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(dòng)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(bào)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(diǎn)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(jì)算模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊電源模塊和嵌入式軟件系統(tǒng)(2) 傳感模塊負(fù)責(zé)探測目標(biāo)的物理特征和現(xiàn)象，計(jì)算模塊負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理，存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)存放程序和數(shù)據(jù)，通信模塊負(fù)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(fù)責(zé)結(jié)點(diǎn)供電，結(jié)點(diǎn)由嵌入式軟件系統(tǒng)支撐，運(yùn)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(tái)：主要是對傳感器結(jié)點(diǎn)自身的管理和用戶對傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理。包括拓?fù)淇刂?、效勞質(zhì)量管理、能量管理、平安管理、移動(dòng)管理、網(wǎng)絡(luò)管理等。(3) 應(yīng)用支撐平臺(tái)：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(diǎn)。 1根據(jù)結(jié)點(diǎn)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(jí)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(jí)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(diǎn)的地位平等，所以又可以稱為對等式構(gòu)造。優(yōu)點(diǎn)：源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)之間一般存在多條路徑，網(wǎng)絡(luò)負(fù)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(qiáng)健。缺點(diǎn)：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(gè)系統(tǒng)宏觀上會(huì)損耗巨大能量。可擴(kuò)大性差，需要大量控制消息。分級(jí)構(gòu)造：特征：傳感器網(wǎng)絡(luò)被劃分為多個(gè)簇，每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)簇成員組成。這些簇頭形成了高一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)。簇頭結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，簇成員只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集。優(yōu)點(diǎn)：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(kuò)大性。簇頭可以隨時(shí)選舉產(chǎn)生，具有很強(qiáng)的抗毀性。缺點(diǎn)：簇頭的能量消耗較大，很難進(jìn)人休眠狀態(tài)。1-13. 討論無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)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(yùn)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(diǎn)是什么"體積小、重量輕、功能強(qiáng)、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(jìn)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(diǎn)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(hào)的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的傳感器響應(yīng)頻率，以及延時(shí)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(shí)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(jià)的傳感器。2-17. 簡述磁阻傳感器探測運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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?yàn)檫@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(qiáng)變化，那么采用一些信號(hào)處理方法，將傳感器信號(hào)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(jìn)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(hào)幅度的變化而變化。解調(diào)是將基帶信號(hào)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(hào)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(hào)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(shí)分復(fù)用無競爭接入方式、隨機(jī)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(jì)基于競爭的MAC協(xié)議的根本思想是什么？當(dāng)結(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，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(jī)制。并說明隨機(jī)退避時(shí)間的計(jì)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(diǎn)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(dá)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)S-MAC協(xié)議的主要特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jìn)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(jì)目標(biāo)是提供良好的擴(kuò)展性，減少結(jié)點(diǎn)能耗。 2周期性偵聽和睡眠機(jī)制、流量自適應(yīng)機(jī)制、沖突和串音防止機(jī)制、消息傳遞機(jī)制。3-12. 簡述路由選擇的主要功能。 1尋找源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)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(diǎn)。（ 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。基于查詢的路由協(xié)議： 主要用于需要不斷查詢傳感器結(jié)點(diǎn)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(jì)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(diǎn)的準(zhǔn)確或大致地理位置的問題中，把結(jié)點(diǎn)的位置信息作為路由選擇的依據(jù)，從而完成結(jié)點(diǎn)的路由選擇功能，并且降低維護(hù)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(shí)時(shí)性等方面有特別要求的問題中。3-15. 如何設(shè)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的定向擴(kuò)散路由協(xié)議"4-2. 傳感器網(wǎng)絡(luò)常見的時(shí)間同步機(jī)制有哪些"RBS、 Ting/Mini-Sync、 TPSN4-3. 簡述 TPSN時(shí)間同步協(xié)議的設(shè)計(jì)過程。TPSN時(shí)間同步協(xié)議采用層次構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。所有結(jié)點(diǎn)按照層次構(gòu)造進(jìn)展邏輯分級(jí)。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(diǎn)到根結(jié)點(diǎn)的距離，通過基于發(fā)送者 - 接收者的結(jié)點(diǎn)對方式。每個(gè)結(jié)點(diǎn)與上一級(jí)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)展同步。從而最終所有結(jié)點(diǎn)都與根結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。TPSN

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

13、點(diǎn)連接度和網(wǎng)絡(luò)連接度兩種含義。結(jié)點(diǎn)連接度是指結(jié)點(diǎn)可探測發(fā)現(xiàn)的鄰居結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。網(wǎng)絡(luò)連接度是所有結(jié)點(diǎn)的鄰結(jié)點(diǎn)數(shù)目的平均值，它反映了傳感器配置的密集程度。到達(dá)時(shí)間差：兩種不同傳播速度的信號(hào)從一個(gè)結(jié)點(diǎn)傳播到另一個(gè)結(jié)點(diǎn)所需要的時(shí)間之差。接收信號(hào)強(qiáng)度指示：結(jié)點(diǎn)接收到無線信號(hào)的強(qiáng)度大小。視線關(guān)系： 如果傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間沒有障礙物，能夠?qū)崿F(xiàn)直接通信，那么稱這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)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(diǎn)。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(shí)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(jìn)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(zhǔn)確、完整的估計(jì)或判斷。 2節(jié)省整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量增強(qiáng)所收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)展分類：依賴于應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合、獨(dú)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(jí)別進(jìn)展分類：數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)融合、決策級(jí)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(jì)法、 D-S 證據(jù)推理法、統(tǒng)計(jì)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(diǎn)"（ 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(jī)制的實(shí)現(xiàn)思想。當(dāng)結(jié)點(diǎn)周圍沒有感興趣的事件發(fā)生時(shí)，計(jì)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(jī)制對于延長傳感器結(jié)點(diǎn)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(shí)延。所以狀態(tài)轉(zhuǎn)換策略對于

17、休眠機(jī)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(huì)導(dǎo)致能耗的增加。4-23. 簡述傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)各單元能量消耗的特點(diǎn)傳感器結(jié)點(diǎn)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(jìn)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(dòng)態(tài)電源管理的工作原理是什么"當(dāng)結(jié)點(diǎn)周圍沒有感興趣的事件發(fā)生時(shí)，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(diǎn)的平安保證、被動(dòng)抵御入侵的能力、主動(dòng)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(shí)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(gè)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(gè)平安協(xié)議。SNEP協(xié)議提供點(diǎn)到點(diǎn)通信認(rèn)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(rèn)證效勞。6-3. 低速無線個(gè)域網(wǎng)具有哪些特點(diǎn)"低速無線個(gè)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(gè)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(zhǔn)為低速無線個(gè)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(diǎn)(1) 數(shù)據(jù)傳輸速率低。數(shù)據(jù)率只