无线传感器网络课后习题复习资料解析.docx

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1、无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。目的是协作地探测, 处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。(1) 传感模块传感器, 数模转换, 计算模块, 通信模块, 存储模块电源模块和嵌入式软件系统(2) 传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。(1)网络通信协议：类似于传统网络中的协议体系。它由物理层, 数据链路层,

2、 网络层, 传输层和应用层组成。(2)网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。包括拓扑限制, 效劳质量管理, 能量管理, 平安管理, 移动管理, 网络管理等。(3)应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的根底之上。包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用效劳接口和网络管理接口来为终端用户供应各种具体应用的支持。1-9.传感器网络的构造有哪些类型分别说明各种网络构造的特征及优缺点。1依据结点数目的多少，传感器网络的构造可以分为平面构造和分级构造。假如网络的规模较小，一般接受平面构造；假如网络规模很大，那么必需接受分级网络构造。2平面构造：特征：平面构造的网

3、络比拟简洁，全部结点的地位同等，所以又可以称为对等式构造。优点：源结点和目的结点之间一般存在多条路径，网络负荷由这些路径共同承当。一般状况下不存在瓶颈，网络比拟强健。缺点：影响网络数据的传输速率，甚至造成网络崩溃。整个系统宏观上会损耗巨大能量。可扩大性差，须要大量限制消息。分级构造：特征：传感器网络被划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一级的网络。簇头结点负责簇间数据的转发，簇成员只负责数据的采集。优点：大大削减了网络中路由限制信息的数量，具有很好的可扩大性。簇头可以随时选举产生，具有很强的抗毁性。缺点：簇头的能量消耗较大，很难进人休眠状态。1-13.探讨无线传感器

4、网络在实际生活中有哪些潜在的应用。(1) 用在智能家具系统中，将传感器嵌入家具和家电中，使其及执行单元组成无线网络，及因特网连接在一起。(2) 用在智能医疗中，将传感器嵌入医疗设备中，使其能接入因特网，将患者数据传送至医生终端。(3) 用在只能交通中，运用无线传感器监测路面, 车流等状况。体积小, 重量轻, 功能强, 性能好。灵敏度, 响应特性, 线性范围, 稳定性, 重复性, 漂移, 精度, 辨别力, 迟滞。2-15.如何进展传感器的正确选型？1.测量对象及环境：分析被测量的特点和传感器的运用条件选择何种原理的传感器。2.灵敏度：选择较高信噪比的传感器，并选择适合的灵敏度方向。3.频率响应特

5、性:依据信号的特点选择相应的传感器响应频率，以及延时短的传感器。4.线性范围：传感器种类确定后视察其量程是否满足要求，并且选择误差小的传感器。5. 稳定性：依据运用环境选择何时的传感器或接受适当的措施减小环境影响，尽量选择稳定性好的传感器。6. 精度：选择满足要求的，相对廉价的传感器。2-17.简述磁阻传感器探测运动车辆的原理。磁阻传感器在探测磁场的通知探测获得车轮速度, 磁迹, 车辆出现和运动方向等。运用磁性传感器探测方向, 角度或电流值，可以间接测定这些数值。因为这些属性变量必需对相应的磁场产生变更，一旦磁传感器检测出场强变更，那么接受一些信号处理方法，将传感器信号转换成须要的参数值。1调

6、制和解调技术是无线通信系统的关键技术之一。调制对通信系统的有效性和牢靠性有很大的影响。接受什么方法调制和解调往往在很大程度上确定着通信系统的质量。 调制技术通过变更高频载波的幅度, 相位或频率，使其随着基带信号幅度的变更而变更。 解调是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者(信宿)处理和理解的过程。（2） 依据调制中接受的基带信号的类型。可以将调制分为模拟调制和数字调制。 依据原始信号所限制参量的不同，调制分为幅度调制, 频率调制和相位调制。3-4.试描述无线传感器网络的物理层帧构造。3-6.依据信道运用方式的不同。传感器网络的协议可以分为哪几种类型时分复用无竞争接入方式, 随机竞争接入方

7、式, 竞争及固定支配相结合的接入方式。3-7.设计基于竞争的协议的根本思想是什么？当结点须要发送数据时，通过竞争方式运用无线信道。假如发送的数据产生了碰撞，就依据某种策略重发数据，直到数据发送成功或放弃发送。3-8.试写(画出的基木访问机制。并说明随机退避时间的计算方法。（1） 分布式协调功能, 点协调功能，期中是根本访问限制方式。空闲侦听, 数据冲突, 串扰, 限制开销3-11.表达无线传感器网络协议的主要特点和实现机制。1协议的适用条件是传感器网络的数据传输量不大，网络内部能够进行数据的处理和融合以削减数据通信量，网络能容忍确定程度的通信延迟。它的设计目标是供应良好的扩展性，削减结点能耗。

8、2周期性侦听和睡眠机制, 流量自适应机制, 冲突和串音防止机制, 消息传递机制。3-12.简述路由选择的主要功能。（1） 找寻源结点和目的结点间的优化路径。（2） 将数据分析沿着优化路径正确转发。3-14.常见的传感器网络路由协议有哪些类型并说明各种类型路由协议的主要特点。（1） 能量感知路由协议, 基于查询的路由协议, 地理位置协议, 牢靠的路由协议。（2） 能量感知路由协议：从数据传输的能量消耗动身，探讨最少能量消耗和最长网络生存期等问题。基于查询的路由协议：主要用于须要不断查询传感器结点采集的数据，通过削减通信流量来节约能量，即数据融合技术及路由协议的设计相结合。地理位置协议：主要应用于

9、须要知道目的结点的精确或大致地理位置的问题中，把结点的位置信息作为路由选择的依据，从而完成结点的路由选择功能，并且降低维护路由协议的能耗。牢靠的路由协议：应用在对牢靠性和实时性等方面有特殊要求的问题中。, , 4-3.简述时间同步协议的设计过程。 时间同步协议接受层次构造，实现整个网络结点的时间同步。全部结点依据层次构造进展逻辑分级。表示结点到根结点的距离，通过基于发送者-接收者的结点对方式。每个结点及上一级的一个结点进展同步。从而最终全部结点都及根结点实现时间同步。 协议包括两个阶段: 第一个阶段生成层次构造，每个结点赐予一个级别。根结点赐予最高级别第0级。第i 级的结点至少能够及一个第(1

10、)级的结点通信; 第二个阶段实现全部树结点的时间同步。第1级结点同步到根结点。第i级的结点同步到第(1)级的一个结点，最终全部结点都同步到根结点，实现整个网络的时间同步。4-6.简述以下概念术语的含义:锚点, 测距, 连接度, 到达时间差, 接收信号强度指示, 视线关系。锚点：指通过其他方式预先获得位置坐标的结点，有时也称作信标结点。网络中相应的其余结点称为非锚点。测距：指两个相互通信的结点通过测量方式来估计出彼此之间的距离或角度。连接度：包括结点连接度和网络连接度两种含义。结点连接度是指结点可探测发觉的邻居结点个数。网络连接度是全部结点的邻结点数目的平均值，它反映了传感器配置的密集程度。到达

11、时间差：两种不同传播速度的信号从一个结点传播到另一个结点所须要的时间之差。接收信号强度指示：结点接收到无线信号的强度大小。视线关系：假如传感器网络的两个结点之间没有障碍物，能够实现干脆通信，那么称这两个结点问存在视线关系。4-9测距的原理是什么4-10.简述测距的原理。4-11.举例说明的测距过程。4-12.举例说明测角的过程。4-13.试描述传感器网络多边定位法的原理。4-14.简述定位方法的原理。4-15.简述质心定位算法的原理及其特点。4-16.举例说明算法的定位实现过程。（1） 数据融合也被称作信息融，是一种多源信息处理技术。它通过对来自同一目标的多源数据进展优化合成，获得比单一信息源

12、更精确, 完整的估计或推断。（2） 节约整个网络的能量增加所收集数据的精确性提高收集数据的效率4-18.简述数据融合技术的不同分类方法及其类型。(1) 依据融合前后数据的信息含量进展分类：无损失融合, 有损失融合(2)依据数据融合及应用层数据语义的关系进展分类：依靠于应用的数据融合, 独立于应用的数据融合, 结合以上两种技术的数据融合(3)依据融合操作的级别进展分类：数据级融合, 特征级融合, 决策级融合综合平均法, 卡尔曼滤波法, 贝叶斯估计法, 证据推理法, 统计决策理论, 模糊逻辑法, 产生式规那么法, 神经网络方法。（1） 通常随着通信距离的曾加，能耗急剧增加。（2） 在传感器网络中要

13、削减单跳通信距离，尽量运用多跳短距离的无线通信方式。4-22.简述节能策略休眠机制的实现思想。当结点四周没有感爱好的事务发生时，计算及通信单元处十空闲状态，把这些组件关钟或调到更低能耗的状态，即休眠状态。该机制对于延长传感器结点的生存周期特殊重要。但休眠状态及工作状态的转换须要消耗确定的能量。并且产生时延。所以状态转换策略对于休眠机制比拟重要。假如状态转换策略不适宜，不仅无法节能，反而会导致能耗的增加。传感器结点中消耗能量的模块有传感器模块, 处理器模块和通信模块。随着集成电路工艺的进步。处理器和传感器模块的功耗都很低。无线通信模块可以处于发送, 接收, 空闲或睡眠状态。空闲状态就是侦听无线信

14、道上的信息，但不发送或接收。睡眠状态就是无线通信模块处于不工作状态。当结点四周没有感爱好的事务发生时，局部模块处于空闲状态。应当把这些组件关掉或调到更低能耗的状态(即休眠状态)。从而节约能量。结点的平安保证, 被动抵抗入侵的实力, 主动还击入侵的实力。4-28平安协议簇能供应哪些功能 安个协议簇是最早的无线传感器网络的平安框架之一。包含了 和两个平安协议。协议供应点到点通信认证, 数据机密性, 完整性和簇新性等平安效劳；协议那么供应对播送消息的数据认证效劳。 低速无线个域网是一种构造简洁, 本钱低廉的无线通信网络，它使得在低电能和低吞吐量的应用环境中运用无线连接成为可能。及无线局域网相比。低速

15、无线个域网网络只需很少的根底设施。甚至不须要根底设施。 802. 15. 4标准为低速无线个域网制定了物理层和子层协议。(1)数据传输速率低。数据率只有250，专注十低速传输应用。(2)有效范围小。有效似盖范围1075m之间，具体依据实际放射功率的大小和各种不同的应用模式而定。(3)工作频段灵敏。运用的频段分别为2.4,868(欧洲)及915(美国)，均为无需申请的频段。(4)省电。由于工作周期很短。收发信息功耗较低，以及接受了休眠模式，可确保两节5号电池支持长达6个月至2年左右的运用时间，当然不同应用的功耗有所不同。(5)牢靠。接受碰撞防止机制。并为须要固定带宽的通信业务预留专用时隙，防止了

16、发送数据时的竞争和冲突。层接受完全确认的数据传输机制。每个发送的数据包都必需等待接收方的确认信息。(6)本钱低。由于数据传输速率低，并且协议简洁。降低了本钱，另外运用协议可免专利费。(7)时延短。针对时延敏感的应用做了优化。通信时延和从休眠状态激活的时延都特殊短。设备搜寻时延的典型值为30.休眠激活时廷的典型值是15。活动设备信道接入时延为15。(8)网络容量大。一个网络可容纳多达254个从设备和一个主设备，一个区域内可同时布置多达100个网络。(9)平安。供应了数据完整性检查和认证功能。加密算法接受128，应用层平安属性可依据需求来配置。我们对效劳人员的配备以有阅历, 有学问, 有技术, 懂管理和具有高度的效劳意识为准绳，在此根底上建立一支高素养的物业管理队伍，为销售中心的物业管理创出优质品牌。在物业人员配备中，我们遵循如下原那么： 1, 本着精简, 高效原那么依据工程实际效劳, 管理和经营的须要，推行统一目标, 分解责任, 责权利相结合。2, 职责, 权限明确原那么日常工作由综合效劳主管干脆对各效劳人员即集指挥和职能于一身，便于综合效劳主管全面驾驭日常工作及人员状况，减小失控。