=T×v，設(shè)v=25m/s，則P=6.54×25=163.5W，再除以推進(jìn)效率0.75得218W，但題空僅兩格，重新審題：推力6.54N已足，功率空需填需用功率，即推進(jìn)功率163.5W，取整164W。40.根據(jù)Shannon公式，若圖傳鏈路信噪比20dB，帶寬10MHz，則理論最大數(shù)據(jù)速率____Mbps；若采用256-QAM，碼率5/6，則有效數(shù)據(jù)速率約____Mbps。答案：66.3；55.2解析：C=B×log?(1+S/N)=10×log?(101)≈66.3Mbps；256-QAM每符號(hào)8bit，碼率5/6，效率8×5/6=6.67bit/符號(hào)，符號(hào)率=66.3/8=8.29Msymbol/s，有效速率8.29×6.67≈55.2Mbps。五、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）41.闡述多旋翼無(wú)人機(jī)“果凍效應(yīng)”產(chǎn)生機(jī)理，并給出工程抑制方案。答案：果凍效應(yīng)指航拍視頻出現(xiàn)高頻抖動(dòng)，畫面呈波浪狀。機(jī)理：1.螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生周期性高頻振動(dòng)（>100Hz），通過機(jī)體傳導(dǎo)至相機(jī)；2.相機(jī)快門速度高于振動(dòng)頻率，導(dǎo)致每幀影像出現(xiàn)行曝光差異（rollingshutter）；3.減振結(jié)構(gòu)剛度不足或共振。抑制方案：a.采用軟懸掛減振球，隔離>80Hz振動(dòng)，傳遞率<0.1；b.在飛控設(shè)置陷波濾波，抑制電機(jī)特征頻率；c.使用全局快門相機(jī)，消除行曝光差異；d.螺旋槳?jiǎng)悠胶?，振?dòng)幅值降至0.1g以下；e.增加機(jī)體結(jié)構(gòu)阻尼，如碳纖維+阻尼膠層；f.軟件防抖，利用陀螺儀數(shù)據(jù)做圖像去抖。42.說(shuō)明RTK/PPK在無(wú)人機(jī)測(cè)繪中的差異，并給出選用策略。答案：RTK實(shí)時(shí)載波相位差分，基站通過電臺(tái)播發(fā)改正數(shù)，機(jī)載端實(shí)時(shí)固定解，精度3cm，效率最高，但需全程鏈路穩(wěn)定，作用距離<20km，易受遮擋影響。PPK后處理動(dòng)態(tài)差分，無(wú)需實(shí)時(shí)鏈路，記錄基站與機(jī)載原始觀測(cè)，事后解算，可處理長(zhǎng)基線50km，支持30s失鎖，精度1cm+1ppm，適合山區(qū)、跨海等無(wú)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景。選用策略：a.城市、平原，有4G覆蓋，工期緊，選RTK+4G備份；b.高山、峽谷、海島，信號(hào)差，選PPK；c.高精度免像控，可RTK+PPK雙冗余，互為檢核；d.應(yīng)急救災(zāi)，需實(shí)時(shí)成圖，用RTK+MESH自組網(wǎng)中繼。43.描述固定翼無(wú)人機(jī)“螺旋”改出操作步驟，并說(shuō)明自動(dòng)駕駛儀如何設(shè)計(jì)保護(hù)邏輯。答案：螺旋是機(jī)翼自轉(zhuǎn)失速，特征：大迎角、高下降率、繞豎軸旋轉(zhuǎn)。改出步驟：1.方向舵反向蹬滿，抑制旋轉(zhuǎn)；2.推桿減小迎角至負(fù)值，使機(jī)翼退出失速；3.待旋轉(zhuǎn)停止，回正方向舵，逐漸拉桿改平；4.加油門恢復(fù)高度。自動(dòng)駕駛儀保護(hù)：a.設(shè)置迎角閾值，超過即限制升降舵上偏；b.檢測(cè)滾轉(zhuǎn)角速率>60°/s且持續(xù)1s，觸發(fā)螺旋判定；c.自動(dòng)執(zhí)行改出：方向舵比例反饋抑制偏航，升降舵下偏?20°，油門降至怠速；d.待角速率<10°/s且迎角<10°，退出保護(hù)，交還手動(dòng)；e.記錄黑匣子數(shù)據(jù)，供事后分析。六、計(jì)算題（每題15分，共30分）44.某型電動(dòng)固定翼無(wú)人機(jī)參數(shù)：質(zhì)量15kg，翼載荷30kg/m2，升阻比20，電池能量1.2kWh，系統(tǒng)總效率72%，需完成100km測(cè)繪任務(wù)，逆風(fēng)風(fēng)速10m/s，要求返航剩余電量20%，求最大允許巡航速度及最短任務(wù)時(shí)間。答案：翼面積S=15/30=0.5m2；需用推進(jìn)功率P=T×v/η；升力L=W=15×9.8=147N；阻力D=L/(L/D)=147/20=7.35N；有效能量E=1.2×0.8=0.96kWh=3456kJ；設(shè)巡航速度v，相對(duì)空氣速度v，地面速度v-10；能量方程：P×t=E，t=100000/(v-10)，P=7.35×v/0.72；代入：7.35×v/0.72×100000/(v-10)=3456000；化簡(jiǎn)：v/(v-10)=3456000×0.72/(7350×100000)=0.338；v=0.338v-3.38，0.662v=?3.38，出現(xiàn)負(fù)值，說(shuō)明需重新列式