無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)大作業(yè)

1、研究生研究型課程考試答卷課程名稱： 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 考試形式：專題研究報(bào)告 論文 大作業(yè) 綜合考試學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 序 號(hào)分 項(xiàng) 類 別得 分序 號(hào)分 項(xiàng) 類 別得 分序 號(hào)分 項(xiàng) 類 別得 分1題目一11題目十一21題目二十一2題目二12題目十二22題目二十二3題目三13題目十三23題目二十三4題目四14題目十四24題目二十四5題目五15題目十五25題目二十五6題目六16題目十六26題目二十六7題目七17題目十七27題目二十七8題目八18題目十八28題目二十八9題目九19題目十九29題目二十九10題目十20題目二十總分 評(píng)閱人： 時(shí)間： 1.分析WSN和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)特征的相同之處和

2、不同點(diǎn)。答：相同點(diǎn)：基本不需要人的干預(yù)，大部分工作是以自組織的方式完成的，二者都是自組織網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)配置，動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，需要考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性。二者的研究都是追求低功耗的自組織網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。不同點(diǎn)：Ad hoc網(wǎng)絡(luò)可以用于沒(méi)有無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施存在或出于費(fèi)用和安全方面的考慮不方便設(shè)置無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施的場(chǎng)合，而傳感器很多時(shí)候被布置在近地環(huán)境中，地波吸收現(xiàn)象不能被忽視，并且高密度布置的傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多用戶接口也造成了很高的誤比特率。作為移動(dòng)通信的兩種基本組網(wǎng)模式之一，Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)中的傳輸模型是典型的多對(duì)多式，而傳感器網(wǎng)中的傳輸模型更偏向于分層次模型（多對(duì)一傳輸）。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)比典型的移動(dòng)

3、終端或手持設(shè)備有更多的資源受限要求，但對(duì)于計(jì)算的要求則是可有可無(wú)的，當(dāng)需要執(zhí)行計(jì)算任務(wù)時(shí)，如果通信成本比計(jì)算成本低，計(jì)算任務(wù)就被送到中心節(jié)點(diǎn)去執(zhí)行。 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，而WSN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是靜態(tài)的。 2.WSN和傳統(tǒng)無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)中，各自的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)是什么？答：WSN的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)是能源的高效利用。通常傳感器節(jié)點(diǎn)都由能量有限的電池提供能量,且在實(shí)際應(yīng)用中由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量多,分布廣,部署環(huán)境復(fù)雜,因而在大多數(shù)部署環(huán)境中通過(guò)更換電池或充電的方式來(lái)補(bǔ)充能量是不可行的。能量有限是WSN發(fā)展的一個(gè)瓶頸。因此,如何合理有效地使用現(xiàn)有能量最大化WSN的生命周期便成

4、了首要的設(shè)計(jì)目標(biāo)。其中生命周期是指從網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始正常運(yùn)行到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡所經(jīng)歷的時(shí)間。無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)傳統(tǒng)寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供高服務(wù)質(zhì)量和高效帶寬利用，其次才考慮節(jié)約能源。3.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)？ 答：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有以下一些特點(diǎn)：（1）計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限。傳感器節(jié)點(diǎn)是一種微型嵌入式設(shè)備，要求它價(jià)格低功耗小，這些限制必然導(dǎo)致其攜帶的處理器能力比較弱，存儲(chǔ)器容量比較小。為了完成各種任務(wù)，傳感器節(jié)點(diǎn)需要利用有限的計(jì)算和存儲(chǔ)資源完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的管理和處理、應(yīng)答匯聚節(jié)點(diǎn)的任務(wù)請(qǐng)求和節(jié)點(diǎn)控制等多種工作。（2）動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能因?yàn)橄铝幸蛩囟淖?/p>

5、，環(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失效；環(huán)境條件變化可能造成無(wú)線通信鏈路帶寬變化，甚至?xí)r斷時(shí)通；傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器、感知對(duì)象和觀察者這三個(gè)要素都可能具有移動(dòng)性；新節(jié)點(diǎn)的加入。這就要求傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要能夠適應(yīng)這種變化，具有動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)可重構(gòu)性。（3）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、密度高。為了獲取盡可能精確、完整的信息，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常密集部署在大片的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成千上萬(wàn)，甚至更多。大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)通過(guò)分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測(cè)的精確度，降低對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器的精度要求；通過(guò)大量冗余節(jié)點(diǎn)的協(xié)同工作，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性并且增大了覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域，減少盲區(qū)。（4）可靠性。傳感器網(wǎng)

6、絡(luò)特別適合部署在惡劣環(huán)境或人類不宜到達(dá)的區(qū)域，傳感器節(jié)點(diǎn)可能工作在露天環(huán)境中，遭受太陽(yáng)的暴曬或風(fēng)吹雨淋，甚至遭到無(wú)關(guān)人員或動(dòng)物的破壞。傳感器節(jié)點(diǎn)往往采取隨機(jī)部署，如通過(guò)飛機(jī)撒播或發(fā)射炮彈到指定區(qū)域進(jìn)行部署。這些都要求傳感器節(jié)點(diǎn)非常堅(jiān)固，不易損壞，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境條件。由于監(jiān)測(cè)區(qū)域環(huán)境的限制以及傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目巨大，不可能人工“照顧”每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)十分困難甚至不可維護(hù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信保密性和安全性也十分重要，要防止監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)被盜取和獲取偽造的監(jiān)測(cè)信息。因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟硬件必須具有魯棒性和容錯(cuò)性。（5）應(yīng)用相關(guān)。不同的應(yīng)用背景對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求不同，其硬件平臺(tái)、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必然

7、會(huì)有很大差別。只有讓系統(tǒng)更貼近應(yīng)用，才能做出最高效的目標(biāo)系統(tǒng)。針對(duì)每一個(gè)具體應(yīng)用來(lái)研究傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。（6）以數(shù)據(jù)為中心。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中人們只關(guān)心某個(gè)區(qū)域某個(gè)觀測(cè)指標(biāo)的值，而不會(huì)去關(guān)心具體某個(gè)節(jié)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)為中心的特點(diǎn)要求傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠脫離傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的尋址過(guò)程，快速有效的組織起各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息并融合提取出有用信息直接傳送給用戶。 例如，在應(yīng)用于目標(biāo)跟蹤的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，跟蹤目標(biāo)可能出現(xiàn)在任何地方，對(duì)目標(biāo)感興趣的用戶只關(guān)心目標(biāo)出現(xiàn)的位置和時(shí)間，并不關(guān)心哪個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到目標(biāo)。事實(shí)上，在目標(biāo)移動(dòng)的過(guò)程中，必然是由不同的節(jié)點(diǎn)提供目標(biāo)的位置信息。4.802.1

8、5.4協(xié)議的特點(diǎn)，包括主要的針對(duì)的應(yīng)用場(chǎng)合、解決傳輸誤碼的方法，說(shuō)明和ZIGBEE、6LoWPAN的層次關(guān)系。答：802.15.4協(xié)議的特點(diǎn)：（1）802.15.4是一個(gè)低數(shù)據(jù)率的WPAN(LR-AN)標(biāo)準(zhǔn)，它具有復(fù)雜度低、成本極少、功耗很小的特點(diǎn)，能在低成本設(shè)備之間進(jìn)行低數(shù)據(jù)率的傳輸。（2）IEEE802.15.4定義了兩個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)，分別是2.4GHz物理層和868/915MHz物理層。兩個(gè)物理層都基于直接序列擴(kuò)頻(DSSS)，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻碼片長(zhǎng)度和傳輸速率。（3）IEEE802.15.4支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最簡(jiǎn)單的一種是星型網(wǎng)，只有一個(gè)網(wǎng)

9、絡(luò)協(xié)調(diào)器，連接多個(gè)從設(shè)備。為了降低系統(tǒng)成本，IEEE802.15.4定義了兩種物理設(shè)備完整功能設(shè)備(FFD)和部分功能設(shè)備(RFD)。FFD支持各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，可以與任何其他設(shè)備對(duì)話;RFD僅支持星型結(jié)構(gòu)，不能作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，只能與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器對(duì)話，但是實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單。在星型網(wǎng)中只有網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是FFD，其他均為RFD。另一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，它的覆蓋范圍很大，有成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)FFD也可作為路由器，通過(guò)路由協(xié)議來(lái)優(yōu)化最短和最可靠的路徑，同時(shí)路由協(xié)議還可根據(jù)情況動(dòng)態(tài)變化。802.15.4協(xié)議的應(yīng)用場(chǎng)合：IEEE802.15.4特別適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、微處理器等領(lǐng)域

10、，希望建立一種可以連接每個(gè)電子設(shè)備的無(wú)線網(wǎng)的場(chǎng)合。802.15.4協(xié)議解決誤碼的方法：在802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中提到了兩種機(jī)制解決誤碼問(wèn)題。一種機(jī)制是使用短幀格式(小于128B)以減少單個(gè)幀出錯(cuò)的概率；另外一種機(jī)制是利用MAC幀中的校驗(yàn)機(jī)制驗(yàn)證收到的數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)。MAC幀的校驗(yàn)碼長(zhǎng)16位，使用ITU標(biāo)準(zhǔn)的16位校驗(yàn)生成算法生成。802.15.4協(xié)議和ZigBee、6LoWPAN層次關(guān)系：IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)具有可擴(kuò)展性，只規(guī)定了底層:為單一的媒體訪問(wèn)控制(MAC)層和多樣的物理層，至于MAC層以上的協(xié)議，可以采用不同的方案。由此就產(chǎn)生了多種不同的技術(shù)，ZigBee和6LoWPAN就是其中

11、的兩個(gè)。ZigBee協(xié)議棧由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用匯聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成，網(wǎng)絡(luò)層以上的協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)，IEEE則制定物理層和鏈路層標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用匯聚層把不同的應(yīng)用映射到ZigBee網(wǎng)絡(luò)上，主要包括安全屬性設(shè)置和多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的匯聚等功能。網(wǎng)絡(luò)層將采用基于AdHo。技術(shù)的路由協(xié)議，除了包含通用的網(wǎng)絡(luò)層功能外，還應(yīng)該與底層的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)同樣省電。6LoWPAN技術(shù)也采用的是IEEE802.15.4規(guī)定的物理層和MAC層，不同之處在于6LoWPAN技術(shù)使用IETF規(guī)定的IPv6功能，采用IPv6協(xié)議棧。5.了解ISM波段含義，說(shuō)明802.15.4協(xié)議所占ISM無(wú)線

12、波段，以及各個(gè)波段的信道數(shù)。答：ISM頻段（Industrial Scientific Medical Band）主要是開(kāi)放給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)用3個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用的頻段。ISM頻段屬于無(wú)許可（Free License）頻段，使用者無(wú)需許可證，沒(méi)有所謂使用授權(quán)的限制。ISM頻段允許任何人隨意地傳輸數(shù)據(jù)，但是對(duì)所有的功率進(jìn)行限制，使得發(fā)射與接收之間只能是很短的距離，因而不同使用者之間不會(huì)相互干擾。 在美國(guó)，ISM頻段是由美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）定義出來(lái)的，其他大多數(shù)政府也都已經(jīng)留出了ISM頻段，用于非授權(quán)用途。目前，許多國(guó)家的無(wú)線電設(shè)備（尤其是家用設(shè)備）都使用了ISM頻段，如車庫(kù)門控制器、無(wú)繩電話

13、、無(wú)線鼠標(biāo)、藍(lán)牙耳機(jī)以及無(wú)線局域網(wǎng)等。802.15.4協(xié)議所占ISM無(wú)線頻段為902928MHz，2.42.4835GHz，5.7255.850GHz。在2450 MHz 波段上有16個(gè)信道，在915MHz波段上有30個(gè)信道，在868MHz上有3個(gè)信道。6.傳感器節(jié)點(diǎn)的主要組成以及WSN中傳感器節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)和限制條件答：傳感器節(jié)點(diǎn)的主要組成：控制器、通信裝置、傳感器/驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器、能量供應(yīng) 。傳感器節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)：傳感節(jié)點(diǎn)體積小、成本低、傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、具有自適應(yīng)能力。傳感器節(jié)點(diǎn)的限制條件：電源能量有限、通信能力有限、計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限 。7.路由協(xié)議的作用

14、和功能？WSN路由協(xié)議獨(dú)特特征？答：路由協(xié)議的作用是將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)。路由協(xié)議主要有兩個(gè)功能：（1）尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑；（2）將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。WSN路由協(xié)議獨(dú)特特征：（1）能量?jī)?yōu)先。傳統(tǒng)路由協(xié)議在選擇最優(yōu)路徑時(shí)，很少考慮節(jié)點(diǎn)的能量消耗問(wèn)題。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)能量有限，延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存周期是傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)，因而需要考慮節(jié)點(diǎn)的能量能量消耗和網(wǎng)絡(luò)能量均衡使用的問(wèn)題；（2）基于局部拓?fù)湫畔?。傳感器網(wǎng)絡(luò)為了節(jié)省通信能量，通常采用多跳的通信方式，而結(jié)點(diǎn)有限的存儲(chǔ)資源和計(jì)算資源，使得結(jié)點(diǎn)不能存儲(chǔ)大量的路由信息。在結(jié)點(diǎn)只能獲取局部

15、拓?fù)湫畔⒑唾Y源有限的情況下，如何實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效的路由機(jī)制，是傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的一個(gè)基本問(wèn)題；（3）以數(shù)據(jù)為中心。傳統(tǒng)的路由協(xié)議通常以地址作為結(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)和路由的依據(jù)，而傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)是隨機(jī)部署的，人們所關(guān)注的是監(jiān)測(cè)區(qū)域的感知數(shù)據(jù)，而不是具體哪個(gè)結(jié)點(diǎn)獲取的信息，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不依賴于全網(wǎng)唯一的標(biāo)識(shí)。傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包含多個(gè)傳感器結(jié)點(diǎn)到少數(shù)匯聚結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流，它是以數(shù)據(jù)為中心形成探測(cè)信息的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；（4）應(yīng)用相關(guān)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境千差萬(wàn)別，導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信模式會(huì)有所不同，沒(méi)有統(tǒng)一的路由機(jī)制可以適合于所有的應(yīng)用問(wèn)題，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)性的一個(gè)具體體現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)每一個(gè)具體應(yīng)用的需求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)或者移植與

16、之適應(yīng)的特定路由機(jī)制。 8.WSN路由協(xié)議的四種分類。答：根據(jù)不同應(yīng)用對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)各種特性的敏感度不同，將路由協(xié)議分為四種類型，四種類型的路由協(xié)議分別是：(1)能量感知路由協(xié)議。高效利用網(wǎng)絡(luò)能量是傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的一個(gè)顯著特征，早期提出的一些傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議往往僅考慮了能量因素。為了強(qiáng)調(diào)高效利用能量的重要性，在此將它們劃分為能量感知路由協(xié)議。能量感知路由協(xié)議從數(shù)據(jù)傳輸中的能量消耗出發(fā)，討論最優(yōu)能量消耗路徑以及最長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期等問(wèn)題。(2)基于查詢的路由協(xié)議。在諸如環(huán)境檢測(cè)、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估等應(yīng)用中，需要不斷查詢傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點(diǎn)(查詢節(jié)點(diǎn))發(fā)出任務(wù)查詢命令，傳感器節(jié)點(diǎn)向查詢節(jié)點(diǎn)報(bào)告采集的

17、數(shù)據(jù)。在這類應(yīng)用中，通信流量主要是查詢節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)的采樣信息在傳輸路徑上通常要進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過(guò)減少通信流量來(lái)節(jié)省能量。(3)地理位置路由協(xié)議。在諸如目標(biāo)跟蹤類應(yīng)用中，往往需要喚醒距離跟蹤目標(biāo)最近的傳感器節(jié)點(diǎn)，以得到關(guān)于目標(biāo)的更精確位置等相關(guān)信息。在這類應(yīng)用中，通常需要知道目的節(jié)點(diǎn)的精確或者大致地理位置。把節(jié)點(diǎn)的位置信息作為路由選擇的依據(jù)，不僅能夠完成節(jié)點(diǎn)路由功能，還可以降低系統(tǒng)專門維護(hù)路由協(xié)議的能耗。(4)可靠的路由協(xié)議。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的某些應(yīng)用對(duì)通信的服務(wù)質(zhì)量有較高要求，如可靠性和實(shí)時(shí)性等。而在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，鏈路的穩(wěn)定性難以保證，通信信道質(zhì)量比較

18、低，拓?fù)渥兓容^頻繁，要實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量保證，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的可靠的路由協(xié)議。9.簡(jiǎn)要說(shuō)明SPIN、Directed Diffusion、TTDD、LEACH、LAR、P-MAC協(xié)議的最基本的工作思想。答：SPIN協(xié)議：該協(xié)議假定網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都是Sink節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有用戶需要的信息，而且相鄰的節(jié)點(diǎn)擁有類似的數(shù)據(jù)，所以只要發(fā)送其他節(jié)點(diǎn)沒(méi)有的數(shù)據(jù)。SPIN協(xié)議通過(guò)協(xié)商完成資源自適應(yīng)算法，即在發(fā)送真正數(shù)據(jù)之前，通過(guò)協(xié)商壓縮重復(fù)的信息，避免了冗余數(shù)據(jù)的發(fā)送；此外，SPIN協(xié)議有權(quán)訪問(wèn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前能量水平，根據(jù)節(jié)點(diǎn)剩余能量水平調(diào)整協(xié)議，所以可以在一定程度上延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存期。Directed Diff

19、usion協(xié)議：它通過(guò)泛洪方式廣播興趣消息給所有的傳感器節(jié)點(diǎn)，隨著興趣消息在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳播，協(xié)議逐跳地在每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上建立反向的從數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)到基站或者匯聚節(jié)點(diǎn)的傳輸梯度。該協(xié)議通過(guò)將來(lái)自不同源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)聚集再重新路由達(dá)到消除冗余和最大程度降低數(shù)據(jù)傳輸量的目的，因而可以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量、延長(zhǎng)系統(tǒng)生存期。TTDD協(xié)議：一個(gè)層次路由協(xié)議，主要是解決網(wǎng)絡(luò)中存在多sink點(diǎn)及sink點(diǎn)移動(dòng)問(wèn)題。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)探測(cè)到事件發(fā)生時(shí)，選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)以自身作為格狀網(wǎng)(grid)的一個(gè)交叉點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)格狀網(wǎng)。LEACH協(xié)議：是以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇簇首節(jié)點(diǎn)，平均分配整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，從

20、而可以降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。簇首的產(chǎn)生是簇形成的基礎(chǔ)，簇首的選取一般基于節(jié)點(diǎn)的剩余能量、簇首到基站或匯聚節(jié)點(diǎn)的距離、簇首的位置和簇內(nèi)的通信代價(jià)。LAR協(xié)議：LAR協(xié)議是一種基于源路由的按需路由協(xié)議。它的思路是利用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置信息來(lái)控制路由查詢范圍，從而限制路由請(qǐng)求過(guò)程中被影響的節(jié)點(diǎn)數(shù)目，提高路由請(qǐng)求的效率。它利用位置信息將尋找路由的區(qū)域限制在一個(gè)較小的請(qǐng)求區(qū)域（request zone)內(nèi)，由此減少了路由請(qǐng)求信息的數(shù)量。LAR在操作上類似于DSR。在路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程中，LAR利用位置信息進(jìn)行有限的廣泛搜索，只有在請(qǐng)求區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)才會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求分組。若路由請(qǐng)求失敗，源節(jié)點(diǎn)會(huì)擴(kuò)大請(qǐng)求

21、范圍，重新進(jìn)行搜索。LAR確定請(qǐng)求區(qū)域的方案有兩種：一是由源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的預(yù)測(cè)區(qū)域確定的矩形區(qū)域；二是距離目的節(jié)點(diǎn)更近的節(jié)點(diǎn)所在的區(qū)域。P-MAC協(xié)議：采用交換預(yù)約包的方式完成信息交換。為了節(jié)能，節(jié)點(diǎn)周期性監(jiān)聽(tīng)/休眠，每個(gè)節(jié)點(diǎn)任意設(shè)定開(kāi)啟時(shí)間，避免了全網(wǎng)同步對(duì)定時(shí)的精確要求。節(jié)點(diǎn)通過(guò)周期廣播的方式通知鄰節(jié)點(diǎn)自己的開(kāi)啟策略。節(jié)點(diǎn)通過(guò)周期探測(cè)與預(yù)測(cè)結(jié)合的方式存儲(chǔ)并更新鄰節(jié)點(diǎn)信息表。10.說(shuō)明SPIN、Directed Diffusion和LEACH的工作流程。答：SPIN：采用了3種數(shù)據(jù)包來(lái)通信：ADV 用于新數(shù)據(jù)的廣播，當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，利用該數(shù)據(jù)包向外廣播；REQ 用于請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)節(jié)

22、點(diǎn)希望接收數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送該報(bào)文；DATA 包含帶有Meta-data頭部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)文； 當(dāng)一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在發(fā)送一個(gè)DATA數(shù)據(jù)包之前，首先向其鄰居節(jié)點(diǎn)廣播式地發(fā)送 ADV數(shù)據(jù)包，如果一個(gè)鄰居希望接收該DATA數(shù)據(jù)包，則像該節(jié)點(diǎn)發(fā)送REQ數(shù)據(jù)包，接著節(jié)點(diǎn)向其鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送DATA數(shù)據(jù)包。Directed Diffusion： 首先是興趣消息擴(kuò)散，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都在本地保存一個(gè)興趣列表，其中專門存在一個(gè)表項(xiàng)用來(lái)記錄發(fā)送該興趣消息的鄰居節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)發(fā)送速率和時(shí)間戳等相關(guān)信息，之后建立傳輸梯度。數(shù)據(jù)沿著建立好的梯度路徑傳輸。LEACH：不斷地循環(huán)執(zhí)行簇的重構(gòu)過(guò)程，可以分為兩個(gè)階段：一是簇的建立，即包括簇首節(jié)點(diǎn)的

23、選擇、簇首節(jié)點(diǎn)的廣播、簇首節(jié)點(diǎn)的建立和調(diào)度機(jī)制的生成。二是傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段。每個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選一個(gè)值，小于某閾值的節(jié)點(diǎn)就成為簇首節(jié)點(diǎn)，之后廣播告知整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，完成簇的建立。在穩(wěn)定階段中，節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)送到簇首節(jié)點(diǎn)，簇首節(jié)點(diǎn)將信息融合后送給匯聚點(diǎn)。一段時(shí)間后，重新建立簇，不斷循環(huán)。11.MAC協(xié)議的作用，按分配信道方式分類的類型？答：MAC協(xié)議的主要作用是決定無(wú)線信道的使用，建立傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，為了能夠使傳感器節(jié)點(diǎn)合理分配通信資源，避免眾多節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間發(fā)射信號(hào)時(shí)產(chǎn)生碰撞沖突。MAC協(xié)議可分為3類：（1）基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議，即節(jié)點(diǎn)在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)采用某種機(jī)制隨機(jī)的使用無(wú)線信道。（2）基于固

24、定分配的MAC協(xié)議，即節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間是按照協(xié)議規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。（3）基于按需分配的MAC協(xié)議，即根據(jù)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中所承擔(dān)數(shù)據(jù)量的大小決定其所占用信道的時(shí)間。12.說(shuō)明CSMA/CA主要工作機(jī)理以及特點(diǎn)。答：CSMA/CA主要工作機(jī)理：1）送出數(shù)據(jù)前，監(jiān)聽(tīng)媒體狀態(tài)，等沒(méi)有人使用媒體，維持一段時(shí)間后，才送出數(shù)據(jù)。由于每個(gè)設(shè)備采用的隨機(jī)時(shí)間不同，所以可以減少?zèng)_突的機(jī)會(huì)。2）送出數(shù)據(jù)前，先送一段小小的請(qǐng)求傳送報(bào)文(RTS : Request to Send)給目標(biāo)端，等待目標(biāo)端回應(yīng) CTS: Clear to Send 報(bào)文后，才開(kāi)始傳送。 利用RTS-CTS握手(handshake)程

25、序，確保接下來(lái)傳送資料時(shí)，不會(huì)被碰撞。同時(shí)由于RTS-CTS封包都很小，讓傳送的無(wú)效開(kāi)銷變小。  特點(diǎn)：帶有沖突避免的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)，發(fā)送包的同時(shí)不能檢測(cè)到信道上有無(wú)沖突，只能盡量“避免”。13.說(shuō)明混合型MAC協(xié)議中ZMAC協(xié)議的主要思想。答：ZMAC協(xié)議，采用CSMA機(jī)制作為基本方法，在競(jìng)爭(zhēng)加劇時(shí)使用TDMA機(jī)制來(lái)解決信道沖突問(wèn)題。ZMAC引入了時(shí)間幀的概念，每個(gè)時(shí)間幀又分為若干個(gè)時(shí)隙。在ZMAC中，網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行一個(gè)時(shí)隙分配的DRAND算法。時(shí)隙分配結(jié)束后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)在時(shí)間幀中擁有一個(gè)時(shí)隙。分配了時(shí)隙的節(jié)點(diǎn)稱為該時(shí)隙的所有者：所有者在對(duì)應(yīng)的時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)最高

26、。在ZMAC中，節(jié)點(diǎn)可以選擇任何時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)在某個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)需要先監(jiān)聽(tīng)信道的狀態(tài)，但是該時(shí)隙的所有者擁有更高的發(fā)送優(yōu)先級(jí)。發(fā)送優(yōu)先級(jí)的設(shè)置通過(guò)設(shè)定退避時(shí)間窗口的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。時(shí)隙的所有者被賦予一個(gè)較小的時(shí)間窗口，所以能夠搶占信道。時(shí)隙在被所有者閑置時(shí)還能被其他的節(jié)點(diǎn)使用，從而提高信道利用率。此機(jī)制還隱含了根據(jù)信道的競(jìng)爭(zhēng)情況在CSMA機(jī)制和TDMA機(jī)制間切換的方法。ZMAC協(xié)議將順序執(zhí)行步驟：鄰居發(fā)現(xiàn)；時(shí)隙分配；本地時(shí)間幀交換；全局時(shí)間同步。14.了解傳輸延時(shí)中不確定性時(shí)間分布情況。答：所有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線消息傳輸時(shí)延都可以分解為以下幾個(gè)部分：（1）發(fā)送時(shí)延。發(fā)送方節(jié)點(diǎn)在應(yīng)用層組裝信

27、息及向MAC層發(fā)起發(fā)送請(qǐng)求所需的時(shí)間，此時(shí)延是高度可變的，取決于操作系統(tǒng)的調(diào)度和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的處理器的負(fù)載。（2）訪問(wèn)時(shí)延。數(shù)據(jù)包達(dá)到MAC層后，等待信道空閑所需的時(shí)間，訪問(wèn)時(shí)延取決于當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，是導(dǎo)致消息傳遞時(shí)延的最關(guān)鍵因素。（3）傳輸時(shí)延。物理層傳輸比特?cái)?shù)據(jù)所需的時(shí)間，可以通過(guò)數(shù)據(jù)包的大小和無(wú)線通信速率估算出來(lái)，是確定的。（4）傳播時(shí)延。消息在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸介質(zhì)中的傳播時(shí)間，這個(gè)時(shí)間主要取決于節(jié)點(diǎn)之間的距離，這個(gè)時(shí)延是確定的。（5）接收時(shí)延。物理層接收比特?cái)?shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間，與傳輸時(shí)延對(duì)應(yīng)，并與傳輸時(shí)延有重疊（6）接收處理時(shí)延。接收方處理接收到的消息包并傳遞到應(yīng)用層所需的時(shí)間，與發(fā)送

28、時(shí)延類似。傳輸時(shí)延和接收時(shí)延又可以細(xì)分為以下幾個(gè)部分的時(shí)延：（1）中斷處理時(shí)延。無(wú)線芯片發(fā)起中斷信號(hào)和微處理機(jī)響應(yīng)這個(gè)中斷所需的時(shí)間，這個(gè)延時(shí)遠(yuǎn)小于幾微秒。但是如果中斷無(wú)效的話，這個(gè)時(shí)延就很大了。（2）編碼時(shí)延。無(wú)線芯片把要傳輸?shù)男畔⒕幋a轉(zhuǎn)換成無(wú)線電波所消耗的時(shí)間。（3）解碼時(shí)延。無(wú)線芯片把接收到的無(wú)線電波消息轉(zhuǎn)換為比特?cái)?shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間。（4）字節(jié)序列校正時(shí)延。接收端無(wú)線芯片得到的字節(jié)序列可能會(huì)與發(fā)送端的不同，因此還需要字節(jié)序列校正時(shí)間，這個(gè)時(shí)間是確定的。15.說(shuō)明時(shí)間同步協(xié)議中FTSP、單挑RBS、HRTS、TPSN的基本工作思想。答：(1)FTSP（Flooding Time Synchr

29、onization Protocol）：洪泛時(shí)間同步協(xié)議，屬于典型的發(fā)送端/接收端單向時(shí)間同步模式。它實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)了時(shí)間同步，并且能夠很好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，F(xiàn)TSP采用以下措施來(lái)處理多種傳輸時(shí)延，提高同步精度。1）節(jié)點(diǎn)在消息發(fā)送和接收的時(shí)候記錄MAC層時(shí)間標(biāo)，就可以直接消除消息傳遞過(guò)程中的發(fā)送時(shí)延、訪問(wèn)時(shí)延及接收處理時(shí)延。2）在發(fā)送方傳輸同步信息和接收方接收同步信息的過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)在同步字節(jié)發(fā)送后在MAC層給以后的每個(gè)字節(jié)記錄時(shí)間標(biāo)。3）用線性回歸法來(lái)確定是在漂移率。FTSP協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)多跳的時(shí)間同步，它根據(jù)節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)動(dòng)態(tài)的選舉出一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，作為時(shí)鐘源節(jié)點(diǎn)，所有的節(jié)點(diǎn)的時(shí)間都痛不欲根

30、節(jié)點(diǎn)的時(shí)間，根節(jié)點(diǎn)和已經(jīng)同步的節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)送同步信息。(2)RBS根據(jù)無(wú)線信道的廣播特性，消息對(duì)所有接收節(jié)點(diǎn)而言是同時(shí)發(fā)生到信道上的。RBS算法中正是利用這一特性來(lái)消除發(fā)生時(shí)間和訪問(wèn)時(shí)間引入的時(shí)間同步誤差，從而提高時(shí)間同步精度。RBS算法中，參考節(jié)點(diǎn)周期性地向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播時(shí)間同步消息，接收到這個(gè)消息的組節(jié)點(diǎn)記錄消息達(dá)到時(shí)各自的本地時(shí)間，然后相互交換本地時(shí)間戳信息，這樣這組節(jié)點(diǎn)就可以計(jì)算出相互間的時(shí)鐘偏差。RBS算法中廣播的時(shí)間同步消息并不包括真是的時(shí)間戳信息，消息的準(zhǔn)確發(fā)送時(shí)刻并不重要，它也并不關(guān)心消息到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳播時(shí)間，而是關(guān)心這些傳播時(shí)間之間的差值。RBS算法最簡(jiǎn)單的情形是參考節(jié)點(diǎn)廣

31、播一個(gè)時(shí)間同步消息，廣播域中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到這個(gè)信息，并記錄消息達(dá)到時(shí)的本地時(shí)間，然后交換各自記錄的時(shí)間。RBS算法把兩個(gè)接收時(shí)間的差值作為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)在偏差，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)接收時(shí)間差值來(lái)修改其本地時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的同步。(3)HRTS(Hierarchy Referencing Time Synchronization Protocol)是基于“發(fā)送者-接收者”時(shí)間同步機(jī)制。該同步機(jī)制主要通過(guò)“發(fā)送者”和“接收者”之間的三次數(shù)據(jù)通信來(lái)達(dá)到“發(fā)送者”和“接收者”時(shí)間同母的目地。在第一次數(shù)據(jù)通信中，“參考節(jié)點(diǎn)”（發(fā)送者）廣播一個(gè)同步請(qǐng)求命令幀F(xiàn)1，并記錄下發(fā)送該幀的時(shí)刻t1。該同

32、步請(qǐng)求命令幀的載荷中含有“參考節(jié)點(diǎn)”在其鄰居表中隨機(jī)選擇的一個(gè)“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”，該“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”完成和“參考節(jié)點(diǎn)”的通信過(guò)程。在“參考節(jié)點(diǎn)”廣播范圍內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)在接收到這個(gè)同步請(qǐng)求命令幀時(shí)都記錄下接收到該幀的時(shí)間，但是只有“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”會(huì)回復(fù)該命令幀。其中，鄰居節(jié)點(diǎn)J將該接收時(shí)刻記錄為t2j，“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”將其接收到同步命令幀的時(shí)刻記為t2。在第二次同步通信過(guò)程中，“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”向“參考節(jié)點(diǎn)”回復(fù)的同步響應(yīng)命令幀(記為F2)中包含的是“應(yīng)答節(jié)點(diǎn)”接收到同步請(qǐng)求命令幀F(xiàn)1的時(shí)刻t2以及發(fā)送同步響應(yīng)命令幀F(xiàn)2的時(shí)間t3，“參考節(jié)點(diǎn)”把收到同步響應(yīng)命令幀尺的時(shí)刻記為t4。HRTS同步算法在MAC層加入了時(shí)間戳，

33、有效的減少了發(fā)送時(shí)延以及接收處理時(shí)延的影響，提高了同步精度。該算法假定了所有節(jié)點(diǎn)之間的傳輸時(shí)延以及接收時(shí)延相同，通過(guò)標(biāo)記發(fā)送以及接收命令幀的時(shí)間來(lái)確定傳輸時(shí)延以及接收時(shí)延。但是該算法的同步范圍局限在節(jié)點(diǎn)的廣播范圍之內(nèi)，同步范圍有限，可擴(kuò)展性不好。(4)TPSNTPSN算法主要分為兩個(gè)步驟。首先是為節(jié)點(diǎn)建立層次性的結(jié)構(gòu)，然后每一級(jí)的節(jié)點(diǎn)與它上一級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間同步最終達(dá)到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)與最頂層的節(jié)點(diǎn)保持同步。TPSN算法假設(shè)所有的節(jié)點(diǎn)具有全網(wǎng)唯一的ID標(biāo)識(shí)號(hào)，鏈路層的協(xié)議確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠獲知可以直接通信的節(jié)點(diǎn)集了；TPSN算法還假設(shè)無(wú)線通信鏈路是雙向的，并且可以對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建立生成樹(shù)（spannin

34、g tree）。TPSN算法包括兩個(gè)階段：生成層次結(jié)構(gòu)階段（level discovery phase）和同步階段（synchronization phase）。16.ZigBee協(xié)議的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型，節(jié)點(diǎn)可以分為哪幾類和相互關(guān)系。答：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型：星型、網(wǎng)狀型、簇狀型。節(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、全功能設(shè)備（FFD）、精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD） 。相互關(guān)系：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息，是3種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種，存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算能力最強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。全功能設(shè)備（FFD）：可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，形成網(wǎng)絡(luò)，

35、讓其他的FFD或是精簡(jiǎn)功能裝置（RFD）連結(jié)，F(xiàn)FD具備控制器的功能，可提供信息雙向傳輸。精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD）：RFD只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息。17.WSN中故障模型分類和區(qū)別。答：WSN中的故障模型分為網(wǎng)絡(luò)模型和數(shù)據(jù)模型。網(wǎng)絡(luò)模型：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)可分為正常和故障。故障是“永久”和“靜態(tài)”的，所謂“永久”是指故障節(jié)點(diǎn)將持續(xù)故障直到該節(jié)點(diǎn)被維修或替代，所謂“靜態(tài)”是指在節(jié)點(diǎn)故障診斷過(guò)程中不產(chǎn)生新故障。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)故障分為兩類：硬故障和軟故障。數(shù)據(jù)模型：在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)和其鄰節(jié)點(diǎn)之間具有空間的相似性，即網(wǎng)絡(luò)中無(wú)故障的相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)之間具有相同或相似的測(cè)量

36、值。因此，可以通過(guò)鄰節(jié)點(diǎn)感知的傳感數(shù)據(jù)來(lái)診斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。18.TOA/TDOA/RTOF的工作原理及計(jì)算公式。答：TOA：已知信號(hào)的傳播速度，根據(jù)信號(hào)的傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的距離，然后利用三邊或極大似然估計(jì)法等計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的位置。d=(T3-T0)-(T2-T1)*V/2 TDOA：發(fā)射節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)射兩種不同傳播速度的無(wú)線信號(hào)，接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)兩種信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差以及已知這兩種信號(hào)的傳播速度，計(jì)算兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離，然后利用三邊或極大似然估計(jì)法等計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的位置。d=(T2-T1)*C1C2/(C1-C2)19.測(cè)距方式對(duì)精度的影響，尤其是各種物理信號(hào)用于測(cè)量距離時(shí)，可以達(dá)到的定位精度區(qū)

37、別，采用射頻信號(hào)，設(shè)TOA達(dá)到始終精度為1ms，則測(cè)距精度是多少？答：定位的精確度是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，然而測(cè)距是測(cè)距定位算法的先決條件。常用測(cè)量距離方法主要有：RSSI、TOA、TDOA、AOA等。很多典型的基于測(cè)距技術(shù)的定位算法沒(méi)有考慮到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中多種多樣的因素，而是在理想的部署環(huán)境下評(píng)測(cè)的，當(dāng)部署環(huán)境中存在障礙物時(shí)，很多提高定位精度的算法是無(wú)效的，還有可能降低定位的精度。接收信號(hào)強(qiáng)度指示(Received signal Strength indicator，RSSI)：已知發(fā)送節(jié)點(diǎn)的信號(hào)功率，根據(jù)接收節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)功率，然后根據(jù)傳播信號(hào)損耗模型，計(jì)算兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離

38、，并利用節(jié)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行定位的技術(shù)。對(duì)于射頻系統(tǒng)(RF)，多路反射、背景干擾、不規(guī)則的信號(hào)傳播特性會(huì)使得估計(jì)的距離不精確。到達(dá)時(shí)間(Time of arrival，TOA)：根據(jù)信號(hào)的到達(dá)時(shí)間進(jìn)行測(cè)距。最常見(jiàn)的使用TOA技術(shù)進(jìn)行測(cè)距的技術(shù)是GPS，GPS系統(tǒng)的價(jià)格較貴，能量消耗大，并且需要與衛(wèi)星的時(shí)鐘同歩?；跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件和內(nèi)部能量限制，GPS和其它基于TOA的設(shè)備太過(guò)昂貴。到達(dá)時(shí)間差(Time difference of arrival，TDOA)：在一對(duì)臨近節(jié)點(diǎn)間，基于聲波和電磁波的不同到達(dá)時(shí)間計(jì)算它們距離。但是，室外環(huán)境非常的復(fù)雜。例如，草對(duì)聲音有嚴(yán)重的阻尼效應(yīng)，廉價(jià)的揚(yáng)聲器和

39、操作系統(tǒng)使得調(diào)度和驅(qū)動(dòng)花費(fèi)較多時(shí)間，影響時(shí)間測(cè)量的準(zhǔn)確性，回聲和多徑效應(yīng)會(huì)使得提供的數(shù)據(jù)有誤。通過(guò)對(duì)測(cè)量距離進(jìn)行信號(hào)處理、統(tǒng)計(jì)濾波和一致性檢驗(yàn)來(lái)解決這些問(wèn)題。到達(dá)角度(Angle of arrival，AOA)：需要估算鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)的角度。由于輔助設(shè)備成本過(guò)高，因此AOA技術(shù)不能廣泛用于大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。若采用射頻信號(hào)， TOA的時(shí)鐘精度為1ms，則測(cè)距精度是為。20.簡(jiǎn)要說(shuō)明三邊定位、質(zhì)心算法？答：三邊定位： 設(shè)未知節(jié)點(diǎn)D的坐標(biāo),A、B 、C 3個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為、，它們到 D的距離分別為，則可得如下方程組：式（1）減式（3），式（2）減式（3）后聯(lián)立方程可解得 D點(diǎn)的坐標(biāo)。三

40、邊測(cè)距算法確定未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)的思想可用圖1來(lái)表示。圖1由于三邊測(cè)距算法基于兩條直線的交點(diǎn)來(lái)估算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，沒(méi)有充分利用 A、B 、C 3個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，使估算的未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)可能存在比較大的誤差。 在圖2，圖3的情況下，根據(jù)(1)(2)(3)式可解出圓 A與圓 C的交點(diǎn)，,圓 B與圓 C的交點(diǎn),圓 A與圓 B的交點(diǎn),.通過(guò)將圓A與圓C交點(diǎn)，代入式,判斷大小可找出兩點(diǎn)距圓 B的圓心較近的點(diǎn),假設(shè)為.同理可找出圓 B ,圓 C交點(diǎn)中距圓 A較近的點(diǎn)設(shè)為,圓 A,圓 B交點(diǎn)中距圓 C的圓心較近的點(diǎn)設(shè)為.依據(jù)質(zhì)心思想估算未知節(jié)點(diǎn)D的坐標(biāo)為： (4). 質(zhì)心算法：在計(jì)算幾何學(xué)里多邊形的幾何中心稱為

41、質(zhì)心，多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)的平均值就是質(zhì)心結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。假設(shè)多邊形定點(diǎn)位置的坐標(biāo)向量表示為pi=(xi,yi)T,則這個(gè)多邊形的質(zhì)心坐標(biāo)為這種方法的計(jì)算與實(shí)現(xiàn)都非常簡(jiǎn)單，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性確定目標(biāo)結(jié)點(diǎn)周圍的信標(biāo)參考結(jié)點(diǎn)，直接求解信標(biāo)參考結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多邊形的質(zhì)心。在傳感器網(wǎng)絡(luò)質(zhì)心定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，錨點(diǎn)周期性地向臨近結(jié)點(diǎn)廣播分組信息，該信息包含了錨點(diǎn)的標(biāo)識(shí)和位置。當(dāng)未知結(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自不同錨點(diǎn)的分組信息數(shù)量超過(guò)某一門限或在接收一定時(shí)間之后，就可以計(jì)算這些錨點(diǎn)所組成的多邊形的質(zhì)心，作為確定出自身位置。由于質(zhì)心算法完全基于網(wǎng)絡(luò)連通性，無(wú)需錨點(diǎn)和未知結(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作和交互式通信協(xié)調(diào)，因而易于實(shí)現(xiàn)。質(zhì)心定位算法雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)

42、單、通信開(kāi)銷小，但僅能實(shí)現(xiàn)粗粒度定位，希望信標(biāo)錨點(diǎn)具有較高的密度，各錨點(diǎn)部署的位置也對(duì)定位效果有影響。21.說(shuō)明DV-Hop的距離計(jì)算步驟。答：（1）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播自身位置信息的分組，其中包括跳數(shù)字段，初始化為0。接收節(jié)點(diǎn)記錄具有到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)，忽略來(lái)自同一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的較大跳數(shù)的分組。然后將跳數(shù)值加1，并轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居節(jié)點(diǎn)。通過(guò)這個(gè)方法，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)能夠記錄下到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)。（2）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際跳段距離。每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)第一個(gè)階段中記錄的其他信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息和相距跳數(shù)，利用下式估算平均每跳的實(shí)際距離，其中，是信標(biāo)

43、節(jié)點(diǎn)，的坐標(biāo)，是信標(biāo)節(jié)點(diǎn)與之間的跳段數(shù)。然后，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)將計(jì)算的每跳平均距離用帶有生存期字段的分組廣播至網(wǎng)絡(luò)中，位置節(jié)點(diǎn)僅記錄接收到的第一個(gè)每跳平均距離，并轉(zhuǎn)發(fā)給鄰居節(jié)點(diǎn)。這個(gè)策略確保了絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)從最近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收每跳平均距離值。未知節(jié)點(diǎn)接收到平均每跳距離后，根據(jù)記錄的跳數(shù)，計(jì)算到每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離。（3）利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算自身位置。未知節(jié)點(diǎn)利用第二階段中記錄的到各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離，利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算自身坐標(biāo)。22.簡(jiǎn)要說(shuō)明APIT方法的四個(gè)步驟。答：（1）收集信息：未知節(jié)點(diǎn)收集鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信息，如位置、標(biāo)識(shí)號(hào)、接收到的信號(hào)強(qiáng)度等，鄰居節(jié)點(diǎn)之間交換各

44、自接收到的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信息；（2）APIT測(cè)試：測(cè)試未知節(jié)點(diǎn)是否在不同的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組合成的三角形內(nèi)部；（3）計(jì)算重疊區(qū)域：統(tǒng)計(jì)位置節(jié)點(diǎn)是否在不同的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)組合成的三角形內(nèi)部；（4）計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)位置：計(jì)算重疊區(qū)域的質(zhì)心位置，作為未知節(jié)點(diǎn)的位置。23.M&S模型的同步實(shí)質(zhì)。答：M&S模型的同步實(shí)質(zhì)是基于螢火蟲的同步閃光效應(yīng)提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)群時(shí)間同步機(jī)制，通過(guò)補(bǔ)償耦合時(shí)延對(duì)該機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)，將M&S模型引入到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)等效為M&S模型中的一個(gè)振蕩器，節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘系統(tǒng)由本地晶振和計(jì)數(shù)器構(gòu)成，在某一時(shí)刻讀取計(jì)數(shù)器的值即為節(jié)點(diǎn)的相位，計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值

45、即為節(jié)點(diǎn)的相位極限，一旦達(dá)到計(jì)數(shù)最大值，則產(chǎn)生計(jì)數(shù)器溢出中斷(相當(dāng)于M&S模型中的振蕩器被激發(fā))，并且通過(guò)向網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)廣播信號(hào)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的禍合效應(yīng)，同時(shí)計(jì)數(shù)器將清零，然后重新計(jì)數(shù)，進(jìn)入下一個(gè)周期。對(duì)于群中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用其相位變量來(lái)代替M&S模型中的狀態(tài)變量。24.概述GPS、Galileo和北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)要知識(shí)。答：(1)GPS1973年12月，美國(guó)國(guó)防部批準(zhǔn)它的海陸空三軍聯(lián)合研制新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：navigation Satellite Timing And Ranging Global Positio

46、n System，其意為“衛(wèi)星測(cè)時(shí)測(cè)距導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全能性（陸地，海洋，航空和航天），全球性，全天候，連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航，定位和定時(shí)功能，能為用戶提供精密的三維坐標(biāo)，速度和時(shí)間。自1974年以來(lái)，GPS計(jì)劃已經(jīng)歷了方案論證（1974-1978年），系統(tǒng)論證（1979-1987年），生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)（1988-1993年）三個(gè)階段。總投資超過(guò)200億美元。整個(gè)系統(tǒng)分為衛(wèi)星星座，地面控制和監(jiān)測(cè)站，用戶設(shè)備三大部分。論證階段共發(fā)射了11顆叫做BLOCK I的試驗(yàn)衛(wèi)星，生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)階段發(fā)射BLOCK II

47、0;R型第三代衛(wèi)星，GPS系統(tǒng)由此基礎(chǔ)改建而成。GPS衛(wèi)星，其基本技術(shù)參數(shù)是：衛(wèi)星顆數(shù)為21+3（截止2007年11月5日在軌的GPS衛(wèi)星為31顆），衛(wèi)星軌道面?zhèn)€數(shù)為6，衛(wèi)星高度為20200KM，軌道傾角為55度，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11小時(shí)58分（恒星時(shí)12小時(shí)），基準(zhǔn)頻率10.23MHZ，載波頻率為1575.42MHZ和1227.60MHZ。衛(wèi)星通過(guò)天頂時(shí)，衛(wèi)星可見(jiàn)時(shí)間為5小時(shí)，在地球表面上任何地方任何時(shí)刻，在高度角15度以上，平均可同時(shí)觀測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)11顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星的主體呈圓柱形，直徑約為1.5m重約774kg(其中包括310kg燃料），兩側(cè)各安裝兩塊雙葉太陽(yáng)能電池板，能自動(dòng)對(duì)

48、日定向，以保證衛(wèi)星正常工作的用電，每顆GPS衛(wèi)星上裝有4臺(tái)高精度的原子鐘，其中2臺(tái)為銣鐘，2臺(tái)為銫鐘。原子種為GPS定位提供高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為11 恒星時(shí)58分，每顆GPS 工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號(hào)，GPS 用戶正是利用這些信號(hào)來(lái)進(jìn)行工作的。對(duì)于導(dǎo)航定位來(lái)說(shuō)，GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都是由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一個(gè)重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間

49、標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測(cè)每顆衛(wèi)星的時(shí)間，求出鐘差，然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站，三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。主控站位于美國(guó)克羅拉多Colorado 的法爾孔Falcon 空軍基地。它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站根據(jù)GPS 的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)注入站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)它還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)調(diào)度備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星工作；另外主控站也具有監(jiān)控站的功能。監(jiān)控站有五個(gè)除了主控站外其它四個(gè)分別位于夏威夷Hawaii、&

50、#160;阿松森群島Ascencion、 迭哥伽西亞Diego Garcia、 卡瓦加蘭Kwajalein。 監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號(hào)、監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)。注入站有三個(gè)。它們分別位于阿松森群島Ascencion、 迭哥伽西亞Diego Garcia 、卡瓦加蘭Kwajalein。 注入站的作用是將主控站計(jì)算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換，放大和處理，以便測(cè)量出GPS信

51、號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間。 GPS接收機(jī)，包括接收機(jī)硬件，機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)后處理軟件包。GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。對(duì)于測(cè)地型接收機(jī)來(lái)說(shuō)，兩個(gè)單元一般分為兩個(gè)獨(dú)立的部件，觀測(cè)時(shí)將天線單元安置在測(cè)站上，接收單元置于測(cè)站附近適當(dāng)?shù)牡胤?，用電纜線將二者連接成一體。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)將天線單元和接收單元制作成一個(gè)整體，觀測(cè)時(shí)安置在測(cè)站點(diǎn)上。近幾年，國(guó)內(nèi)外GPS生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出很多種類型的GPS測(cè)地型接收機(jī)。各種類型的GPS測(cè)地型接收機(jī)用于精密相對(duì)定位時(shí)，其雙頻接收機(jī)精度可達(dá)

52、5mm，用于差分定位其精度可達(dá)亞米級(jí)至厘米級(jí)。目前，各種類型的GPS接收機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)。GPS和GLOASS兼容的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)接收機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。（2）Galileo從1994年歐盟已開(kāi)始對(duì)伽利略系統(tǒng)方案實(shí)施論證。2000年歐盟已向世界無(wú)線電委員會(huì)申請(qǐng)并獲準(zhǔn)建立伽利略系統(tǒng)的L頻段的頻率資源。2002年3月歐盟15國(guó)交通部長(zhǎng)一致同意伽利略系統(tǒng)的建設(shè)。該系統(tǒng)由歐盟各政府和私營(yíng)企業(yè)共同投資（36億歐元），是將來(lái)精度最高的全開(kāi)放的新一代定位系統(tǒng)。 伽利略系統(tǒng)計(jì)劃由30顆衛(wèi)星（27顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星）組成。30顆衛(wèi)星部署在3個(gè)高度圓軌道面上，軌道高度23616

53、km，傾角56度，星座對(duì)地面覆蓋良好。在歐洲建立兩個(gè)控制中心。歐洲航天局在2005年12月28日發(fā)射了第一顆伽利略演示衛(wèi)星。Galileo系統(tǒng)最主要的設(shè)計(jì)思想是：與GPS/GLONASS不同，完全從民用出發(fā)，建立一個(gè)最高精度的全開(kāi)放型的新一代GNSS系統(tǒng)；與GPS/GLONASS有機(jī)地兼容，增強(qiáng)系統(tǒng)使用的安全性和兼容性；建設(shè)資金（36億歐元）由歐洲各國(guó)和私營(yíng)企業(yè)共同投資。但是，政治斗爭(zhēng)可能會(huì)破壞Galileo系統(tǒng)的建設(shè)，由歐盟挑選的八家歐洲公司組成的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，由于職權(quán)斗爭(zhēng)，嚴(yán)重影響了Galileo系統(tǒng)的建設(shè)。據(jù)一位技術(shù)分析專家稱，Galileo有可能在2014或更晚時(shí)間才能夠建設(shè)完成。（3）北

54、斗北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou (COMPASS) Navigation Satellite System），是中國(guó)研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括北斗一號(hào)和北斗二號(hào)的2代系統(tǒng)。北斗一號(hào)是一個(gè)已投入使用的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗二號(hào)則是一個(gè)正在建設(shè)中的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗一號(hào)由三顆北斗定位衛(wèi)星（兩顆工作衛(wèi)星、一顆備份衛(wèi)星）、地面控制中心為主的地面部分、與北斗用戶終端三部分組成。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可向用戶提供全天候、二十四小時(shí)的即時(shí)定位服務(wù)。定位精度可達(dá)數(shù)十納秒的同步精度，其精度號(hào)稱GPS相當(dāng)，唯缺乏原子鐘等關(guān)鍵零組件，以現(xiàn)有用戶端顯示，校準(zhǔn)精度為20米，未

55、校準(zhǔn)精度100米，較民用GPS精度為低。 北斗一號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作過(guò)程是：首先由中心控制系統(tǒng)向衛(wèi)星I和衛(wèi)星II同時(shí)發(fā)送詢問(wèn)信號(hào)，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶廣播。用戶響應(yīng)其中一顆衛(wèi)星的詢問(wèn)信號(hào)，并同時(shí)向兩顆衛(wèi)星發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)。中心控制系統(tǒng)接收并解調(diào)用戶發(fā)來(lái)的信號(hào)，然后根據(jù)用戶的申請(qǐng)服務(wù)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。 對(duì)定位申請(qǐng)，中心控制系統(tǒng)測(cè)出兩個(gè)時(shí)間延遲：即從中心控制系統(tǒng)發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)，經(jīng)某一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)用戶，用戶發(fā)出定位響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)同一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲；和從中心控制發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)，經(jīng)上述同一衛(wèi)星到達(dá)用戶，用戶發(fā)出響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)另一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)

56、回中心控制系統(tǒng)的延遲。由于中心控制系統(tǒng)和兩顆衛(wèi)星的位置均是已知的，因此由上面兩個(gè)延遲量可以算出用戶到第一顆衛(wèi)星的距離，以及用戶到兩顆衛(wèi)星距離之和，從而知道用戶處于一個(gè)以第一顆衛(wèi)星為球心的一個(gè)球面，和以兩顆衛(wèi)星為焦點(diǎn)的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統(tǒng)從存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字化地形圖查尋到用戶高程值，又可知道用戶處于某一與地球基準(zhǔn)橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統(tǒng)可最終計(jì)算出用戶所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)，這個(gè)坐標(biāo)經(jīng)加密由出站信號(hào)發(fā)送給用戶。規(guī)劃相繼發(fā)射5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。此前，已成功法射了七顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。按照建設(shè)規(guī)劃，2012年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航

57、系統(tǒng)將首先提供覆蓋亞太地區(qū)的導(dǎo)航、授時(shí)和短報(bào)文通信服務(wù)能力。2020年左右，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗二號(hào)是中國(guó)開(kāi)發(fā)的獨(dú)立的全球衛(wèi)星地位系統(tǒng)，不是北斗一號(hào)的簡(jiǎn)單延伸，更類似于，GPS全球定位系統(tǒng)和伽利略。正在建設(shè)的北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段將由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供即開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開(kāi)放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，定位精度為10米，授時(shí)精度為10納秒，測(cè)速精度為0.2米/秒。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測(cè)速、授時(shí)和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。25.基于行為檢測(cè)的IDS的分類及區(qū)別。答：基于行為檢測(cè)的IDS分為：異常檢測(cè)、濫用檢測(cè)

58、、混合檢測(cè)。在異常檢測(cè)中，觀察到的不是已知的入侵行為，而是所研究的通信過(guò)程中的異常現(xiàn)象，它通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)的行為或使用情況的變化來(lái)完成。在建立該模型之前，首先必須建立統(tǒng)計(jì)概率模型，明確所觀察對(duì)象的正常情況，然后決定在何種程度上將一個(gè)行為標(biāo)為“異常”，并如何做出具體決策。在濫用檢測(cè)中，入侵過(guò)程模型及它在被觀察系統(tǒng)中留下的蹤跡是決策的基礎(chǔ)。濫用檢測(cè)基于已知的系統(tǒng)缺陷和入侵模式，故又稱特征檢測(cè)。它能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到某些特征的攻擊，但卻過(guò)度依賴事先定義好的安全策略，濫用檢測(cè)通過(guò)對(duì)確知決策規(guī)則編程實(shí)現(xiàn)。在混合檢測(cè)中，作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，IDS將以下一些重要特征作為分類的考慮因素。(1)檢測(cè)時(shí)間：有些系統(tǒng)以實(shí)時(shí)或近乎實(shí)時(shí)的方式檢測(cè)入侵活動(dòng)，而另一些系統(tǒng)在處理審計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)則存在一定的延時(shí)。一般的實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以對(duì)歷史審計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線操作，系統(tǒng)就能夠根據(jù)以前保存的數(shù)據(jù)重建過(guò)去發(fā)生的重要安全事件。(2)數(shù)據(jù)處理的粒度：有些系統(tǒng)采用了連續(xù)處理的方式，而另一