《無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)》賽項(xiàng)理論試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.多旋翼無人機(jī)的升力主要來源于（）A.機(jī)身與氣流的壓差B.槳葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣動力C.發(fā)動機(jī)直接推力D.尾翼平衡力矩答案：B2.以下不屬于無人機(jī)飛控系統(tǒng)核心組件的是（）A.慣性測量單元（IMU）B.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）模塊C.無刷電機(jī)D.飛行控制計(jì)算機(jī)（FC）答案：C3.我國《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》規(guī)定，微型無人機(jī)（空機(jī)重量≤0.25kg）在適飛空域內(nèi)飛行（）A.無需實(shí)名登記B.需提前1小時(shí)報(bào)備C.需持有駕駛員執(zhí)照D.禁止夜間飛行答案：A4.四旋翼無人機(jī)處于懸停狀態(tài)時(shí)，四個電機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系為（）A.前高后低，左右相等B.全部相等C.對角相等，相鄰不等D.左高右低，前后相等答案：B5.以下哪種傳感器常用于無人機(jī)地形跟隨（TERRAINFOLLOWING）功能？（）A.可見光攝像頭B.激光雷達(dá)（LiDAR）C.紅外熱像儀D.氣壓高度計(jì)答案：B6.無人機(jī)動力系統(tǒng)中，“C數(shù)”用于描述（）A.電池容量（mAh）B.電池放電倍率C.電機(jī)KV值D.槳葉螺距答案：B7.固定翼無人機(jī)的“失速”現(xiàn)象是指（）A.發(fā)動機(jī)熄火導(dǎo)致失控B.迎角過大使升力驟降C.電池電量低于安全閾值D.通信鏈路中斷答案：B8.多旋翼無人機(jī)在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下作業(yè)時(shí)，優(yōu)先調(diào)整的參數(shù)是（）A.最大橫滾/俯仰角B.圖像傳輸碼率C.返航高度D.相機(jī)曝光模式答案：A9.以下哪項(xiàng)不屬于無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃的核心要素？（）A.航點(diǎn)坐標(biāo)與飛行高度B.任務(wù)傳感器工作模式C.地面站操作人員排班D.禁飛區(qū)與限高區(qū)規(guī)避答案：C10.無人機(jī)使用RTK差分定位時(shí)，定位精度可達(dá)到（）A.米級（±1-5m）B.分米級（±0.1-1m）C.厘米級（±0.01-0.1m）D.毫米級（±0.001-0.01m）答案：C11.油動多旋翼無人機(jī)相比電動多旋翼的主要優(yōu)勢是（）A.噪聲更低B.續(xù)航時(shí)間更長C.維護(hù)成本更低D.低溫環(huán)境適應(yīng)性更好答案：B12.無人機(jī)飛控系統(tǒng)中的“姿態(tài)角”通常包括（）A.滾轉(zhuǎn)角（Roll）、俯仰角（Pitch）、偏航角（Yaw）B.高度、速度、加速度C.經(jīng)度、緯度、海拔D.電池電壓、電流、剩余容量答案：A13.我國空域分類中，“管制空域”的最低高度層通常為（）A.真高50米B.真高120米C.真高300米D.真高500米答案：B14.多旋翼無人機(jī)在“GPS模式”下失去衛(wèi)星信號時(shí)，通常會切換至（）A.姿態(tài)模式（AttitudeMode）B.返航模式（ReturntoHome）C.手動模式（ManualMode）D.跟隨模式（FollowMe）答案：A15.以下哪種槳葉設(shè)計(jì)更適合載重任務(wù)？（）A.小直徑、高轉(zhuǎn)速槳B.大直徑、低轉(zhuǎn)速槳C.可變螺距槳D.折疊式槳答案：B16.無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的“跳頻技術(shù)”主要用于（）A.提高傳輸速率B.增強(qiáng)抗干擾能力C.延長通信距離D.降低功耗答案：B17.固定翼無人機(jī)的“展弦比”是指（）A.翼展與翼根弦長的比值B.翼展與平均氣動弦長的比值C.機(jī)翼面積與翼展的比值D.機(jī)翼厚度與弦長的比值答案：B18.無人機(jī)在進(jìn)行電力巡檢時(shí)，優(yōu)先選擇的傳感器是（）A.多光譜相機(jī)B.激光測距儀C.紅外熱像儀D.高分辨率可見光相機(jī)答案：C19.以下哪項(xiàng)屬于無人機(jī)“系統(tǒng)級故障”？（）A.單個槳葉輕微變形B.飛控軟件參數(shù)誤設(shè)置C.電池插頭接觸不良D.通信鏈路信號衰減答案：B20.微型無人機(jī)（空機(jī)重量≤0.25kg）的最大飛行真高限制為（）A.50米B.120米C.300米D.無高度限制（適飛空域內(nèi)）答案：D二、判斷題（每題1分，共10分。正確填“√”，錯誤填“×”）1.多旋翼無人機(jī)的“軸距”是指對角電機(jī)中心的距離。（）答案：√2.無人機(jī)飛行時(shí)，“地速”一定大于“空速”。（）答案：×（地速=空速+風(fēng)速分量，逆風(fēng)時(shí)可能小于空速）3.無人機(jī)電池的“循環(huán)壽命”是指完全充放電的次數(shù)。（）答案：√4.固定翼無人機(jī)必須通過滑跑或彈射才能起飛。（）答案：×（部分固定翼可垂直起飛）5.無人機(jī)“避障系統(tǒng)”僅依賴可見光攝像頭。（）答案：×（還包括超聲波、毫米波雷達(dá)等）6.無人機(jī)在“禁飛區(qū)”邊界50米外飛行是允許的。（）答案：×（禁飛區(qū)為絕對限制區(qū)域，邊界外仍需遵守具體規(guī)定）7.多旋翼無人機(jī)的“懸停效率”與槳葉直徑成正相關(guān)。（）答案：√（大直徑槳在低轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生相同升力更高效）8.無人機(jī)飛控系統(tǒng)的“校準(zhǔn)”僅需進(jìn)行一次。（）答案：×（環(huán)境變化或硬件調(diào)整后需重新校準(zhǔn)）9.無人機(jī)“航時(shí)”是指從起飛到降落的總時(shí)間。（）答案：√10.無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的“延遲”不會影響飛行安全。（）答案：×（高延遲可能導(dǎo)致控制指令滯后，引發(fā)失控）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述多旋翼無人機(jī)與固定翼無人機(jī)的主要區(qū)別（至少4點(diǎn)）。答案：①升力原理：多旋翼依賴槳葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力；固定翼依賴機(jī)翼與氣流相對運(yùn)動產(chǎn)生升力。②起降方式：多旋翼可垂直起降；固定翼需滑跑或彈射起飛，傘降或滑跑降落。③續(xù)航能力：固定翼因氣動效率高，續(xù)航通常更長（數(shù)小時(shí)至數(shù)十小時(shí)）；多旋翼受電池限制，續(xù)航多為20-60分鐘。④任務(wù)場景：多旋翼適合近距、高精度、懸停需求任務(wù)（如測繪、巡檢）；固定翼適合大范圍、長航時(shí)任務(wù)（如國土普查、環(huán)境監(jiān)測）。⑤機(jī)動性：多旋翼可原地轉(zhuǎn)向、懸停，機(jī)動性強(qiáng)；固定翼需較大轉(zhuǎn)彎半徑，機(jī)動性較弱。2.說明無人機(jī)飛控系統(tǒng)中“IMU”的組成及作用。答案：IMU（慣性測量單元）由三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀組成，部分高端產(chǎn)品包含三軸磁力計(jì)（電子羅盤）。作用：①加速度計(jì)：測量無人機(jī)在XYZ三個方向的線加速度，用于計(jì)算速度和位移。②陀螺儀：測量無人機(jī)繞XYZ軸的角速度，用于計(jì)算姿態(tài)角（滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航）。③磁力計(jì)（可選）：測量地磁場方向，輔助校準(zhǔn)偏航角，防止陀螺儀漂移累積誤差。IMU是飛控系統(tǒng)的“感知核心”，為飛行控制算法提供實(shí)時(shí)運(yùn)動數(shù)據(jù)，確保無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和位置控制。3.列舉無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃的主要步驟及關(guān)鍵參數(shù)。答案：主要步驟：①任務(wù)需求分析：明確目標(biāo)（如測繪、巡檢）、精度要求（如分辨率0.5cm）、作業(yè)區(qū)域（經(jīng)緯度范圍）。②空域查詢：確認(rèn)作業(yè)區(qū)域是否為管制空域、禁飛區(qū)或限高區(qū)，獲取氣象數(shù)據(jù)（風(fēng)速、降水）。③無人機(jī)選型：根據(jù)續(xù)航、載重、抗風(fēng)等級選擇機(jī)型（如測繪選多旋翼+雙光相機(jī)，巡檢選垂起固定翼+紅外載荷）。④航線設(shè)計(jì)：設(shè)置航點(diǎn)坐標(biāo)、飛行高度（相對高度或絕對高度）、航速、重疊率（如正射影像前后/左右重疊率≥70%）。⑤傳感器參數(shù)設(shè)置：相機(jī)曝光模式（自動/手動）、焦距、觸發(fā)間隔；雷達(dá)掃描頻率等。⑥安全冗余設(shè)計(jì)：設(shè)置返航點(diǎn)、低電量閾值、避障觸發(fā)條件。關(guān)鍵參數(shù)：飛行高度、航速、重疊率、最大續(xù)航里程、禁飛區(qū)坐標(biāo)、傳感器工作模式。4.解釋無人機(jī)“動力系統(tǒng)匹配”的核心原則（以電動多旋翼為例）。答案：核心原則是“功率-重量-效率”的平衡，具體包括：①總升力需求：根據(jù)起飛重量（自重+載荷）計(jì)算所需總升力（通常需保留20%-30%冗余），公式為：總升力≥起飛重量×重力加速度×1.2。②電機(jī)與槳葉匹配：電機(jī)KV值（每分鐘轉(zhuǎn)速/V）與槳葉尺寸（英寸×螺距）需匹配。大槳（如15寸）需低KV電機(jī)（如200KV）以獲得高扭矩；小槳（如9寸）需高KV電機(jī)（如1000KV）以獲得高轉(zhuǎn)速。③電池容量與放電倍率：電池容量（mAh）決定續(xù)航，放電倍率（C）需滿足電機(jī)峰值電流需求（電流=功率/電壓，功率=扭矩×轉(zhuǎn)速）。例如，6S（22.2V）電池、1000W電機(jī)的峰值電流約為45A，需選擇≥25C（45A/25C=1.8Ah，即至少2000mAh）的電池。④電調(diào)（ESC）兼容性：電調(diào)的電流容量需大于電機(jī)最大電流（通常預(yù)留10%余量），且支持電機(jī)的極數(shù)和驅(qū)動協(xié)議（如SimonK、BLHeli_S）。5.簡述無人機(jī)應(yīng)急返航（RTH）的觸發(fā)條件及執(zhí)行邏輯。答案：觸發(fā)條件：①手動觸發(fā)：地面站操作人員主動發(fā)送返航指令。②低電量：電池剩余電量低于預(yù)設(shè)閾值（如20%）。③信號丟失：通信鏈路中斷（如遙控器信號丟失超過5秒）。④故障報(bào)警：飛控檢測到嚴(yán)重故障（如IMU校準(zhǔn)失敗、電機(jī)停轉(zhuǎn)）。執(zhí)行邏輯：①確認(rèn)返航點(diǎn)：優(yōu)先使用起飛點(diǎn)坐標(biāo)（HOME點(diǎn)），若HOME點(diǎn)丟失則使用失控時(shí)的當(dāng)前位置。②規(guī)劃返航路徑：避開禁飛區(qū)，以設(shè)定的返航高度（通常高于作業(yè)高度5-10米）直線返航。③動態(tài)調(diào)整：若返航途中遇到障礙物（如樹木、建筑），啟動避障系統(tǒng)繞行；若電量持續(xù)下降，可能降低高度以減少功耗。④降落控制：到達(dá)HOME點(diǎn)上空后，下降至安全高度（如2米）懸停，確認(rèn)地面無人員/障礙物后緩慢降落。四、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某測繪公司需對2平方公里的山地進(jìn)行1:500比例尺地形圖測繪，要求地面分辨率（GSD）≤5cm。請?jiān)O(shè)計(jì)無人機(jī)作業(yè)方案，包括：（1）無人機(jī)選型；（2）傳感器配置；（3）航線規(guī)劃要點(diǎn)；（4）數(shù)據(jù)處理流程。答案：（1）無人機(jī)選型：選擇多旋翼無人機(jī)（如行業(yè)級六旋翼），原因：山地地形復(fù)雜，多旋翼可垂直起降，適應(yīng)小場地；需具備抗風(fēng)能力（≥6級），續(xù)航≥40分鐘（減少起降次數(shù)），推薦型號如DJIMatrice300RTK（支持雙電池，續(xù)航55分鐘）。（2）傳感器配置：搭載全畫幅可見光相機(jī)（如DJIP1，4500萬像素），支持全局快門（避免高速飛行時(shí)的果凍效應(yīng)）；集成RTK模塊（厘米級定位），配合PPK（后處理差分）技術(shù)提升精度；可選配激光雷達(dá)（如L1）輔助生成DSM（數(shù)字表面模型），解決植被遮擋問題。（3）航線規(guī)劃要點(diǎn)：①飛行高度：根據(jù)GSD公式GSD=（像元尺寸×飛行高度）/焦距。假設(shè)相機(jī)像元尺寸3.76μm，焦距35mm，則飛行高度H=（GSD×焦距）/像元尺寸=（5cm×35mm）/3.76μm=（0.05m×0.035m）/0.00000376m≈465m（需驗(yàn)證是否符合空域規(guī)定，120米以上需報(bào)備）。②航速：控制在5-8m/s（避免模糊，快門速度需≥1/航速×1000）。③重疊率：航向重疊≥80%，旁向重疊≥75%（山地地形需更高重疊以保證匹配精度）。④航線方向：沿山體走向設(shè)計(jì)，避免大角度側(cè)飛（減少風(fēng)阻）；設(shè)置5-10個像控點(diǎn)（均勻分布在測區(qū)邊緣及地形變化處）。（4）數(shù)據(jù)處理流程：①數(shù)據(jù)采集：飛行中同步記錄POS數(shù)據(jù)（位置+姿態(tài)），檢查照片質(zhì)量（無模糊、過曝）。②像控點(diǎn)測量：使用RTK測量儀實(shí)測像控點(diǎn)坐標(biāo)（平面精度±2cm，高程±3cm）。③空三加密：通過攝影測量軟件（如ContextCapture）進(jìn)行特征點(diǎn)匹配、光束法平差，利用像控點(diǎn)糾正誤差。④生成成果：生成DOM（數(shù)字正射影像）、DSM（數(shù)字表面模型）、DEM（數(shù)字高程模型，需濾波去除植被）；基于DSM提取等高線，結(jié)合DOM進(jìn)行地物要素（道路、建筑）矢量化。⑤精度驗(yàn)證：隨機(jī)抽取50個檢查點(diǎn)，與實(shí)測坐標(biāo)對比，平面中誤差≤5cm，高程中誤差≤7cm（滿足1:500地形圖要求）。2.某電力公司使用無人機(jī)巡檢500kV輸電線路，需檢測導(dǎo)線斷股、絕緣子破損、金具發(fā)熱等問題。請分析：（1）無人機(jī)類型選擇；（2）傳感器組合方案；（3）典型故障的檢測方法；（4）作業(yè)安全注意事項(xiàng)。答案：（1）無人機(jī)類型選擇：優(yōu)先垂起固定翼無人機(jī)（如縱橫大鵬CW-25）或多旋翼無人機(jī)（如DJIMavic3Enterprise）。垂起固定翼適合長距離（單架次≥50km）線路巡檢，效率高；多旋翼適合復(fù)雜地形（如山區(qū)、跨江段），可近距離（≤5m）觀察細(xì)節(jié)。（2）傳感器組合方案：①可見光相機(jī)：4800萬像素，支持30倍光學(xué)變焦（如H20T），用于拍攝導(dǎo)線、絕緣子的高清照片。②紅外熱像儀：分辨率≥640×512，測溫精度±2℃（如禪思H20N），檢測金具（如線夾、耐張管）的異常發(fā)熱（正?！?0℃，故障時(shí)≥70℃）。③激光測距儀：測量無人機(jī)與導(dǎo)線的距離（安全距離≥1