無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課后習(xí)題答案解析

1、WORD格式專業(yè)資料整理分享1-2. 什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)"無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)。目的是協(xié)作地探測、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息, 并報告給用戶。1-4. 圖示說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)。1-5. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端探測結(jié)點由哪些局部組成"這些組成模塊的功能分別是什么"(1) 傳感模塊傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換 、計算模塊、通信模塊、存儲模塊電源模塊和嵌入式軟件系統(tǒng)(2) 傳感模塊負責(zé)探測目標(biāo)的物理特征和現(xiàn)象，計算模塊負責(zé)處理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理，存儲模塊負責(zé)存放程序和數(shù)據(jù)，通信模塊負責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理信息和探測數(shù)據(jù)兩種

2、信息的發(fā)送和接收。另外，電源模塊負責(zé)結(jié)點供電，結(jié)點由嵌入式軟件系統(tǒng)支撐，運行網(wǎng)絡(luò)的五層協(xié)議。1-8. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系構(gòu)造包括哪些局部"各局部的功能分別是什么"(1) 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議：類似于傳統(tǒng) Internet 網(wǎng)絡(luò)中的 TCP/IP 協(xié)議體系。它由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層組成。(2) 網(wǎng)絡(luò)管理平臺：主要是對傳感器結(jié)點自身的管理和用戶對傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理。包括拓撲控制、效勞質(zhì)量管理、能量管理、平安管理、移動管理、網(wǎng)絡(luò)管理等。(3) 應(yīng)用支撐平臺：建立在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的根底之上。包括一系列基于監(jiān)測任務(wù)的應(yīng)用層軟件，通過應(yīng)用效勞接口和網(wǎng)絡(luò)管理接口來為

3、終端用戶提供各種具體應(yīng)用的支持。1-9. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造有哪些類型"分別說明各種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的特征及優(yōu)缺點。 1根據(jù)結(jié)點數(shù)目的多少，傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造可以分為平面構(gòu)造和分級構(gòu)造。如果網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小，一般采用平專業(yè)資料整理WORD格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享面構(gòu)造；如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大，那么必須采用分級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。（ 2平面構(gòu)造：特征：平面構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)比較簡單，所有結(jié)點的地位平等，所以又可以稱為對等式構(gòu)造。優(yōu)點：源結(jié)點和目的結(jié)點之間一般存在多條路徑，網(wǎng)絡(luò)負荷由這些路徑共同承擔(dān)。一般情況下不存在瓶頸，網(wǎng)絡(luò)比較強健。缺點：影響網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速率，甚至造成網(wǎng)絡(luò)崩潰

4、。整個系統(tǒng)宏觀上會損耗巨大能量。可擴大性差，需要大量控制消息。分級構(gòu)造：特征：傳感器網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個簇，每個簇由一個簇頭和多個簇成員組成。這些簇頭形成了高一級的網(wǎng)絡(luò)。簇頭結(jié)點負責(zé)簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，簇成員只負責(zé)數(shù)據(jù)的采集。優(yōu)點：大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制信息的數(shù)量，具有很好的可擴大性。簇頭可以隨時選舉產(chǎn)生，具有很強的抗毀性。缺點：簇頭的能量消耗較大，很難進人休眠狀態(tài)。1-13. 討論無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實際生活中有哪些潛在的應(yīng)用。(1) 用在智能家具系統(tǒng)中，將傳感器嵌入家具和家電中，使其與執(zhí)行單元組成無線網(wǎng)絡(luò)，與因特網(wǎng)連接在一起。(2) 用在智能醫(yī)療中，將傳感器嵌入醫(yī)療設(shè)備中，使其能接入因特網(wǎng)，將患者數(shù)

5、據(jù)傳送至醫(yī)生終端。(3) 用在只能交通中，運用無線傳感器監(jiān)測路面、車流等情況。2-2. 傳感器由哪些局部組成"各局部的功能是什么"2-5. 集成傳感器的特點是什么"體積小、重量輕、功能強、性能好。2-7. 傳感器的一般特性包括哪些指標(biāo)"靈敏度、響應(yīng)特性、線性X圍、穩(wěn)定性、重復(fù)性、漂移、精度、分辨力、遲滯。2-15. 如何進展傳感器的正確選型？1. 測量對象與環(huán)境：分析被測量的特點和傳感器的使用條件選擇何種原理的傳感器。2. 靈敏度：選擇較高信噪比的傳感器，并選擇適合的靈敏度方向。3. 頻率響應(yīng)特性 : 根據(jù)信號的特點選擇相應(yīng)的傳感器響應(yīng)頻率，以及延時短的

6、傳感器。4. 線性X圍：傳感器種類確定后觀察其量程是否滿足要求，并且選擇誤差小的傳感器。5. 穩(wěn)定性：根據(jù)使用環(huán)境選擇何時的傳感器或采用適當(dāng)?shù)拇胧p小環(huán)境影響，盡量選擇穩(wěn)定性好的傳感器。6. 精度：選擇滿足要求的，相對廉價的傳感器。2-17. 簡述磁阻傳感器探測運動車輛的原理。磁阻傳感器在探測磁場的通知探測獲得車輪速度、磁跡、車輛出現(xiàn)和運動方向等。使用磁性傳感器探測方向、角度或電流值， 可以間接測定這些數(shù)值。因為這些屬性變量必須對相應(yīng)的磁場產(chǎn)生變化，一旦磁傳感器檢測出場強變化，那么采用一些信號處理方法，將傳感器信號轉(zhuǎn)換成需要的參數(shù)值。3-2. 無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)為什么要進展調(diào)制和解調(diào)"

7、調(diào)制有哪些方法" 1調(diào)制和解調(diào)技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。調(diào)制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有很大的影響。采用什專業(yè)資料整理WORD格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享么方法調(diào)制和解調(diào)往往在很大程度上決定著通信系統(tǒng)的質(zhì)量。調(diào)制技術(shù)通過改變高頻載波的幅度、相位或頻率，使其隨著基帶信號幅度的變化而變化。解調(diào)是將基帶信號從載波中提取出來以便預(yù)定的接收者( 信宿 ) 處理和理解的過程。 2根據(jù)調(diào)制中采用的基帶信號的類型?？梢詫⒄{(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。根據(jù)原始信號所控制參量的不同，調(diào)制分為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。3-4. 試描述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層

8、幀構(gòu)造。3-6. 根據(jù)信道使用方式的不同。傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議可以分為哪幾種類型"時分復(fù)用無競爭接入方式、隨機競爭接入方式、競爭與固定分配相結(jié)合的接入方式。3-7. 設(shè)計基于競爭的MAC協(xié)議的根本思想是什么？當(dāng)結(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過競爭方式使用無線信道。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。3-8. 試寫 ( 畫出 CSMA/CA的基木訪問機制。并說明隨機退避時間的計算方法。專業(yè)資料整理WORD格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享3-9.IEEE802.11MAC 協(xié)議有哪兩種訪問控制方式"每種方式

9、是如何工作的" 1分布式協(xié)調(diào)功能DCF、點協(xié)調(diào)功能PCF，期中 DCF是根本訪問控制方式。3-10. 通常有哪些原因?qū)е聜鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生無效能耗"空閑偵聽、數(shù)據(jù)沖突、串?dāng)_、控制開銷3-11. 表達無線傳感器網(wǎng)絡(luò)S-MAC協(xié)議的主要特點和實現(xiàn)機制。 1 S-MAC協(xié)議的適用條件是傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量不大，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部能夠進行數(shù)據(jù)的處理和融合以減少數(shù)據(jù)通信量，網(wǎng)絡(luò)能容忍一定程度的通信延遲。它的設(shè)計目標(biāo)是提供良好的擴展性，減少結(jié)點能耗。 2周期性偵聽和睡眠機制、流量自適應(yīng)機制、沖突和串音防止機制、消息傳遞機制。3-12. 簡述路由選擇的主要功能。 1尋找源結(jié)點和目的結(jié)點間的優(yōu)化路徑。

10、 2將數(shù)據(jù)分析沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。3-14. 常見的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議有哪些類型"并說明各種類型路由協(xié)議的主要特點。（ 1能量感知路由協(xié)議、基于查詢的路由協(xié)議、地理位置協(xié)議、可靠的路由協(xié)議。（ 2能量感知路由協(xié)議： 從數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯某霭l(fā)，討論最少能量消耗和最長網(wǎng)絡(luò)生存期等問題?；诓樵兊穆酚蓞f(xié)議： 主要用于需要不斷查詢傳感器結(jié)點采集的數(shù)據(jù)，通過減少通信流量來節(jié)省能量，即數(shù)據(jù)融合技術(shù)與路由協(xié)議的設(shè)計相結(jié)合。地理位置協(xié)議： 主要應(yīng)用于需要知道目的結(jié)點的準確或大致地理位置的問題中，把結(jié)點的位置信息作為路由選擇的依據(jù)，從而完成結(jié)點的路由選擇功能，并且降低維護路由協(xié)議的能耗?？煽康穆酚蓞f(xié)

11、議： 應(yīng)用在對可靠性和實時性等方面有特別要求的問題中。3-15. 如何設(shè)計傳感器網(wǎng)絡(luò)的定向擴散路由協(xié)議"4-2. 傳感器網(wǎng)絡(luò)常見的時間同步機制有哪些"RBS、 Ting/Mini-Sync、 TPSN4-3. 簡述 TPSN時間同步協(xié)議的設(shè)計過程。TPSN時間同步協(xié)議采用層次構(gòu)造，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的時間同步。所有結(jié)點按照層次構(gòu)造進展邏輯分級。表示專業(yè)資料整理WORD格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享結(jié)點到根結(jié)點的距離，通過基于發(fā)送者 - 接收者的結(jié)點對方式。每個結(jié)點與上一級的一個結(jié)點進展同步。從而最終所有結(jié)點都與根結(jié)點實現(xiàn)時間同步。TPSN

12、協(xié)議包括兩個階段:第一個階段生成層次構(gòu)造， 每個結(jié)點賦予一個級別。 根結(jié)點賦予最高級別第 0 級。第 i 級的結(jié)點至少能夠與一個第 (i-1) 級的結(jié)點通信 ;第二個階段實現(xiàn)所有樹結(jié)點的時間同步。第1 級結(jié)點同步到根結(jié)點。第i 級的結(jié)點同步到第(i-1)級的一個結(jié)點，最終所有結(jié)點都同步到根結(jié)點，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的時間同步。4-6. 簡述以下概念術(shù)語的含義: 錨點、測距、連接度、到達時間差、接收信號強度指示、視線關(guān)系。錨點： 指通過其他方式預(yù)先獲得位置坐標(biāo)的結(jié)點，有時也稱作信標(biāo)結(jié)點。網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的其余結(jié)點稱為非錨點。測距： 指兩個相互通信的結(jié)點通過測量方式來估計出彼此之間的距離或角度。連接度： 包括結(jié)

13、點連接度和網(wǎng)絡(luò)連接度兩種含義。結(jié)點連接度是指結(jié)點可探測發(fā)現(xiàn)的鄰居結(jié)點個數(shù)。網(wǎng)絡(luò)連接度是所有結(jié)點的鄰結(jié)點數(shù)目的平均值，它反映了傳感器配置的密集程度。到達時間差：兩種不同傳播速度的信號從一個結(jié)點傳播到另一個結(jié)點所需要的時間之差。接收信號強度指示：結(jié)點接收到無線信號的強度大小。視線關(guān)系： 如果傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩個結(jié)點之間沒有障礙物，能夠?qū)崿F(xiàn)直接通信，那么稱這兩個結(jié)點問存在視線關(guān)系。4-9.RSSI 測距的原理是什么"4-10. 簡述 ToA測距的原理。4-11. 舉例說明TDoA的測距過程。專業(yè)資料整理WORD格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享4-12. 舉例

14、說明AoA 測角的過程。4-13. 試描述傳感器網(wǎng)絡(luò)多邊定位法的原理。專業(yè)資料整理WORD格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享4-14. 簡述 Min-max 定位方法的原理。4-15. 簡述質(zhì)心定位算法的原理及其特點。專業(yè)資料整理WORD格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享 4-16. 舉例說明DV-Hop 算法的定位實現(xiàn)過程。4-17. 什么是數(shù)據(jù)融合技術(shù)"它在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的主要作用是什么" 1數(shù)據(jù)融合也被稱作信息融，是一種多源信息處理技術(shù)。它通過對來自同一目標(biāo)的多源數(shù)據(jù)進展優(yōu)化合成，獲專業(yè)資料整理WORD

15、格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享得比單一信息源更準確、完整的估計或判斷。 2節(jié)省整個網(wǎng)絡(luò)的能量增強所收集數(shù)據(jù)的準確性提高收集數(shù)據(jù)的效率4-18. 簡述數(shù)據(jù)融合技術(shù)的不同分類方法及其類型。(1) 依據(jù)融合前后數(shù)據(jù)的信息含量進展分類：無損失融合、有損失融合(2) 依據(jù)數(shù)據(jù)融合與應(yīng)用層數(shù)據(jù)語義的關(guān)系進展分類：依賴于應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合、獨立于應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合、結(jié)合以上兩種技術(shù)的數(shù)據(jù)融合(3) 依據(jù)融合操作的級別進展分類：數(shù)據(jù)級融合、特征級融合、決策級融合4-19. 什么是數(shù)據(jù)融合的綜合平均法"4-20. 常見的數(shù)據(jù)融合方法有哪些"綜合平均法、卡爾曼濾波

16、法、貝葉斯估計法、 D-S 證據(jù)推理法、統(tǒng)計決策理論、模糊邏輯法、產(chǎn)生式規(guī)那么法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。4-21. 無線通信的能量消耗與距離的關(guān)系是什么"它反映出傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖裁刺攸c"（ 1通常隨著通信距離的曾加，能耗急劇增加。（ 2在傳感器網(wǎng)絡(luò)中要減少單跳通信距離，盡量使用多跳短距離的無線通信方式。4-22. 簡述節(jié)能策略休眠機制的實現(xiàn)思想。當(dāng)結(jié)點周圍沒有感興趣的事件發(fā)生時，計算與通信單元處十空閑狀態(tài)，把這些組件關(guān)鐘或調(diào)到更低能耗的狀態(tài)，即休眠狀態(tài)。該機制對于延長傳感器結(jié)點的生存周期非常重要。但休眠狀態(tài)與工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要消耗一定的能量。并且產(chǎn)生時延。所以狀態(tài)轉(zhuǎn)換策略對于

17、休眠機制比較重要。如果狀態(tài)轉(zhuǎn)換策略不適宜，不僅無法節(jié)能，反而會導(dǎo)致能耗的增加。4-23. 簡述傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點各單元能量消耗的特點傳感器結(jié)點中消耗能量的模塊有傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊。隨著集成電路工藝的進步。處理器和傳感器模塊的功耗都很低。無線通信模塊可以處于發(fā)送、接收、空閑或睡眠狀態(tài)?？臻e狀態(tài)就是偵聽無線信道上的信息，但不發(fā)送或接收。睡眠狀態(tài)就是無線通信模塊處于不工作狀態(tài)。4-24. 動態(tài)電源管理的工作原理是什么"當(dāng)結(jié)點周圍沒有感興趣的事件發(fā)生時，局部模塊處于空閑狀態(tài)。應(yīng)該把這些組件關(guān)掉或調(diào)到更低能耗的狀態(tài)( 即休眠狀態(tài) ) 。從而節(jié)省能量。4-25. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的平安性需求

18、包括哪些內(nèi)容"結(jié)點的平安保證、被動抵御入侵的能力、主動還擊入侵的能力。4-26. 什么是傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息平安"4-27. 簡述在傳感器網(wǎng)絡(luò)中實施Wormhole 攻擊的原理過程專業(yè)資料整理WORD格式完美 WORD 格式編輯專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)資料整理分享4-28.SPINS 平安協(xié)議簇能提供哪些功能"SPINS安個協(xié)議簇是最早的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的平安框架之一。包含了SNEP和 TESLA兩個平安協(xié)議。SNEP協(xié)議提供點到點通信認證、數(shù)據(jù)*性、 完整性和新鮮性等平安效勞； TESLA協(xié)議那么提供對播送消息的數(shù)據(jù)認證效勞。6-3. 低速無線個域網(wǎng)具有哪些特點"低速無線個域網(wǎng)是一種構(gòu)造簡單、本錢低廉的無線通信網(wǎng)絡(luò)，它使得在低電能和低吞吐量的應(yīng)用環(huán)境中使用無線連接成為可能。與無線局域網(wǎng)相比。低速無線個域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)只需很少的根底設(shè)施。甚至不需要根底設(shè)施。IEEE 802.15. 4標(biāo)準為低速無線個域網(wǎng)制定了物理層和MAC子層協(xié)議。6-7. 簡述 ZigBee 的技術(shù)特點(1) 數(shù)據(jù)傳輸速率低。數(shù)據(jù)率只