無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)試卷B

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2012-2013學(xué)年第一學(xué)期《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》試卷（B卷）（考試時(shí)間：100分鐘閉卷）班級(jí)：:序號(hào)：成績(jī)：注意：請(qǐng)把所有試題的答案填寫(xiě)在后面的答題紙上，否則成績(jī)無(wú)效。一、 填空題（每空1分，共18分）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成模塊分為：通信模塊、（1）、計(jì)算模塊、（2）和電源模塊。無(wú)線通信的能量消耗與通信距離的關(guān)系符合公式：（3）。傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)包括：（4）、（5）、數(shù)據(jù)融合、（6） 、 （7）。傳感器一般由（8）、 （9）和基本轉(zhuǎn)換電路組成。傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗主要集中在（10）模塊。傳感器網(wǎng)絡(luò)中常用的測(cè)距方法有：（11）、到達(dá)時(shí)間/到達(dá)時(shí)間差（ToA/TDoA）、（12）。根據(jù)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的操作級(jí)別，可將數(shù)據(jù)融合技術(shù)分為以下三類(lèi)：（13）、特征級(jí)融合、（14）。對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的攻擊主要有：（15） 、 （16）。ZigBee主要界定了網(wǎng)絡(luò)、安全和應(yīng)用框架層，通常它的網(wǎng)絡(luò)層支持三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型（Star）結(jié)構(gòu)、（17） 、 （18）。二、 名詞解釋?zhuān)啃☆}2分，共16分）信標(biāo)節(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)連接度：基礎(chǔ)設(shè)施：zigbee：跳數(shù)：到達(dá)角度：視線關(guān)系（LineofSight,LoS）：紅外傳感器：三、 簡(jiǎn)答題（每小題5分，共30分）傳感器網(wǎng)絡(luò)有哪些限制條件？傳感器的概念是什么？簡(jiǎn)述傳感器靈敏度的度量方法。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的概念？什么是數(shù)據(jù)融合技術(shù)，它在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的作用是什么？簡(jiǎn)述傳感器網(wǎng)絡(luò)休眠機(jī)制的過(guò)程和目的。四、 問(wèn)答題（每小題12分，共36分）畫(huà)出傳感器網(wǎng)絡(luò)兩種結(jié)構(gòu)示意圖，分別說(shuō)明他們的工作方式和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。簡(jiǎn)述質(zhì)心定位算法的步驟，和相應(yīng)的理論依據(jù)。描述TDoA測(cè)距機(jī)制的工作原理。2012-2013學(xué)年第二學(xué)期《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》試卷（B卷）答題妣班級(jí)：：序?qū)В撼煽?jī):題號(hào)—二三四總分分值18163036得分閱卷入一、填空題（每空1分，共18分）1.（1）傳感模塊（2）存儲(chǔ)模塊2.（3）E=k*dn3.（4）定位技術(shù)（5）時(shí)間同步（6）能量管理（7）安全機(jī)制4.（8）敏感原件（9）轉(zhuǎn)換原件5.（10）通信（11）接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）（12）到達(dá)角（AoA）（13）數(shù)據(jù)級(jí)融合（14）決策級(jí)融合（15）隔離入侵者能力（16）消滅入侵者的能力（17）網(wǎng)狀（Mesh）結(jié)構(gòu)（18）簇樹(shù)型（ClusterTree）結(jié)構(gòu)二、名詞解釋?zhuān)啃☆}2分，共16分）錨點(diǎn)通過(guò)其它方式預(yù)先獲得位置坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)連接度:網(wǎng)絡(luò)連接度是所有節(jié)點(diǎn)的鄰居數(shù)目的平均值，它反映了傳感器配置的密集程度?；A(chǔ)設(shè)施：協(xié)助傳感器節(jié)點(diǎn)定位的已知自身位置的固定設(shè)備，加衛(wèi)星、基站等。zigbee：ZigBee技術(shù)是一種面向自動(dòng)化和無(wú)線控制的低速率、低功耗、低價(jià)格的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方案。跳數(shù)：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間間隔的跳段總數(shù)，稱(chēng)為這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)。到達(dá)角度：指兩個(gè)相互通信的節(jié)點(diǎn)通過(guò)測(cè)量方式來(lái)估計(jì)出彼此之間的距離或角度。視線關(guān)系：如果傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有障礙物，能夠?qū)崿F(xiàn)直接通信，則這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在視線關(guān)系。紅外傳感器：紅外傳感器是一種能夠感應(yīng)目標(biāo)輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共30分）傳感器網(wǎng)絡(luò)有哪些限制條件？答：（1）電源能量有限（2）通信能力受限（3）計(jì)算和存儲(chǔ)能力受限傳感器的概念是什么？答：能夠把特定的被測(cè)量信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)的器件或者裝置，我們把它稱(chēng)為傳感器。簡(jiǎn)述傳感器靈敏度的度量方法。答：線性傳感器的校準(zhǔn)曲線的斜率就是靈敏度，對(duì)于非線性傳感器的靈敏度，它的數(shù)值是最小二乘法求出的擬合直線斜率。k=輸出變化量/輸入變化量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的概念？答：路由是指選擇互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)從源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)傳輸信息的行為，并且信息至少通過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。它包括兩部分功能：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)。什么是數(shù)據(jù)融合技術(shù)，它在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的作用是什么？答：數(shù)據(jù)融合是一種多源信息處理技術(shù)，它通過(guò)對(duì)來(lái)自同一目標(biāo)的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化合成，獲得比單一信息源更精確、完整的估計(jì)或判決。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的作用在于：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，提高數(shù)據(jù)收集效率。簡(jiǎn)述傳感器網(wǎng)絡(luò)休眠機(jī)制的過(guò)程和目的。答：休眠機(jī)制的主要思想是，當(dāng)節(jié)點(diǎn)周?chē)鷽](méi)有感興趣的事件發(fā)生時(shí)，計(jì)算與通信單元處于空閑狀態(tài)，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)。四、問(wèn)答題（每小題12分，共36分）1.畫(huà)出傳感器網(wǎng)絡(luò)兩種結(jié)構(gòu)示意圖，分別說(shuō)明他們的工作方式和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。解答：平面結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間一般存在多條路經(jīng)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷由這些路徑共同承擔(dān)，一般精況下不存在瓶頸，網(wǎng)絡(luò)比較健壯。平面型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)的組織、路由建立、控制與維持的報(bào)文開(kāi)銷(xiāo)上都存在問(wèn)題，這些開(kāi)銷(xiāo)會(huì)占用很大的帶寬。在分級(jí)結(jié)構(gòu)中，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)。簇頭節(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。簇頭發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文的頻率要高出普通節(jié)點(diǎn)幾倍或十幾倍，因而要求可以在簇運(yùn)行簇頭選擇程序來(lái)更換簇頭。2.簡(jiǎn)述質(zhì)心定位算法的步驟，和相應(yīng)的理論依據(jù)。解答：在質(zhì)心定位算法中，錨節(jié)點(diǎn)周期性的向臨近節(jié)點(diǎn)廣播分組信息，該信息包含了錨節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)和位置。當(dāng)某個(gè)未知節(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)一個(gè)門(mén)限之后，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的依據(jù)。假設(shè)多邊形定點(diǎn)位置的坐標(biāo)向量表示為p=(X,七)r，則這個(gè)多邊形的質(zhì)心坐標(biāo)為(x,y)，具體的計(jì)算公式為(X,y)=(1￡x,1Ey)n.1ln1，3.描述TDoA測(cè)距機(jī)制的工作原理。解答：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)間差以及這兩種信號(hào)的傳播速度