无线传感器期末总复习
一、无线传感器网络概述
1. 无线传感器分为两种：
（1）有基础设施网，需要固定基站
（2）无基础设施网，称为无线Ad Hoc网络，节点为分布式
A. 移动Ad Hoc网络，终端是快速移动的
B. 无线传感器网络，节点是静止的或移动很慢
2. 无线传感器网络的标准定义：
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内感知对象的监测信息，并报告给用户（数据采集[传感器技术]、处理[计算机技术]和传输功能[通信技术]）
3. 无线传感器网络的三个基本元素
（1）传感器（2）感知对象（3）用户
4. 节点的工作模式：发送、接收、空闲、睡眠
5. 传感器节点由4个部分组成：传感器单元、处理器单元、无线通信单元、电源单元。
除了电源单元，其他都在消耗能量，传感器单元能耗比处理器与无线传输能耗低很多。
6. 传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成
7. 能量消耗的两种类型：通讯相关、计算相关。
8. 传感器节点的限制
传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在一些限制和约束，这些约束把无线传感器网络和计算机网络区分开来。
（1）电源能量有限（消耗能量的模块有传感器、处理器和无线通信模块[发送、接收、空闲、睡眠]）（2）通信能力有限（3）计算和存储能力有限
9. 传感器组网的特点（与其他网络的区别）
(1) 自组织性：自动进行配置和管理，通过图谱控制机制和网络协议，自动形成转
发监测数据的多跳无线网络系统
(2) 以数据为中心：根据任务采集数据，关心数据本身和数据产生位置
(3) 应用相关性：不同的应用对传感器网络的要求不同
(4) 动态性：结点故障失效、通信链路宽带变化、新节点加入、基本元素的移动而造成拓扑结构的改变
(5) 网络规模大：分布在很大的地理区域内，结点部署密集
A. 通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比
B. 分布式处理大量采集信息，提高检测的精确度
C. 大量冗余节点的存在，使系统具有很强的容错性能
D. 大量节点增大覆盖监测区域，减少探测遗落地点或盲区
(6) 可靠性：坚固，不易损坏，能适用恶劣环境条件
10. 无线传感器网络的关键性能指标
（1）网络的工作寿命（能量供给）
（2）网络覆盖范围（多跳通信技术可大大扩展网络覆盖范围）
（3）网络搭建成本和难易程度
（4）网络响应时间（发生安全异常事件时需立刻发送警报消息）
11. 无线传感器网络的应用
（1）军事应用（战场实时监视）（2）环境科学（监视土壤空气情况）（3）空间探索（检测星球表面）（4）医疗健康（监护病人病情）（5）智能家居（自动除尘）（6）建筑物和大型设备安全状态的监控（房屋、桥梁的安全隐患和建筑缺陷）（7）紧急救援（在地震
等紧急情况下进行通信）（8）其他商业应用（交互式博物馆）
二、无线传感器网络结构、覆盖与连接
1. 无线传感器网络拓扑结构
从组网形态与方式划分：集中式、分布式、混合式从节点功能和结构层次划分：
（1）平面网络结构
A. 简单，易维护，较好的健壮性
B. 没有中心管理节点，组网算法比较复杂
（2）分级网络结构
A. 骨干节点和一般传感器节点有不同的功能特性
B. 一般传感器之间可能不能直接通信（3）混合网络结构
A．功能强大，但硬件成本更高
B．一般传感器节点之间可以直接通信，不需通过汇聚骨干节点来转发数据
（4） Mesh网络结构
A. 由无线节点构成网络，网络内部节点一般都是相同的
B. 按照Mesh拓扑结构部署，网内每个节点至少可以和一个其他节点通信
C. 支持多跳路由
D. 功耗限制和移动性取决于节点类型及应用特点
E. 存在多种网络接入方式，通过星型、Mesh等节点方式和其他网络集成
2. 两个定理（r为传感器能够感应的距离，c为传感器的通信半径）
（1）当传感器的密度及单位区域的传感器数目为有限时，c≤2r是覆盖包含连接
性的充分必要条件
（2）当c≥2r，一个凸区域的k阶覆盖必定包含了k阶连接性
3. 无线传感器网络的点覆盖的目标
节点覆盖优化后要求每个目标在任意时间内都能至少被一个无线传感器节点监测
三、无线传感器网络通信
1. 网络通信协议
由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成，其中MAC层和物理层协议采用的是IEEE 802.15.4协议
（1）物理层：负责信号的调制和数据的收发
（2）数据链路层：负责数据成帧、帧检测、介质访问和差错控制
（3）网络层：负责路由发现和维护
（4）传输层：负责数据流的传输控制
2. 物理层主要功能
（1）微数据终端设备（DTE）提供传送数据的通路（2）传输数据
（3）其他管理工作：信道状态评估、能量检测
3. 数据链路层误差控制方法:
增加输出传送能量或使用合适的FEC方案都可保证链路可靠性。增大发送能量可使误码率降低，但节点能量有限，不可随意增大；FEC编码和解码消耗额外处理能量，额外计算和额外传输消耗能量，但可纠正错误使不至于整个数据重传，若浪费能量<节约能量，则使用FEC 有意义。
4. 传输层协议
（1） Event-to-Sink传输
Event-to-Sink的可靠度是必要的，包括了事件特征到Sink节点的可靠通信，而不是针对区域内各节点生成的单个传感报告/数据包进行基于数据包的可靠传递。
（2） Sink-to-Sensors传输
包括了一定等级的重新传送和确认机制。为了不消耗稀缺资源的节点资源，这些机制应慎重的结合到传输层协议中。
四、无线传感器网络的支撑技术(重点)
1. 时间同步的意义和作用
(1) 首先，传感器节点通常需要彼此协作，去完成复杂的监测和感知任务。数据融
合是协作操作的典型例子，不同的结点采集的数据最终融合并形成一个有意义的结果。例：在车辆跟踪系统中，传感器节点记录车辆的位置和时间，并传送给网关汇聚节点，然后结合这些信息来估计车辆的位置和速度。如果传感器节点缺乏统一的时间同步，则对车辆的位置估计将会是不准确的。
(2) 其次，传感器网络的一些节能方案是利用时间同步来实现的。例：传感器可在
适当的时候休眠，在需要的时候再次被唤醒。在应用这种节能模式时，网络节点应该在相同的时间休眠或被唤醒，也就是在数据到来时，节点的接收器并没有关闭。在这里，传感器网络时间同步机制的设计目的是为网络中所有节点的本地时钟提供共同的时间戳
2. 传感器网络时间同步协议
(1) RBS(Reference Broadcast Synchronization)
RBS同步协议的基本思想是多个节点接收同一个同步信号，然后在多个收到同步信号的节点之间进行同步。 (2) Ting/Mini-Sync
(3) TPSN(Timing sync Protocol for Sensor Network)
目的是提供传感器网络全网范围内节点间的时间同步操作过程包括两个阶段：
A. 第一阶段：生成层次结构，每个节点都被赋予一个级别，根节点被赋予最
高级别0级，第i级的结点至少能够与一个第i-1级的节点通信
B. 第二阶段（同步阶段）：实现所有树节点的时间同步，第1级节点同步到根
节点，第i级的节点同步到第i-1级的一个节点，最终所有节点都同步到根节点，实现整个网络的时间同步相邻级别节点间的同步机制
3. 传感器网络节点定位问题
是指自组织的网络通过特定方法提供节点的位置信息。
（1）这种自组织网络的定位可分为节点自身定位和目标定位
A. 节点自身定位是确定网络节点的坐标位置的过程
B. 目标定位是确定网络覆盖范围内一个事件或一个目标的坐标位置
（2）从不同的角度出发，无线传感器网络的定位方法可分为：
A. 根据是否依靠测量距离，分为基于测距的定位和不需测距的定位
B. 根据部署场合的不同，分为室内定位和室外定位
C. 根据信息收集的方式，网络收集传感器数据用语节点定位被称为被动定位，节点主
动发出信息用于定位被称为主动定位
4. 基于测距的定位技术
含义：通过测量节点之间的距离，根据几何关系计算出网络节点的位置的技术，常用方法是多变定位和角度定位。
(基于测距的定位技术的方法与工作原理：
三边测量算法：已知A、B、C三个节点的坐标，以及它们到节点D的距离，确定节点D 的坐标
三角测量算法：已知A、B、C三个节点的坐标，节点D相对于节点A、B、C的角度，确定节点D的坐标。) 测距方法：
(1)接收信号强度指示（RSSI）
原理：接收机通过测量射频信号的能量来确定与发送机的距离
/n
RP是无线信号的接受功率，TP是无线信号的发射功率，r是接收单元之间的距离，
n是传播因子
优点：实现简单，广泛采用，缺点：遮盖或折射现象使接收端误差大、精度较低 (2)到达时间/到达时间差(ToA/TDoA)
基本原理：ToA：根据已知信号的传播速度，根据信号的传播时间来计算节点间距离；TDoA：发射节点同时发射两种不同传播速度的无线信号，接收节点根据两种信号到达的时间差以及这两种信号的传播速度，计算两个节点之间的距离。
无线信号速度为
1c超声波速度为2c，无线信号快
1T为无线信号到达的时间，2T为超声波信号到达的时间
L为两点之间的距离
精度高，但ToA需节点间保持精确的时间同步，TDoA有c1与c2的误差
5. 无需测距的定位技术
（1）质心算法
1111(,)(,)nn
nn
质心算法虽然实现简单，通信开销小，但仅能实现粗粒度定位，并且需要信标锚点具有较高
密度，各锚点部署的位置也对定位效果有影响
（2） DV-Hop算法
根据矢量路由协议的原理在全网范围内广播条数和位置。每个节点设置一个至哥锚点跳数最小的计数器，根据接收的信号更新计数器。锚点广播其坐标位置，当节点接收到新的广播消息时，如果跳数小于存储的数值，则更新并转播该条数
6. 数据融合
含义：数据融合也被称作信息融合，是一种多源信息处理技术。通过对来自同一目标的多源数据进行优化合成，获得比单一信息源更精确、完整的估计或判断。
内容：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪和识别、情况评估和预测；基本目的是通过融合，得到比各个单独的输入数据更多的信息。
(1) 无线传感器网络中数据融合的作用：
A. 提高信息的准确性和全面性.与单个传感器相比，多传感器的数据融合处理
可以获得有关周围环境的更准确、全面的信息
B. 降低信息的不准确性.一组相似的传感器采集的信息存在着明显的互补性，
这种互补性经过适当处理后，可以对单一传感器的不确定性及其测量范围的局限性进行补偿
C. 提高系统的可靠性.某个或某几个传感器失效时，系统仍能正常运行
D. 增加系统的实时性
(2) 数据融合技术的分类.
A. 根据融合前后数据的信息含量分类
Ⅰ无损失融合：所有细节信息均被保留，只去除冗余的部分信息
Ⅱ有损失融合：省略一些细节信息或降低数据的质量，从而减少需要存储或传输的数据量，
以达到节省存储资源或能量资源的目的
B. 根据融合操作的级别分类
Ⅰ数据级融合：操作对象是传感器采集的数据
Ⅱ特征级融合：通过一些特征提取手段将数据表示为一系列的特征向量，来反映事物的属性Ⅲ决策级融合：根据应用需求进行较高级的决策，是最高级的融合
C. 根据数据融合与应用层数据语义之间的融合
Ⅰ依赖于应用的数据融合Ⅱ独立于应用的数据融合Ⅲ结合以上两种技术的数据融合
7. 无线传感器网络的电源节能方法
（1）休眠机制
通过休眠实现节能的策略主要体现在以下方面：
A．硬件支持（能量消耗从高到低：发送、接收、空闲、休眠）
B．采用休眠机制的网络协议
C．专门的结点功率管理机制
（2）数据融合
通过本地计算和融合，原始数据可以在多跳数据传输过程中进行处理，进发送有用信息，有效的减少了通信量。节能效果主要体现在路由协议的实现上
8. 失效（Failure），故障（Fault），差错（Error）三者区别
（1）失效：某个设备中止了它完成所要求功能的能力
（2）故障：某个设备、元件或组件不能按照所要求的方式工作
（3）差错：一个不正确的步骤、过程或结果
9. 故障检测与诊断
3种不需要地理位置信息的部件故障检测
（1）多数投票策略
通过与邻居节点的测量值进行比较，得到与自己测量值相同或差距在允许范围内的邻居测量值的个数，如果个数超过邻居数目的一半，则判定自己的测量值为正确的，否则错误。（2）均值策略
计算邻居测量值的平均值，然后比较这个均值和自己的测量值，如果它们差距在允许范围内，则判定自己的测量值为正确的，否则错误。
（3）中值策略
利用邻居测量值的中值与自己的测量值比较，如果它们差距在允许范围内，则判定自己的测量值为正确的，否则错误。即使是在有很多邻居测量值都是错误时，仍能正确地判断出自己的测量值是否正确
10. 查询语句
(1) TinyDB系统的查询语句
TinyDB系统的查询语言是基于SQL的查询语言，称为TinySQL。该查询语言支持选择、投影、设定采样频率、分组聚集、用户自定义聚集函数、事件触发、生命周期查询、设定存储点和简单的连接操作。
(2) Cougar系统的查询语句
Cougar系统提供了一种类似于SQL的查询语言。在很多传感器网络应用中，对环境进行连续周期性地监测特别重要。因此，Cougar系统的查询语言提供了对连续周期性查询的支持。
11. 数据存储
数据中心存储方法：
（1）地理散列函数
使用地理散列方法，一个数据的关键字被散列函数随机地映射为一二个地理位置，即地理坐标(x,y)
（2）地理路由协议GPSR
GPSR是为移动AdHoc网络设计的一种路由协议。给定一个节点的位置坐标，GPSR根据节点的位置信息就可把数据包路由至该节点
（3）地列散列方法如何利用GPSR（见7.6.3）
（4）增强地列散列函数的鲁棒性
（5）地列散列方法的结构复制
12.数据中心存储方法
(1)地理散列函数：将一个输入映射到一个地理位置的函数
(2)地理路由协议GPSR
(3)地理散列方法如何利用GPSR：（地理散列函数得到一个位置，通过GPSR协议找距该位置最近的节点并存入数据）
(4)增强地理散列方法的鲁棒性
五、无线传感器网络的MAC层
1. IEEE80
2.11协议
协议定义了两种类型的设备，一种是无线站，通常是通过一台PC机器加上一块无线网络接口卡构成的，另一个被称为无线接入点，作用是提供无线和有线网络之间的桥梁
2. IEEE802.11协议MAC层工作模式
协议规定了两种不同的MAC层访问机制
(1) 分布式协调功能（DCF），用来传输异步数据，同时也是支持PCF机制的基础。
DCF机制可被应用于所有站点，无论其拓扑结构是基本网络配置还是IBSS
(2) 点协调功能（PCF），只可用于基本网络配置的拓扑结构。PCF工作原理主要是
轮询机制，即由一个点协调器来制定令牌的循环。
3. DCF中RTS/CTS访问机制
在无线局域网中，经常出现隐藏终端的问题。为了解决这种问题，DCF可利用RTS和CTS两个控制帧来进行新到预约。
具体实现过程：A发送RTS给B，B发送CTS给A，C可收到B发送的CTS，C收到CTS后根据持续时间NAV字段进行休眠
4. 基于竞争的MAC协议
基本思想：当节点需要发送数据时，通过竞争的方式来使用无线信道，如果发送的数据产生碰撞，就按照某种策略重发数据，知道数据发送成果或放弃发送。
（1） S-MAC协议的主要机制
A. 周期性侦听和睡眠（作用、原理和步骤）
作用、原理：为了减少能力消耗，节点要尽量处于低功耗的睡眠状态。每个节点独立地调度自己的工作状态，周期性地转入睡眠状态，在苏醒后侦听信道状态，以判断是否需要发送或接收数据。为了便于相互通信，相邻节点应该尽量维持睡眠和侦听调度周期的同步。
步骤：当节点启动工作时，首先侦听一段相同的定长度的时间，如果在这段侦听时间内收到了其他节点的调度信息，则将它的调度周期设置得与邻居节点相同，并在等待一段随机时间后广播它的调度信息。当节点收到多个邻居节点的不同调度信息时，可以选择其第一个收到的调度信息，并记录收到的所有调度信息。如果节点在这段侦听时间内没有收到其他的调度信息，则产生自己的调度周期并广播。在及诶单产生和通告自己的调度后，如果收到了邻居的不同调度，则分为两种情况：如果没有收到过与自己调度相同的其他邻居的通告，则使用邻居的调度而丢弃自己生成的调度；如果节点已经收到过与自己调度相同的其他邻居的通告，则在调度表中记录该调度信息，以便能够与非同步的相邻节点进行通信
B. 流量自适应侦听机制。流量自适应的侦听，减少消息在网络中的传输延迟。
C. 串音避免
D. 消息传递。通过消息分割和突发传递机制来减少控制消息的开销和消息的传递延迟。（2） T-MAC协议
基本工作原理：通过采用周期性侦听和睡眠的工作方式来减少空闲侦听。周期长度是固定不变的，节点的侦听活动时间也是固定的。协议提出了两种方法解决早睡问题：
A. 未来请求发送
B. 满缓冲区优先
（3） Sift协议
5. 基于分簇网络的MAC协议（基于TDMA的无线传感网络 MAC协议）
为了适应1簇内节点的动态变化，2及时发现新节点，3使用能量相对高的结点转发数据等目的，协议将时间帧分为周期性的4个阶段：
(1) 数据传输阶段 (2) 刷新阶段
(3) 刷新引起的重组阶段 (4) 事件触发的重组阶段
六、无线传感器网络协议的技术标准
1. IEEE80
2.15.4标准概述
IEEE802.15.4标准定义的LR WPAN网络有如下特点：
(1)在不同的载波频率下实现20KB/s, 40KB/s和250KB/s 3种不同的传输速率
(2) 支持星型和点对点两种网络拓扑结构
(2)有16位和64位两种地址格式，其中64为地址是全球唯一的扩展地址
(3)支持冲突避免的载波多路侦听技术（CSMA/CA）
(5) 支持确认机制，保证了传输的可靠性 2. 物理层
定义了27个信道，信道跨越3个频段，具体包括2.4GHz的16个信道，915MHz的10个信
道，868MHz的1个信道
3. ZigBee协议标准
ZigBee技术是一种面向自动化和无线控制的低速率低功耗低价格的无线网络方案 ZigBee无线设备传输距离为10~75m，具体数值取决于射频环境和特定应用条件下的输出功率，工作在公共频段上分别为：（1）全球2.4GHz，通讯速率250KB/s （2）美国915MHz，通讯速率40KB/s （3）欧洲868MHz，通讯速率20KB/s
ZigBee网络拓扑结构：星型网络、网状网络、簇树形网络 ZigBee的技术特点：
（1）数据传输速率低，数据率只有20~250 KB/s，专注于低速传输应用。
（2）有效范围小，有效范围在10~75m内
（3）工作频段灵活，三个频段均为无需申请的ISM频段
（4）省电，工作周期短，收发信息功耗较低，并采用了休眠模式
（5）可靠，采用了碰撞避免机制，并为需要固定带宽业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突
（6）成本低，速率低，协议简单，另外使用ZigBee协议可免专利费。
（7）时延短，针对时延敏感的应用做了优化
（8）网络容量大，一个ZigBee网络可容纳多大254个从设备和一个主设备，一个区域内可布置多达100个ZigBee网络
（9）安全，提供数据完整性检查和认证功能，加密算法采用AES-128，应用层安全属性可根据需求来配置。
4. 蓝牙
(1) 运行在2.4GHz的非授权ISM频段，通讯距离只有10m左右
(2) 在基带中，蓝牙为微微网的主设备和从设备之间提供了两种基本的物理链路类
型，即同步面向连接链路（SCO）和异步无连接链路（ACL）
5. UWB：超宽带技术
特点：利用持续时间非常短（纳秒级）的窄脉冲形式来传输数据，而且数据传输速率可以达到几百Mbps以上
七、无线传感器网络路由协议
1. 无线传感器网络路由协议分类
(1) 按元及诶单获取路径的方法
A. 主动路由协议
B. 按需路由协议
C. 混合路由协议
(2) 按节点参与通信的方式
A.直接通信路由协议
B. 平面通信路由协议
C. 层次路由协议
(3) 按路由的发现过程
A. 以位置信息为中心的路由协议
B. 以数据为中心的路由协议
(4) 按路由选择是否考虑服务质量（QoS）约束
2. Flooding和Grossing协议
（1）洪泛路由协议
接收到消息的节点以广播的形式转发报文给所有的邻居节点；设定了生命期限，直到传输到目标节点或生命期限变为0为止。 A. 优点：实现简单，适用于健壮性要求高的场合
B. 缺点：使得网络中无效的数据传输急剧增加，从而出现信息爆炸现象，
消耗本来紧张的能量、存储空间等资源；信息重叠情况大量出现。
（2）闲聊法
随机选择某一个邻居节点，作为转发的下一个节点，向它发送一份数据副本
A. 优点：避免了信息爆炸问题
B. 缺点：仍然无法解决出现的部分数据交叠现象和盲目使用资源的问题；
数据传输的平均时延被拉长，传输速度变慢，无谓的资源消耗依然很多。
3. TEEN
阈值敏感的高效无线传感网络 TEEN协议是一个基于簇群的路由协议，也是由LEACH发展而来的。定义了硬门限和软门限两个概念。
达不到门限值，节点就无法和簇头节点通信，用户就无法从网络得到任何数据。即使节点死亡，用户也不知道。
4. 能力消耗源：尝试在通信、计算相关的能量消耗之间达到一个平衡
分为两类：通信相关的能量消耗、计算相关的能量消耗
5. 基于查询的路由
(1) 定向扩散（DD）路由的四个阶段
A. 兴趣扩散阶段
B. 梯度建立阶段
C. 数据传播阶段
D. 路径加强阶段 (2) 谣传路由
借鉴了欧式平面图上任意两条曲线交叉几率很大的思想（当一个节点检测到一个事件，它将事件添加到该节点自身保存的事件表中。然后产生一个被称为代理的生命期较长的数据包，代理消息沿着随机路径向外扩撒传播，同时汇聚节点发送的查询消息也沿着随机路径在网络中传播。当代理消息和查询消息的传输路径交叉在一起时，就会形成一条汇聚节点到事件区域的完整路径）。执行过程如下：
A. 每个传感器节点都维护一个邻居列表和一个事件列表
B. 传感器节点在本地检测到一个事件时，就在事件列表中增加一个表项，设
置相关的事件名称、跳数等，同时根据一定的概率产生一个代理消息 C. 网络的任何节点都可以针对一个特定的事件生成查询消息
D. 若出现查询消息和代理消息的路径出现交叉的情况，交叉节点会沿着查询
消息的反方向将事件信息传达到查询节点
6. 地理位置路由
GPSR的前提：GPSR协议默认网络中的每个节点都可以通过GPS或者其他方法获知自己的地理位置信息
路由开始时，采用贪婪转发方式进行分组转发，当贪婪方式失效时，即遇到通信空洞时转入周界转发模式继续路由，在条件满足时恢复贪婪转发模式，如此反复直至分组到达目的地。节点收到贪婪模式下的分组时，首先在邻居节点列表中选择离目的节点最近的一个节点作为下一跳，如果这个邻居节点比自己离目的节点的距离更近，则采用贪婪转发算法，反之就标记该数据分组为周界转发模式，并进行周界转发。
（1）贪婪转发算法：基于地理信息的路由算法
贪婪转发算法的前提是每个分组都已包含其目的节点位置或目标区域位置，每个节点都已知自己及自接邻节点的位置。总是朝目的节点最近的邻节点转发分组。
优点：有点事节点只依赖邻居节点而不是网络中所有节点的位置信息；减轻了路由节点维护负担；由于下一跳的节点确定且只有一个，可避免数据分组在网络中重复大范围传播；GPS 策略原理简单，计算复杂度低，生成的路径接近于最优化路径
（2）周界转发：出现空洞现象时使用
如果单纯依赖贪婪转发策略来转发数据包，在转发过程中数据包可能会到达没有任何邻居节点比自身更接近目的节点的区域，导致数据无法继续传输，这种现象称为路由空洞。采用右手规则确定转发路径。沿当前链路逆时针方向上的第一条链路。
7. 不相交多路径路由机制
基本思想：首先由汇聚节点发出主路径增强消息，建立一条由汇聚节点到源节点的主路径P，然后进行备用路径的建立。汇聚节点向其次优节点A发出次优路径增强消息，节点A再将
该消息发给自己的最优节点B。
缠绕多路径可以克服主路径E单个节点失败的问题。理想的缠绕多路径由一组缠绕路径构成，如图7-18(a)所示，在主路径上的每个节点都能找到一条不包括本身的从源节点到目的节点的最优路径(实际上是次优路径)。而局部缠绕多路径则是经过运算后有可能在某些主路径的节点处找不到能绕过该节点的理想路径。
八丶无线传感器网络安全
1. 无线传感器网络约束条件
1．WSN资源极其有限
(1)存储器容量限制; (2)能量限制
2．不可靠通信
(1)不可靠传输 ; (2)碰撞; (3)时延
3．WSN网络操作无人照看
(1)暴露在物理攻击之下;(2)远程管理;(3)缺乏中心管理点
2. 无线传感器网络安全要求
数据机密性，数据完整性，数据新鲜度，认证，可用性，自组织，时间同步，安全定位，其他安全要求。
3.WSN安全解决方案的性能指标和能力的评估
①安全；②弹性; ③能量效率；④灵活性; ⑤可扩展性；⑥容错能力；⑦自愈能力; ⑧保证;
传感器技术期末考试简答题
传感器技术期末考试简 答题 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
四、简答题（4题，共18分） 301、试述传感器的定义、共性及组成。 答：①传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；②传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。 302、什么是传感器动态特性和静态特性简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要。 答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入－输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。 当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。 304、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。 应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。 306、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善答：直流电桥适合供电电源是直流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的场合。半桥电路比单桥电路灵敏度提高一倍，全桥电路比单桥电路灵敏度提高4倍，且二者均无非线性误差。 311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型每种类型各有什么特点各适用于什么场合 答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。 变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。 变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。 变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介电常数发生改变的场合。 316、何谓电涡流效应怎样利用电涡流效应进行位移测量 答：:电涡流效应指的是这样一种现象：根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，通过导体的磁通将发生变化，产生感应电动势，该电动势在导体内产生电流，并形成闭合曲线，状似水中的涡流，通常称为电涡流。 利用电涡流效应测量位移时，可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺寸因子、线圈中激磁电流的频率保持不变，而只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。 317、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 答： (1)不同点： 1 )自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化； 2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。 (2)相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。 323、什么是正压电效应什么是逆压电效应什么是纵向压电效应什么是横向压电效应 答：正压电效应就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。 当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压，那么压电片将产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电效应。 沿石英晶体的x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为"纵向压电效应"。沿石英晶体的y轴(机械轴)方向受力产生的压电效应称为"横向压电效应"。 331、简述热电偶的几个重要定律，并分别说明其实用价值。 答：1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、连接导体定律与中间温度定律 实用价值：略。
无线传感器网络技术试题
无线传感器网络技术试 题 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
一、填空题 1. 传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看，汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络，在无线传感器网络，Internet网络，WLan网络，拨号网络中，无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中，MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE协议
17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点，但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突，目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（）、计算模块、存储模块和电源模块。A A．传感模块模块 C网络模块 D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成（）。A A．球状 B网络 C直线 D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是（）D A. B. C. D. 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构，下列哪种不是。D A．星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A．定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点D A．能量优先 B.基于局部拓扑信息 C.以数据为中心 D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件C A电源能量有限 B通信能力受限 C环境受限 D计算和存储能力受限
无线传感器网络试题库1教学内容
无线传感器网络试题 库1
《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知 信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频 技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳 频、跳时、宽带线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路 径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为 中心的网络、应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同 步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据 库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识 别、情况评估和预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、2.4GHz、___5GHz
13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 15.802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即 78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括 了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换 元件、转换电路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四 部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构 造一个覆盖万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制:
无线传感器网络原理及方法复习题
1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。否则执行退避算法。 2.802.11无线LAN提供的服务有哪些？ ?802.11规定每个遵从该标准的无线局域网必须提供9种服务，这些服务分为两类，5种分布式服务和4种站服务。 分布式服务涉及到对单元（cell）的成员关系的管理，并且会与其它单元中的站点进行交互。由AP提供的5种服务将移动节点与AP关联起来，或者将它们与AP解除关联。 ?⑴建立关联：当移动站点进入一个新的单元后，立即通告它的身份与能力。能力包括支持的数据速率、需要PCF服务和功率管理需求等。 AP可以接受或拒绝移动站点的加入。如果移动站点被接受，它必须证明它自己的身份。 ?⑵解除关联。无论是AP还是站点都可以主动解除关联，从而中止它们之间的关系?⑶重建关联。站点可以使用该服务来改变它的首选AP 。 ?⑷分发。该服务决定如何将发送到AP的帧发送出去。如果目的站在同一个AP下，帧可以被直接发送出去，否则必须通过有线网络转发。 ?⑸集成。如果一个帧需要通过一个非802.11网络（具有不同的编址方案或帧格式）传输，该服务可将802.11格式转换成目的网络要求的格式 站服务4种站服务用于管理单元内的活动。 ?⑴身份认证。当移动站点与AP建立了关联后， AP会向移动站点发送一个质询帧，看它是否知道以前分配给它的密钥；移动站点用自己所知道的密钥加密质询帧，然后发回给AP ，就可以证明它是知道密钥的；如果AP检验正确，则该移动站点就会被正式加入到单元中。 ?⑵解除认证。一个以前经过认证的站想要离开网络时，需要解除认证。 ?⑶保密。处理加密和解密，加密算法为RC4。 ⑷数据传递。提供了一种数据传送和接收方法 3.简述无线传感器网络系统工作过程 无线传感器网络(WSN)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，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户 4.为什么无线传感器网络需要时间同步，简述RBS、TPSN时间同步算法工作原理？ 在分布式的无线传感器网络应用中，每个传感器节点都有自己的本地时钟。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及湿度和电磁波的干扰等都会造成网络节点之间的运行时间偏差， RBS同步协议的基本思想是多个节点接收同一个同步信号，然后多个收到同步信号的节点之间进行同步。这种同步算法消除了同步信号发送一方的时间不确定性。这种同步协议的缺点是协议开销大
(完整版)无线传感器试题库
无线传感器网络试题 一填空题 1、传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 2、感知目标、网络节点、用户构成了无线传感器网络的三个要素。 3、无线传感器网络的通信协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层与互联网协议栈的五层协议相对应 4、无线传感器网络的产业化障碍包括四个方面。它们分别是：大规模组网问题、大规模组网问题实用化低功耗技术、微型化加剧信号串扰、可靠性提高资源需求 二、判断题 1、无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式（对） 2、SINK节点：亦称网关节点，与簇头结点的功能完全相同。（错） 3、通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。（对） 4、美国军方最先开始无线传感器网络技术的研究。（对） 三、选择题
1、最先开始无线传感器网络技术的研究的国家是（B） A中国B美国C日本D韩国 2、无线传感器网络的特点包括（C） （1）可快速部署 （2）可自组织 （3）隐蔽性强和高容错性 （4）成本高，代价大 A （1）（2）（4） B （2）（3）（4） C （1）（2）（3） D（1）（3）（4） 3、将“信息社会技术”作为优先发展领域之一。其中多处涉及对WSN 的研究，启动了EYES 等研究计划的组织是（D） A日本总务省 B韩国信息通信部 C美国国防部 D欧盟 4、与无线传感器网络的兴起无关的技术是（A） A虚拟运营技术 B无线通信 C片上系统（SOC） D低功耗嵌入式技术
传感器与检测技术期末考试试题与答案
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
无线传感器网络期末复习题
《无线传感器网络原理与应用》复习题 一、填空题： 1.无线传感器网络的三个基本要素是：、和。 2.无线传感器网络实现了、? 和的三种功能。 3.无线传感器网络包括四类基本实体对象：目标、观测节点、和 。 4.根据无线传感器网络系统架构，无线传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、和。 5.无线传感器节点通常包含四个模块，他们是：数据采集模块、、无线通信模块和。 6.无线传感器网络的协议栈包括物理层、、、传输层 和，还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。 7.无线传感器网络的MAC层和物理层协议采用的是国际电气电子工程师协会(IEEE)制定的协议。 8.无线通信物理层的主要技术包括、、调制技术 和。 9.在无线通信系统中，有三种影响信号传播的基本机制：、绕射和。 10.无线传感器节点处于、接收状态、侦听状态和时单位时间内消耗的能量是依次减少的。 11.无线传感器网络MAC协议根据信道的分配方式可分为、 和混合式三种。 12.根据无线传感器网络不同的应用可以将其路由协议分为五类，你知道的有：、、。（任意给出3种）。 13. IEEE 标准将无线传感器网络的数据链路层分为两个子层，即和。 14. Zigbee的最低两层即物理层和MAC层使用标准，而网络层和应用层由Zigbee联盟制定。 15. Zigbee协议中定义了三种设备，它们是：、和Zigbee终端设备。
16.Zigbee支持三种拓扑结构的网络，它们是：、和。 17.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照网络应用的深度可 以划分三种：、和。 18.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照时间同步的参考时 间可以划分为和。 19.无线传感器网络的时间同步方法有很多，根据需要时间同步的不 同应用需求以及同步对象的范围不同可以划分为和。20.无线传感器网络定位技术大致可以划分为三类：、和 。 21.无线传感器网络典型的非测距定位算法有、APIT算法、 以及等。 22.无线传感器网络的数据融合策略可以分为、以 及。 23.无线传感器网络的故障可以划分为三个层次：、和 。 24. 根据网络提供服务的能力可以将QoS分为3种等级，分别是：、 和。 25. 传感器网络的支撑技术包括：、、及安全机制等。 26. 无线传感器节点的能耗主要集中在模块。 二、名词解释： 1.无线自组织网络 2.无线传感器网络(WSN) 3.基带信号 4.模拟调制 5.数字调制 6.物理信道 7.逻辑信道 8.路由选择 9.路由协议
传感器技术期末考试试题库
传感器技术期末考试试题库 一、填空题（每题3分） 1、传感器静态性是指传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性. 2、静态特性指标其中的线性度的定义是指。 3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指? 4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是传感器的精度等级 是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即A =△ A/Y FS ? 100%. 5、最小检测量和分辨力的表达式是。 6、我们把叫传感器的迟滞. 7、传感器是重复性的物理含意是。 8、传感器是零点漂移是指? 9、传感器是温度漂移是指. 10、传感器对随时间变化的输入量的响应特性叫传感器动态 性. 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数. 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比. 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比.
14、传感器确定拟合直线有切线法、端基法和最小二乘法3种 方法。max *100% L F S Y Y a*A=± 15、传感器确定拟合直线切线法是将过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法. 16、传感器确定拟合直线端基法是将把传感器校准数据的零点输出 的平均值a 。和满量程输出的平均值b 连成直线.a b 作为传感器特性的拟合 直线。 17、传感器确定拟合直线最小二乘法是用最小二乘法确定拟合直线的載距和斜率从而确定拟全直践方程的方法. 25、传感器的传递函数的定义是H (S) =Y (S) /X (S)。 29、幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规 律. 30、相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规 律. 31、传感器中超调量是指超过稳态值的最大值A (过冲)与稳态值之
《无线传感器网络》试题.
《无线传感器网络》试题 一、填空题（每题4分，共计60分） 1、传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者 2、传感器网络的基本功能：协作地感知、采集、处理和发布感知信息 3、无线传感器节点的基本功能：采集、处理、控制和通信等 4、传感器网络常见的时间同步机制有： 5、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术 6扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种： ：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 7、定向扩散路由机制可以分为三个阶段：周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强 8、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 9、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等 10、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准 11、简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 12、数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ
14、传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合等， 15、传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。(2) 点到点的消息认证问题。(3) 完整性鉴别问题。 16、802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28 s 、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 s 分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为128 s 17、任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 18、802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 19、传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成 20、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。
无线传感器网络与RFID技术复习题
无线传感器网络与RFID技术复习题 一、填空题 1、传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、观察者（用户）。 2、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。 3、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络。 4、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等。 5、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。 6、无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、传感模块、计算模块、存储模块和电源模块。 7、传感器网络的支撑技术包括：时间同步、定位技术、数据融合、能量管理、安全机制。 8、传感器节点通信模块的工作模式有发送、接收和空闲。 9、传感器节点的能耗主要集中在通信模块。 10、当前传感器网络应用最广的两种通信协议是：zigbee、IEEE802.15.4。 11、ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构：星型(Star)结构、网状（Mesh）结构、簇树型（Cluster Tree）结构。 12、根据对传感器数据的操作级别，可将数据融合技术分为以下三类：特征级融合、数据级融合、决策级融合。 13、信道可以从侠义和广义两方面理解，侠义的信道（信号输出的媒质），分为（有线信道和无线信道）；广义信道（包括除除传输媒质还包括有关的转换器）广义信道按照功能可以分为（模拟信道）和（数字信道）。 14、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ、5.8GHZ。 15、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。 16、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准。 17、传感器网络中常用的测距方法有：到达时间/到达时间差(ToA/TDoA)、接收信号强度指示(RSSI)、到达角(AoA)。
传感器与检测技术期末考试题与答案
第一章传感器基础 l. 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2. 传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C 等，（其 中I 、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3. 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0 的要求，因此对△ U，这个小量造成的U0 的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r 和E 分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表 示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1 为标准值。 然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L 的值，负载变动所引起的稳压电源 输出电压U0 的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
无线传感器网络复习总结
复习 题型：共计38～39题，计算题较少，原理题很多 （1）选择题15’ （2）填空题10’ （3）名词解释3’x5 （4）作图题10’x1 （5）问答题20’x1（根据原理应用自主进行选择作答） 第1章 1.P3 图1.1无线网络的分类 2.无线传感器的定义P3 无线传感器网络(WSN)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，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。 无线传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户； 无线传感器网络的基本功能：协作式的感知、采集、处理和发布感知信息。
3.P4 图1.2现代信息技术与无线传感器网络之间的关系 无线传感器网络三个功能：数据采集、处理和传输； 对应的现代信息科技的三大基础技术：传感器技术、计算机技术和通信技术；对应的构成了信息系统的“感管”、“大脑”和“神经”。 4.P5P6 ★图1.3无线传感器网络的宏观架构 传感器网络网关原理是什么？
无线传感器通常包括传感器节点（sensor node），汇聚节点（sink node）和管理节点（manager node）。汇聚节点有时也称网关节点、信宿节点。 传感器节点见后2要点介绍。 Sink node：网关节点通过无线方式接收各传感器节点的数据并以互联网、移动通信网等有线的或无线的方式将数据传送给最终用户计算机。网关汇聚节点只需要具有处理器模块和射频模块、通过无线方式接收探测终端发送来的数据信息，再传输给有线网络的PC或服务器。汇聚节点通常具有较强的处理能力、存储能力和通信能力，它既可以是一个具有足够能量供给和更多内存资源与计算能力的增强型传感器节点，也可以是一个带有无线通信接口的特殊网关设备。汇聚节点连接传感器网络和外部网络。通过协议转换实现管理节点与传感器网络之间的通信，把收集到的数据信息转发到外部网络上，同时发布管理节点提交的任务。 5.传感器网络节点的组成P5 图1.4传感器网络节点的功能模块组成 传感器网络节点由哪些模块组成？－－－作图、简答 传感器模块负责探测目标的物理特征和现象，计算机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布和接受，电源模块负责节点供电，节点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 6.传感器网络的协议分层P5 1.5传感器网络的协议分层 每一层的作用是什么？－－－作图、简单
无线传感器网络试题库附答案
无线传感器网络试题库附答案 《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带 线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、 应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、 数据融合及管理、网络安全、应用层技术
9.IEEE标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理 引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和 预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1)机密性问题。(2)点到点的消息认证问题。(3)完整 性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS加一个时隙(slot)长度，即78s b)分布协调功能帧间间隔DIFS，DIFS长度=PIFS+1个时隙长度，DIFS的长度为128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容
无线传感器网络练习题(1)
一、填空 1.无线传感器网络系统通常包含汇聚节点、传感器节点、管理节点。 2.传感器节点一般由通信模块、传感器模块、存储模块和电源模块 组成。 3.无线传感器节点的基本功能是：采集数据、数据处理、控制和通 信。 4.传感器节点通信模块的工作模式有发送、接收和空闲。 5.无线通信物理层的主要技术包括介质的选择、频段的选择、调制 技术和扩频技术。 6.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为四种：直接序列扩频、 跳频、跳时和宽带线性调频扩频。 7.目前无线传感器网络采用的主要传输介质包括无线电波、光纤、 红外线等。 8.无线传感器网络可以选择的频段有：868MHz、915MHz、和5GHz。 9.传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合。 10.根据对传感器数据的操作级别，可将数据融合技术分为一下三类： 决策级融合、特征级融合、数据级融合。 11.根据融合前后数据的信息含量分类（无损失融合和有损失融合） 12.根据数据融合与应用层数据语义的关系分类（依赖于应用的数据 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）13.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩散、梯度建立、路 径加强。
14.无线传感器网络的关键技术主要包括：时间同步机制、数据融合、 路由选择、定位技术、安全机制等。 15.无线传感器网络通信安全需求主要包括结点的安全保证、被动抵 御的入侵能力、主动反击入侵的能力。 16.标准用于无线局域网，标准用于低速无线个域网。 17.规定三种帧间间隔：SIFS、PIFS、DIFS。 18.标准为低速个域网制定了物理层和MAC子层协议。 19.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支 持三种拓扑结构：网状网络、树形网络、星型网络。 20.传感器网络中常用的测距方法有：接收信号强度指示、到达时间 差、到达角。 21.ZigBee网络分4层分别为：物理层、网络层、应用层、数据链路 层。 22.与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有以 下特点：能量优先、基于局部拓扑、以数据为中心、应用相关。 23.数据融合的内容主要包括：目标探测、数据关联、跟踪与识别、 情况评估与预测。 24.无线传感器网络信息安全需求主要包括数据的机密性、数据鉴别、 数据的完整性、数据的实效性。 25.传感器结点的限制条件是电源能量有限、通信能力有限、计算和 存储能力有限。
传感器技术期末考试试卷
传感器技术期末考试试卷(A) 一、名词解释（每题4分，共20分） 1. 传感器：（传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便 于应用的另一种量的测量装置） （能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通 常由敏感元件和转换元件组成） 2. 电位器式传感器：（是一种将机械位移转换成电信号的机电转换元件，，又可做分 压器用的测量装置） 3. 电容式传感器：（将被测量（如压力、尺寸等）的变化转换成电容量变化的一种传感 器） 4. 霍尔传感器：（是利用霍尔元件的霍尔效应制作的半导体磁敏传感器） 5. 测量：（是将被测量与同性质的标准量通过专门的技术和设备进行比较，获得被测量 对比该标准量的倍数，从而在量值上给出被测量的大小和符号） 二、填空题（每空1分，共20分） 1. 电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的 变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现信号测量的装置。 2.压电式传感器元件是力敏元件，它能测量最终能变换为力的那些物理量是： 应力、压力、加速度等。 3.压电陶瓷是人工制造的多晶体，由无数细微的电畴组成。 4.测定温度传感器通常是用热电偶、热电阻及热敏电阻三种。 5. 电涡流式传感器是根据电涡流效应制成的。 6.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象称为光电效应。 7.功能型光纤传感器分为：相位调制型传感器、光强调制型传感 器和偏振态调制型传感器三种类型。 8.直接测量的方法通常有三种方法，即：偏差法、零位法和微差法。 9. 电位器式传感器是一种将机械位移转换成电信号的机电转换元件，又可 做分压器用的测量装置 三、简答题（每题10分，共30分） 1. 按传感器的工作原理分类有哪些？
无线传感器网络期末试卷
2011学年第一学期高一无线传感器网络期末试卷适用班级：11计6 满分：100分考试时间：60分钟 一、单项选择题（将最合适的选项填入括号中，每小题3分，共24分） 1.下列对无线传感器网络中传感器结点的叙述错误的是（）。 A.数目庞大 B.分布密集 C.易受环境干扰 D.可随意移动 2.关于传感器的现代感知方法，下列说法错误的是（）。 A.使用多跳路由算法向用户报告观测结果 B.多个传感器协同完成感知区域的大观测任务 C.传感器无计算能力 D.每个传感器完成临近感知对象的观测 3.无线网络技术使用的介质是（）。 A.无线电波 B.双绞线 C.光缆 D.同轴电缆 4.（）是传感器结点没有的组件。 A.处理子系统和无线通信子系统 B.传感器子系统 C.一个简单的操作系统和基本的变成语言 D.传统的Web浏览界面 5.以下哪个不是对无线传感器网络技术的设计挑战？（） A.驱动程序 B.有限的能源 C.可靠性 D.对Linux的支持 6.以下名词中中英文对应错误的是（）？ A.无线传感器网络——Wireless Sensor Network，WSN B.全球定位系统——Geographical Information System，GIS C.云计算——Cloud Computing D.智能家居——Intelligent Home 7.电饭煲中的主要传感器是（） A.压力传感器 B.红外传感器 C.温度传感器 D.湿敏传感器 8.智能家居功能包括（） A.家居安全监控 B.家电控制 C.门禁系统 D.以上皆是 二、填空题（每个空格1分，共21分） 1.传感器网络的主要应用领域有__________________、__________________、__________________、__________________等。 2. 无线传感器网络的三大基础技术是__________________、__________________、__________________。 3.传感器网络的协议可分为五层，从下到上可分为_________________、_________________、_________________、_________________、_________________。 4.传感器结点的物理结构是： 5.传感器网络节点的功能模块组成为： 三、简答题（共30分）
无线传感器网络试题库
《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带 线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、 应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、 数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理 引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和 预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整 性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：接入速率、工作 信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电 路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖 万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。否则执行退避算法。