物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論 習(xí)題與答案

第1章習(xí)題與答案1．說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)的定義。答：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議、把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。2．物聯(lián)網(wǎng)有什么特點(diǎn)？答：全面感知、可靠傳遞、智能處理3．說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)及各層次的功能。答：物聯(lián)網(wǎng)通常被公認(rèn)為有3個(gè)層次，從下到上依次是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要完成信息的采集、轉(zhuǎn)換和收集；網(wǎng)絡(luò)層主要完成信息傳遞和處理；應(yīng)用層主要完成數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)的處理，并將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)應(yīng)用的結(jié)合。4．說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系架構(gòu)及各層次的關(guān)鍵技術(shù)。答：物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系框架包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層技術(shù)和公共技術(shù)。感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，是數(shù)據(jù)接入到網(wǎng)關(guān)前的傳感器網(wǎng)絡(luò)RFID技術(shù)、傳感控制技術(shù)、短距離無(wú)線通訊技術(shù)是感知層涉及的主要技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層一般建立在現(xiàn)有的移動(dòng)通訊網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上。實(shí)現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能。關(guān)鍵技術(shù)：包含了現(xiàn)有的通信技術(shù)，如移動(dòng)通信技術(shù)、有線寬帶技術(shù)、公共交換電話網(wǎng)（PSTN）技術(shù)、Wi-Fi通信技術(shù)等，也包含了終端技術(shù)，如實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)結(jié)合的網(wǎng)橋設(shè)備、為各種行業(yè)終端提供通信能力的通信模塊等。應(yīng)用層主要包含應(yīng)用支撐平臺(tái)子層和應(yīng)用服務(wù)子層。其中應(yīng)用支撐平臺(tái)子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。主要是基于軟件的各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)，此外\o"云計(jì)算"云計(jì)算技術(shù)作為海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析平臺(tái)，也將是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的重要組成部分。5．說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用前景。答：物聯(lián)網(wǎng)有著巨大的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是將對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。物聯(lián)網(wǎng)從最初的軍事偵察等無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，逐漸發(fā)展到環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、智能交通、智能電網(wǎng)、建筑物監(jiān)測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域。隨著傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，各種物聯(lián)網(wǎng)將遍布我們的生活中。

第2章習(xí)題與答案1.什么是傳感器？傳感器是由哪幾部分組成？說(shuō)明各部分的作用。答：傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成，如圖所示。敏感元件：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的物理量。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，摶換成電路參量。轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。2．傳感器分類有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？答：1）根據(jù)傳感器工作原理，傳感器可以分為物理傳感器和化學(xué)傳感器兩大類。物理傳感器是應(yīng)用了物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)、磁致伸縮現(xiàn)象、離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?；瘜W(xué)傳感器包括那些化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。2）按照傳感器的作用，可以分為：壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅?、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器等。3）按照傳感器的工作原理，可分為：振動(dòng)傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空傳感器、生物傳感器等。4）按輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)可以將傳感器分為：模擬傳感器（將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)）、數(shù)字傳感器（將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，包括直接和間接轉(zhuǎn)換）、膺數(shù)字傳感器（將被測(cè)量的信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)輸出，包括直接和間接轉(zhuǎn)換）、開關(guān)傳感器（當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定低電平或高電平信號(hào)）。5）按傳感器制造工藝可以分為：集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器、陶瓷傳感器等。集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。3．簡(jiǎn)述電容式傳感器、電感式傳感器、霍爾傳感器、光纖傳感器的工作原理。答：1）電容式傳感器的工作原理由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)平行金屬板組成的平板電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為當(dāng)被測(cè)參數(shù)變化使得S、d或ε發(fā)生變化時(shí)，電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變其中一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，通過(guò)測(cè)量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出。2）電感式傳感器的工作原理是基于電磁感應(yīng)原理，它把被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量變化的一種裝置。3）霍爾傳感器是一種磁電式傳感器。霍爾元件賴以工作的物理基礎(chǔ)是霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)是半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。流入激勵(lì)電流端的電流I越大、作用在薄片上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高?；魻栯妱?shì)EH可表示為：EH=KHIB，kH為靈敏度系數(shù)，與載流材料的物理性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)，表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流時(shí)的霍爾電勢(shì)的大小。4）光纖傳感器原理是研究光在調(diào)制區(qū)內(nèi)，外界信號(hào)（溫度、壓力、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、電場(chǎng)等）與光的相互作用，即研究光被外界參數(shù)的調(diào)制原理。外界信號(hào)可能引起光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等光學(xué)性質(zhì)的變化，從而形成不同的調(diào)制。4．說(shuō)明無(wú)線傳感器的定義以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成部分。答：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)集中了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)，能協(xié)作地感知、收集和測(cè)控各種環(huán)境下的感知對(duì)象，通過(guò)對(duì)感知信息的協(xié)作式數(shù)據(jù)處理，獲得感知對(duì)象的準(zhǔn)確信息，然后通過(guò)AdHoc方式傳送給需要這些信息的用戶。協(xié)作地感知、采集、處理、發(fā)布感知信息是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有無(wú)線通信和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的。傳感器節(jié)點(diǎn)一般由傳感器、處理器、無(wú)線收發(fā)器和電源組成，有的還包括定位裝置和移動(dòng)裝置。5．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有哪些特點(diǎn)？答：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有許多顯著的特點(diǎn)：1）傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量大，密度高，采用空間位置尋址。2）傳感器節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量有限。3）傳感器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變化，具有自組織能力。4）無(wú)線傳感網(wǎng)具有自動(dòng)管理和高度協(xié)作性。5）無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)融合能力6）傳感肉是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。7）無(wú)線傳感網(wǎng)存在諸多安全威脅。6．傳感器節(jié)點(diǎn)由哪些部分組成？答：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要完成信息采集、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)回傳等功能，其硬件平臺(tái)主要包括微控制器、通信模塊、傳感器和供電單元等幾部分。其節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)框圖如圖所示。7．什么是RFID？簡(jiǎn)述RFID的技術(shù)組成。答：RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，可快速地進(jìn)行物品追蹤和數(shù)據(jù)交換。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：電子標(biāo)簽(Tag)也就是應(yīng)答器(TransPonder，即射頻卡)：由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。閱讀器：讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備。天線：在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號(hào)。RFID系統(tǒng)組成如圖所示。8．說(shuō)明RFID基本工作原理及工作頻率。答：RFID系統(tǒng)的工作原理如下：閱讀器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載在某一頻率的載波信號(hào)上經(jīng)天線向外發(fā)送，進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此脈沖信號(hào)，卡內(nèi)芯片中的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀命令，邏輯控制模塊則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過(guò)卡內(nèi)天線再發(fā)送給閱讀器，閱讀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，若為修改信息的寫命令，有關(guān)邏輯控制引起的內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫EEPROM中的內(nèi)容進(jìn)行改寫，若經(jīng)判斷其對(duì)應(yīng)的密碼和權(quán)限不符，則返回出錯(cuò)信息。其原理框圖如圖所示。RFID系統(tǒng)發(fā)送的載波頻率基本上劃分為三個(gè)范圍：低頻段：30KHz-300KHz；中高頻段：3MHz-30MHz:；超高頻段或微波：433.05MHz-434.79MHz或850MHz一910MHz或2.45GHz。9．簡(jiǎn)述RFID的分類。答：RFID系統(tǒng)可以從多種角度進(jìn)行分類，主要包括按載波頻率劃分、按電子標(biāo)簽供電形式劃分、按電子標(biāo)簽可讀寫性劃分和按數(shù)據(jù)通信方式劃分。1）按載波頻率劃分：低頻段：30KHz-300KHz；中高頻段：3MHz-30MHz:；超高頻段或微波：433.05MHz-434.79MHz或850MHz一910MHz或2.45GHz。2）按電子標(biāo)簽工作所需能量的供給方式分：無(wú)源、有源以及半無(wú)源系統(tǒng)。3）按電子標(biāo)簽內(nèi)部使用的存儲(chǔ)器類型分：為可讀寫(RW)標(biāo)簽、一次寫入多次讀出(WORM)標(biāo)簽和只讀(RO)標(biāo)簽三種。4）按數(shù)據(jù)在RFID系統(tǒng)中閱讀器與電子標(biāo)簽之間的通信方式分：半雙工(HDX)系統(tǒng)、全雙工(FDX)系統(tǒng)、時(shí)序(SEQ)系統(tǒng)。10．說(shuō)明在RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽的組成及工作流程。答：電子標(biāo)簽的組成：電子標(biāo)簽的工作流程圖：11．說(shuō)明在RFID系統(tǒng)中閱讀器的組成及工作流程。答：閱讀器的組成：閱讀器的工作流程：12．什么是條形碼技術(shù)？其核心是什么？答：條形碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門集編碼、印刷、識(shí)別、數(shù)據(jù)采集和處理于一身的新興技術(shù)。其核心內(nèi)容是利用光電掃描設(shè)備識(shí)讀條碼符號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)識(shí)別，并快速準(zhǔn)確地將信息錄入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。13．說(shuō)明一維條形碼和二維條形碼的組成及特點(diǎn)。答：一維條形碼由一組按一定編碼規(guī)則排列的條、空符號(hào)組成，表示一定的字符、數(shù)字及符號(hào)信息。一維條形碼的特點(diǎn)：（1）一維條形碼技術(shù)相對(duì)成熟；（2）信息容量比較?。唬?）一維條形碼無(wú)法表示漢字或者圖像信息。二維條形碼可以從水平、垂直兩個(gè)方向來(lái)獲取信息。二維條形碼具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）存儲(chǔ)量大。（2）抗損性強(qiáng)。（3）安全性高。（4）可傳真和影印。（5）印刷多樣性。（6）抗干擾能力強(qiáng)。（7）碼制更加豐富。14．簡(jiǎn)述二維條形碼的發(fā)展趨勢(shì)。答：二維條形碼技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)為三方面的趨勢(shì)：一是出現(xiàn)了信息密集度更高的編碼方案，增強(qiáng)了條碼技術(shù)信息輸入的功能；二是發(fā)展了小型、微型、高質(zhì)量的硬件和軟件，使條碼技術(shù)實(shí)用性更強(qiáng)，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域：三是與其他技術(shù)相互滲透、相互促進(jìn)，這將改變傳統(tǒng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能，擴(kuò)展條碼系統(tǒng)的功能。15．位置信息主要有哪些要素？答：位置信息主要有三大要素：所在的地理位置（空間坐標(biāo)）；處在該地理位置的時(shí)刻（時(shí)間坐標(biāo)）；處在該地理位置的對(duì)象（身份信息）。也就是說(shuō)位置信息承載了“時(shí)間”、“空間”、“人物”三大關(guān)鍵信息。16．常用的定位分為哪幾類？答：常用的定位方法一般分為兩類：一類是基于衛(wèi)星導(dǎo)航的定位；另一類是基于參考點(diǎn)的基站定位。17．定位技術(shù)的關(guān)鍵是什么？答：定位技術(shù)的關(guān)鍵：有一個(gè)或多個(gè)已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)；測(cè)量待定物體與已知參考點(diǎn)的空間關(guān)系。18．常用的定位技術(shù)是什么？答：常見定位技術(shù)：基于距離（時(shí)間）的定位（ToA）；基于距離（時(shí)間）差的定位（TDoA）；基于接收信號(hào)強(qiáng)度的定位(RSSI)。19.人眼睛的外觀圖由哪些部分構(gòu)成？人眼睛的外觀圖由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構(gòu)成。20.虹膜位于什么之間？包含了什么？占據(jù)多少？虹膜位于鞏膜和瞳孔之間，包含了最豐富的紋理信息，占據(jù)65%。21.人體基因表達(dá)決定了虹膜的哪些方面？人體基因表達(dá)決定了虹膜的形態(tài)、生理、顏色和總的外觀。22.虹膜識(shí)別就是通過(guò)什么來(lái)確定人們的身份？虹膜識(shí)別就是通過(guò)對(duì)比虹膜圖像特征之間的相似性來(lái)確定人們的身份。23.虹膜識(shí)別系統(tǒng)通常包括哪些步驟？虹膜識(shí)別系統(tǒng)通常包括以下步驟：虹膜圖像獲取、圖像預(yù)處理、特征提取、特征匹配。24.虹膜識(shí)別有哪些特點(diǎn)？①高精度。由于虹膜紋理的獨(dú)特性和復(fù)雜性，虹膜識(shí)別的誤識(shí)率極低，提供了非常高的識(shí)別精度。②難以偽造。與指紋或面部識(shí)別相比，虹膜更難被復(fù)制或偽造，因此虹膜識(shí)別系統(tǒng)的安全性更高。③穩(wěn)定性。虹膜紋理在個(gè)體一生中保持穩(wěn)定，不受年齡、健康狀況或其他外部因素的影響。④非接觸性。虹膜識(shí)別通常不需要直接接觸，用戶可以在一定距離內(nèi)通過(guò)攝像頭完成身份驗(yàn)證，這在衛(wèi)生和便利性方面具有優(yōu)勢(shì)。⑤快速識(shí)別?，F(xiàn)代虹膜識(shí)別系統(tǒng)能夠在幾秒鐘內(nèi)完成識(shí)別過(guò)程，提供快速的用戶體驗(yàn)。=6\*GB3⑥可擴(kuò)展性。虹膜識(shí)別技術(shù)可以與其他生物識(shí)別技術(shù)（如指紋或面部識(shí)別）結(jié)合使用，提供多模態(tài)認(rèn)證，進(jìn)一步增強(qiáng)安全性。25.指紋總體特征是什么？包括哪些內(nèi)容？總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征。包括紋形、模式區(qū)、核心點(diǎn)、三角點(diǎn)和紋數(shù)等。26.什么指紋局部特征？局部特征是指指紋上節(jié)點(diǎn)的特征，這些具有某種特征的節(jié)點(diǎn)稱為細(xì)節(jié)特征或特征點(diǎn)。27.特征點(diǎn)的參數(shù)有哪些？特征點(diǎn)的參數(shù)包括：方向（節(jié)點(diǎn)可以朝著一定的方向）、曲率（描述紋路方向改變的速度）、位置（節(jié)點(diǎn)的位置通過(guò)x/y坐標(biāo)來(lái)描述，可以是絕對(duì)的，也可以是相對(duì)于三角點(diǎn)或特征點(diǎn)的）。28.指紋識(shí)別技術(shù)可分為哪兩類？指紋識(shí)別技術(shù)可分為驗(yàn)證和辨識(shí)。29.指紋圖像采集設(shè)備基本上基于哪三種技術(shù)基礎(chǔ)？指紋圖像采集設(shè)備基本上基于三種技術(shù)基礎(chǔ)：光學(xué)技術(shù)、半導(dǎo)體硅技術(shù)、超聲波技術(shù)。30.人臉識(shí)別技術(shù)原理主要是哪三大步驟？首先建立一個(gè)包含大批量人臉圖像的數(shù)據(jù)庫(kù)，其來(lái)源是自傳照片、身份證讀卡器、公安人臉比對(duì)接；其次通過(guò)各種方式來(lái)獲得當(dāng)前要進(jìn)行識(shí)別的目標(biāo)人臉圖像；然后將目標(biāo)人臉圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中既有的人臉圖像進(jìn)行比對(duì)和篩選。31.人臉識(shí)別技術(shù)的流程則主要包含哪些部分？人臉圖像的采集與檢測(cè)、人臉圖像的預(yù)處理、人臉圖像特征提取、人臉識(shí)別和活體鑒別。32.人臉檢測(cè)的主要指標(biāo)有哪些？①檢測(cè)率：識(shí)別正確的人臉/圖中所有的人臉。檢測(cè)率越高，檢測(cè)模型效果越好；②誤檢率：識(shí)別錯(cuò)誤的人臉/識(shí)別出來(lái)的人臉。誤檢率越低，檢測(cè)模型效果越好；③漏檢率：未識(shí)別出來(lái)的人臉/圖中所有的人臉。漏檢率越低，檢測(cè)模型效果越好；④速度：從采集圖像完成到人臉檢測(cè)完成的時(shí)間。時(shí)間越短，檢測(cè)模型效果越好。33.人臉檢測(cè)方法主要可分為哪三類？分別是基于膚色模型的檢測(cè)、基于邊緣特征的檢測(cè)、基于統(tǒng)計(jì)理論方法。34.說(shuō)明人臉圖像預(yù)處理的過(guò)程。（1）人臉對(duì)準(zhǔn)（得到人臉位置端正的圖像）；（2）人臉圖像的光線補(bǔ)償，灰度變換、直方圖均衡化、歸一化（取得尺寸一致，灰度取值范圍相同的標(biāo)準(zhǔn)化人臉圖像）；（3）幾何校正、中值濾波（圖片的平滑操作以消除噪聲）以及銳化等。35.提取是人臉識(shí)別系統(tǒng)可使用人臉圖像特征有哪些？人臉圖像特征提取是人臉識(shí)別系統(tǒng)可使用的特征通常分為視覺(jué)特征、像素統(tǒng)計(jì)特征、人臉圖像變換系數(shù)特征、人臉圖像代數(shù)特征等。

第三章習(xí)題與答案1．什么是通信？答：通信是將信息從發(fā)信者傳遞給在另一個(gè)時(shí)空點(diǎn)的收信者。2．通信系統(tǒng)一般由哪些組成部分？畫出通信系統(tǒng)的組成框圖。答：通信系統(tǒng)一般是由信源、發(fā)送設(shè)備、信道（或傳輸媒質(zhì)）、接收設(shè)備和信宿5部分組成的。發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信源信道接收設(shè)備信宿噪聲源（發(fā)送端）（接收端）3．畫出模擬通信系統(tǒng)組成框圖。調(diào)制器調(diào)制器信源信道解調(diào)器信宿噪聲源（發(fā)送端）（接收端）4．畫出數(shù)字通信系統(tǒng)的組成框圖并說(shuō)明主要部分的作用。5.什么是并行通信和串行通信？答：串行通信是數(shù)字序列以串行方式一個(gè)碼元接一個(gè)碼元地在一條信道上傳輸。并行通信是將代表信息的數(shù)字序列以成組的方式在兩條或兩條以上的并行信道上同時(shí)傳輸，6.什么是基帶通信和頻帶通信？答：在數(shù)字信號(hào)頻譜中，把直流（零頻）開始到能量集中的一段頻率范圍稱為基本頻帶，簡(jiǎn)稱為基帶。數(shù)字信號(hào)被稱為數(shù)字基帶信號(hào)，在信道中直接傳輸基帶信號(hào)就稱為基帶傳輸。頻帶傳輸就是先將基帶信號(hào)變換（調(diào)制）成便于在模擬信道中傳輸?shù)摹⒕哂休^高頻率范圍的模擬信號(hào)（稱為頻帶信號(hào)），再將這種頻帶信號(hào)在模擬信道中傳輸。7.什么是同步通信和異步通信？答：同步通信是發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)后，等接收方發(fā)回響應(yīng)以后才發(fā)下一個(gè)數(shù)據(jù)包的通信方式。異步通信是發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)后，不等接收方發(fā)回響應(yīng)，接著發(fā)送下個(gè)數(shù)據(jù)包的通信方式。8.說(shuō)明異步通信的工作原理。答：發(fā)送請(qǐng)求：異步通信的第一步是發(fā)送請(qǐng)求，請(qǐng)求可以是網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求、文件讀寫請(qǐng)求、數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求等。發(fā)送請(qǐng)求后，程序不會(huì)阻塞等待響應(yīng)，而是繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)。接收請(qǐng)求：接收請(qǐng)求的程序會(huì)將請(qǐng)求放入隊(duì)列中，等待處理。在處理請(qǐng)求之前，程序不會(huì)阻塞等待請(qǐng)求的到來(lái)。處理請(qǐng)求：處理請(qǐng)求的程序會(huì)從隊(duì)列中取出請(qǐng)求，并進(jìn)行處理。處理請(qǐng)求的過(guò)程可能需要一定的時(shí)間，但不會(huì)影響其他任務(wù)的執(zhí)行。發(fā)送響應(yīng)：處理請(qǐng)求完成后，程序會(huì)發(fā)送響應(yīng)。響應(yīng)可以是網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)、文件讀寫響應(yīng)、數(shù)據(jù)庫(kù)響應(yīng)等。發(fā)送響應(yīng)后，程序不會(huì)阻塞等待響應(yīng)的返回。接收響應(yīng)：接收響應(yīng)的程序會(huì)將響應(yīng)放入隊(duì)列中，等待處理。在處理響應(yīng)之前，程序不會(huì)阻塞等待響應(yīng)的到來(lái)。處理響應(yīng)：處理響應(yīng)的程序會(huì)從隊(duì)列中取出響應(yīng)，并進(jìn)行處理。處理響應(yīng)的過(guò)程可能需要一定的時(shí)間，但不會(huì)影響其他任務(wù)的執(zhí)行。9.同步通信和異步通信有什么區(qū)別？答：①同步通信要求接收端時(shí)鐘頻率和發(fā)送端時(shí)鐘頻率一致，發(fā)送端發(fā)送連續(xù)的比特流;異步通信時(shí)不要求接收端時(shí)鐘和發(fā)送端時(shí)鐘同步，發(fā)送端發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后，可經(jīng)過(guò)任意長(zhǎng)的時(shí)間間隔再發(fā)送下一個(gè)字節(jié)。②同步通信效率高;異步通信效率較低。③同步通信較復(fù)雜，雙方時(shí)鐘的允許誤差較小;異步通信簡(jiǎn)單，雙方時(shí)鐘可允許一定誤差。④同步通信可用于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn);異步通信只適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)。串行通信分為兩種類型：同步通信方式和異步通信方式。但一般多用異步通信方式，主要因?yàn)榻邮芎桶l(fā)送的時(shí)鐘是可以獨(dú)立的這樣有利于增加發(fā)送與接收的靈活性。10．簡(jiǎn)述移動(dòng)通信的特點(diǎn)。答：移動(dòng)通信屬于無(wú)線通信特點(diǎn)：電磁波傳播的路徑比較復(fù)雜。移動(dòng)通信是在強(qiáng)干擾環(huán)境下工作。移動(dòng)通信具有多普勒效應(yīng)。④用戶在經(jīng)常地移動(dòng)11．GSM移動(dòng)電話由哪些部分組成？答：

GSM移動(dòng)電話系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、操作維護(hù)中心（OMC）和移動(dòng)臺(tái)（MS）等四大部分組成，如圖所示。12．CDMA移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)是什么？答：

CDMA移動(dòng)通信主要特點(diǎn)：①系統(tǒng)容量高。②越區(qū)軟切換，切換的成功率高。③CDMA的保密性好。④CDMA手機(jī)符合環(huán)保的要求。⑤覆蓋范圍大。⑥CDMA的話音音質(zhì)好。⑦可提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。⑧CDMA系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)平滑過(guò)渡。13．說(shuō)明移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程。答：1G時(shí)代：只能語(yǔ)音傳輸。2G時(shí)代：手機(jī)能上網(wǎng)了。G時(shí)代：隨時(shí)隨地?zé)o線上網(wǎng)。4G時(shí)代：比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍。5G時(shí)代：萬(wàn)物互聯(lián)。14．5G關(guān)鍵技術(shù)有哪些？答：５Ｇ關(guān)鍵技術(shù)有：（1）高頻段傳輸（2）新型多天線傳輸（3）同時(shí)同頻全雙工（4）終端直通技術(shù)（D2D）（5）密集網(wǎng)絡(luò)（6）新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)15．什么是藍(lán)牙技術(shù)？藍(lán)牙技術(shù)有什么特點(diǎn)？答：藍(lán)牙是一種短距離的無(wú)線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代稱，藍(lán)牙的實(shí)質(zhì)內(nèi)容就是要建立通用的無(wú)線電空中接口及其控制軟件的公開標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)才技術(shù)的特點(diǎn)：(a)采用跳頻技術(shù)，抗信號(hào)衰落；(b)采用快跳頻和短分組技術(shù)，減少同頻干擾，保證傳輸?shù)目煽啃裕?c)采用前向糾錯(cuò)（FEC）編碼技術(shù)，減少遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)的隨機(jī)噪聲影響；(d)使用2.4GHz的ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，無(wú)需中請(qǐng)?jiān)S可證；(e)采用FM調(diào)制方式，降低設(shè)備的復(fù)雜性。16．簡(jiǎn)述藍(lán)牙技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及藍(lán)牙系統(tǒng)的功能單元。答：藍(lán)牙技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三大部分：底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用。藍(lán)牙系統(tǒng)一般有四個(gè)功能單元組成：①無(wú)線射頻單元：藍(lán)牙系統(tǒng)的天線發(fā)射功率符合FCC關(guān)于ISM波段的要求。由于采用擴(kuò)頻技術(shù)，發(fā)射功率可增加到100mW。系統(tǒng)的最大跳頻速率為1600跳／秒，在2.402GHz～2.480GHz之間，采用79個(gè)1MHz帶寬的頻點(diǎn)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通信距離為0.1～10m，如果增加發(fā)射功率，這一距離也可以達(dá)到100m。②連接控制單元：連接控制單元（即基帶）描述了數(shù)字信號(hào)處理的硬件部分--鏈路控制器，它實(shí)現(xiàn)了基帶協(xié)議和其他的底層連接規(guī)程。③鏈路管理：鏈路管理器（LM）軟件實(shí)現(xiàn)鏈路的建立、認(rèn)證及鏈路配置等。鏈路管理器可發(fā)現(xiàn)其他的鏈路管理器，并通過(guò)連接管理協(xié)議（LMP）建立通信聯(lián)系，LM利用鏈路控制器（LC）提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)上述功能。④軟件結(jié)構(gòu)：藍(lán)牙的軟件體系是一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)，不與任何操作系統(tǒng)捆綁；適用于幾種不同商用操作系統(tǒng)的藍(lán)牙規(guī)范正在完善中。17．ZigBee研究的內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是什么？答：采用Atmel公司的2.4GHz的ZigBee收發(fā)芯片AT86RF230和AVR單片機(jī)Mega1281來(lái)構(gòu)建無(wú)線通信功能模塊，期望對(duì)ZigBee系統(tǒng)的工作原理、基本協(xié)議有深入的分析和應(yīng)用創(chuàng)新。所要實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)有：①低功耗、高性能的模塊電路設(shè)計(jì)。②ZigBee協(xié)議棧的設(shè)計(jì)。③CSMA/CA算法的實(shí)現(xiàn)。④網(wǎng)絡(luò)路由算法的實(shí)現(xiàn)。18．簡(jiǎn)述ZigBee技術(shù)體系結(jié)構(gòu)及ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。答：在ZigBee技術(shù)主要分為以下四層:應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層，媒體接入控制層、物理層組成，如圖所示。更高層（網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用層）更高層（網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用層）IEEE802.2typeel類型的LLC標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)相關(guān)匯聚子層（SSCS）其他LLCIEEE802.15.4MAC層IEEE802.15.42400MHz物理層IEEE802.15.4869/915MHz物理層ZigBee聯(lián)盟v1.0協(xié)議IEEE802.15.4ZigBee平臺(tái)的基本架構(gòu)ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和對(duì)等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。17．UWB的技術(shù)有什么特點(diǎn)？答：UWB的技術(shù)特點(diǎn)：①傳輸速率高，空間容量大。②適合短距離通信。③具有良好的共存性和保密性。④多徑分辨能力強(qiáng)，定位精度高。⑤體積小、功耗低。18．UWB的調(diào)制技術(shù)有哪些？答：UWB調(diào)制技術(shù)：(a)脈位調(diào)制(PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。(b)脈幅調(diào)制有兩種方式：開關(guān)鍵控(OOK)和二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)。前者可以采用非相干檢測(cè)降低接收機(jī)復(fù)雜度，而后者采用相干檢測(cè)可以更好地保證傳輸可靠性。(c)波形調(diào)制是結(jié)合Hermite脈沖等多正交波形提出的調(diào)制方式。在這種調(diào)制方式中，采用M個(gè)相互正交的等能量脈沖波形攜帶數(shù)據(jù)信息，每個(gè)脈沖波形與一個(gè)M進(jìn)制數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)應(yīng)。在接收端，利用M個(gè)并行的相關(guān)器進(jìn)行信號(hào)接收，利用最大似然檢測(cè)完成數(shù)據(jù)恢復(fù)。(d)正交多載波調(diào)制，在OFDM系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)符號(hào)被調(diào)制在并行的多個(gè)正交子載波上傳輸，數(shù)據(jù)調(diào)制/解調(diào)采用快速傅里葉變換/逆快速傅里葉變換(FFT/IFFT)實(shí)現(xiàn)。19．NB-IoT有哪些特點(diǎn)？答：相對(duì)于傳統(tǒng)的藍(lán)牙、Wi-Fi等技術(shù)，NB-IOT技術(shù)具有覆蓋廣、大（海量）連接、功耗更小、成本更低等特點(diǎn)。20．NB-IoT網(wǎng)絡(luò)有哪些部署方式？各有什么特點(diǎn)？答：NB-IoT可以在不同的無(wú)線頻帶上進(jìn)行部署，分為三種情況：獨(dú)立部署(Standalone)、保護(hù)帶部署(Guardband)、帶內(nèi)部署(Inband)。（１）獨(dú)立部署(Standalone)Standalone模式是利用獨(dú)立的新頻帶或空閑頻段進(jìn)行部署，也就是將NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署在2G頻譜寫或其它離散頻譜。利用現(xiàn)網(wǎng)的空閑功新的頻譜，不與現(xiàn)行LTE網(wǎng)絡(luò)形成干擾。頻譜系統(tǒng)帶寬為200kHz。NB-IoT載波的中心頻率是100kHz的整數(shù)倍。（２）保護(hù)帶部署(Guardband)Guardband模式是將NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署在LTE系統(tǒng)頻率邊緣的保護(hù)頻段，使用較弱的信號(hào)強(qiáng)度，可以最大化地利用頻譜資源?？梢栽?MHz、10MHz、15MHz、20MHz的LTE系統(tǒng)帶寬下部署。NB-IoT載波的中心頻率和信道柵格之間會(huì)有偏差，偏差為±7.5kHz、±2.5kHz。（３）帶內(nèi)部署(Inband)Inband模式是將NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署在LTE帶內(nèi)的一個(gè)PRB資源，作為NB-IoT的工作載波?？梢栽?MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz的LTE系統(tǒng)帶寬下部署。NB-IoT載波的中心頻率和信道柵格之間會(huì)有偏差，偏差為±7.5kHz、±2.5kHz。21．NB-IoT有哪兩種“省電”模式？各有什么特點(diǎn)？?jī)煞N“省電”模式為：PSM（powersavingmode，省電模式）和eDRX（ExtendedDiscontinuousReception，擴(kuò)展的不連續(xù)接收）（１）PSM模式在PSM模式下，終端設(shè)備的通信模塊進(jìn)入空閑狀態(tài)一段時(shí)間后，會(huì)關(guān)閉其信號(hào)的收發(fā)以及接入層的相關(guān)功能。當(dāng)設(shè)備處于這種局部關(guān)機(jī)狀態(tài)的時(shí)候，即進(jìn)入了省電模式-PSM。終端以此可以減少通信元器件（天線、射頻等）的能源消耗。（２）eDRX模式在PSM模式下，網(wǎng)絡(luò)只能在每個(gè)TAU最開始的時(shí)間段內(nèi)尋呼到終端（在連接狀態(tài)后的空閑狀態(tài)進(jìn)行尋呼）。eDRX模式的運(yùn)行不同于PSM模式，它引入了eDRX機(jī)制，提升了業(yè)務(wù)下行的可達(dá)（DRX(DiscontinuousReception)，即不連續(xù)接收。eDRX就是擴(kuò)展的不連續(xù)接收。）eDRX模式，在一個(gè)TAU周期內(nèi)，包含有多個(gè)eDRX周期，以便于網(wǎng)絡(luò)更實(shí)時(shí)性地向其建立通信連接（尋呼）。eDRX的一個(gè)TAU包含一個(gè)連接狀態(tài)周期和一個(gè)空閑狀態(tài)周期，空閑狀態(tài)周期中則包含了多個(gè)eDRX尋呼周期，每個(gè)eDRX尋呼周期又包含了一個(gè)PTW周期和一個(gè)PSM周期。PTW和PSM的狀態(tài)會(huì)周期性地交替出現(xiàn)在一個(gè)TAU中，使得終端能夠間歇性地處于待機(jī)的狀態(tài)，等待網(wǎng)絡(luò)對(duì)其的呼叫。22．NB-IoT主要技術(shù)有哪些？答：NB-IoT可以在不同的無(wú)線頻帶上有獨(dú)立部署(Standalone)、保護(hù)帶部署(Guardband)、帶內(nèi)部署(Inband)三種部署。為了增強(qiáng)信號(hào)覆蓋，在NB-IoT的下行無(wú)線信道上，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過(guò)重復(fù)向終端發(fā)送控制、業(yè)務(wù)消息（“重傳機(jī)制”），再由終端對(duì)重復(fù)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，來(lái)提高數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量。兩種“省電”模式為：PSM（powersavingmode，省電模式）、eDRX（ExtendedDiscontinuousReception，擴(kuò)展的不連續(xù)接收），實(shí)現(xiàn)低功耗。NB-IoT采用半雙工的通信方式，終端不能夠同時(shí)發(fā)送或接受信號(hào)數(shù)據(jù)，相對(duì)全雙工方式的終端，減少了元器件的配置，節(jié)省了成本。NB-IoT對(duì)業(yè)務(wù)時(shí)延不敏感，可以設(shè)計(jì)更多的用戶接入，保存更多的用戶上下文。NB-IoT下行物理層信道是基于傳統(tǒng)的正交頻分多址接入(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，OFDMA)方式。NB-IoT上行物理層信道的多址接入技術(shù)采用單載波頻分多址接入(Single-CarrierFrequencyDivisonMultipleAccess,SC-FDMA)。NB-IoT沿用LTE系統(tǒng)定義的頻段號(hào)，NB-IoTRel-13指定了14個(gè)工作頻段。一個(gè)NB-IoT載波，在頻域上占用180kHz傳輸帶寬。NB-IoTRel-13僅支持FDD幀結(jié)構(gòu)類型，不支持TDD幀結(jié)構(gòu)類型。NB-IoT下行物理信道，使用的調(diào)制解調(diào)方式是正交相位位移鍵控(QuadraturePhaseShiftKeying，QPSK)?；诙噍d波配置，系統(tǒng)可以在一個(gè)小區(qū)里同時(shí)提供多個(gè)載波服務(wù)，因此，NB-IoT的載波可以分為兩類：提供NPSS、NSSS與承載NPBCH和系統(tǒng)信息的載波稱為AnchorCarrier，其余的載波則稱為Non-AnchorCarrier。23．NB-IoT整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為哪些部分？說(shuō)明各部分的作用。答：NB-IoT整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為5部分：終端、無(wú)線網(wǎng)側(cè)、核心網(wǎng)側(cè)（EPC）、物聯(lián)網(wǎng)支撐平臺(tái)及應(yīng)用服務(wù)器。（1）NB-IoT終端主要是通過(guò)空口連接到基站。終端側(cè)主要包含行業(yè)終端與NB-IoT模塊。行業(yè)終端包括：芯片、模組、傳感器接口、終端等；NB-IoT模塊包括無(wú)線傳輸接口、軟SIM裝置、傳感器接口等。（2）無(wú)線網(wǎng)側(cè)：包括兩種組網(wǎng)方式，一種是SingleRAN(SingleRadioAccessNetwork，整體式無(wú)線接入網(wǎng))，其中包括2G

、3G、4G以及NB-IoT無(wú)線網(wǎng)；另一種是NB-IoT新建。主要承擔(dān)空口接入處理，小區(qū)管理等相關(guān)功能，并通過(guò)S1-lite接口與IoT核心網(wǎng)進(jìn)行連接，將非接入層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給高層網(wǎng)元處理。（3）核心網(wǎng)側(cè)：網(wǎng)元包括兩種組網(wǎng)方式，一種是整體式的演進(jìn)分組核心網(wǎng)(EvolvedPacketC數(shù)據(jù)傳輸方式，ore,EPC)網(wǎng)元，包括2G、3G、4G核心網(wǎng)；另外一種是物聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)。核心網(wǎng)側(cè)通過(guò)IoTEPC網(wǎng)元，以及GSM、UITRAN、LTE共用的EPC，來(lái)支持NB-IoT和eMTC用戶接入。（4）物聯(lián)網(wǎng)支撐平臺(tái)：匯聚從各種接入網(wǎng)得到的IoT數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同類型轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用器進(jìn)行處理。包括HLR(HomeLocationRegister,歸屬位置寄存器）、PCRF（PolicyControlandChargingRulesFunction,策略控制和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能單元)、M2M(MachinetoMachine，物聯(lián)網(wǎng))平臺(tái)。（5）應(yīng)用服務(wù)器：是IoT數(shù)據(jù)的最終匯聚點(diǎn)，根據(jù)客戶的需求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等操作。24．NB-IoT的核心網(wǎng)絡(luò)定義了哪幾種優(yōu)化方案？答：在NB-IoT的核心網(wǎng)絡(luò)（EPC-EvolvedPacketCore，即4G核心網(wǎng)）中，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的需求特性，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（CIoT）定義了兩種優(yōu)化方案：一種方案是CIoTEPS用戶面功能優(yōu)化（UserPlaneCIoTEPSoptimisation），另一種方案是CIoTEPS控制面功能優(yōu)化（ControlPlaneCIoTEPSoptimisation）。

第4章習(xí)題與答案1、什么是中間件？中間件有什么特點(diǎn)？答：中間件是位于平臺(tái)和應(yīng)用之間的具有標(biāo)準(zhǔn)程序接口和協(xié)議的通信服務(wù)。他們可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實(shí)現(xiàn)來(lái)滿足不同操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)需求。中間件有如下特點(diǎn)：①標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和接口。②分布計(jì)算，提供網(wǎng)絡(luò)、硬件和操作系統(tǒng)的透明性。③滿足大量的應(yīng)用需要。④能運(yùn)行于多種硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)上。2、簡(jiǎn)述中間件的工作原理及分類。答：中間件的工作原理：應(yīng)用程序需要從網(wǎng)絡(luò)中的某地獲取數(shù)據(jù)服務(wù)，而這些數(shù)據(jù)服務(wù)則可能處于任何可能的數(shù)據(jù)庫(kù)中，且操作系統(tǒng)有不確定性。中間件則負(fù)責(zé)接收應(yīng)用程序指令，完成在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)服務(wù)搜尋過(guò)程，查詢完成后將結(jié)果傳輸回應(yīng)用程序。中間件大致分為以下幾類。①數(shù)據(jù)訪問(wèn)中間件(DataAeeessMiddleware)數(shù)據(jù)訪問(wèn)中間件在系統(tǒng)中建立數(shù)據(jù)應(yīng)用資源互操作模式，能夠?qū)崿F(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的數(shù)據(jù)連接或者文件系統(tǒng)連接，方便了網(wǎng)絡(luò)中的虛擬緩存提取、解壓、格式轉(zhuǎn)換。②遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用中間件(RPC)是通過(guò)發(fā)送命令到遠(yuǎn)程的應(yīng)用程序，待完成遠(yuǎn)程處理后，將信息返回的中間件，它在C/S計(jì)算方面比數(shù)據(jù)訪問(wèn)中間件更進(jìn)一步。③面向消息中間件(MessageOrientedMiddleware，MoM)是指利用高效可靠的消息傳遞機(jī)制進(jìn)行平臺(tái)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)交流，并給予數(shù)據(jù)通信進(jìn)行分布式的集成。通過(guò)提供消息排隊(duì)和消息傳遞模型，它可在分布式環(huán)境下擴(kuò)展進(jìn)程間的通信，并支持多通信協(xié)議、應(yīng)用程序、語(yǔ)言、硬件和軟件平臺(tái)。目前比較流行的MoM產(chǎn)品有Oracle的BEAMessageQ，IBM公司的MQSeries等。④面向?qū)ο笾虚g件(ObjectOrientedMiddleware)提供一種通信機(jī)制，透明地在異構(gòu)的分布式計(jì)算環(huán)境中傳遞對(duì)象請(qǐng)求，這些對(duì)象可以位于本地或者遠(yuǎn)程機(jī)器上，它是對(duì)象技術(shù)和分布式計(jì)算發(fā)展的產(chǎn)物。⑤事務(wù)處理中間件(TPM)是針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下分布式應(yīng)用的速度和可靠性要求而實(shí)現(xiàn)的，是在分布、異構(gòu)環(huán)境下提供保證交易完整性和數(shù)據(jù)完整性的一種環(huán)境平臺(tái)。程序員可以使用它提供的一個(gè)事務(wù)處理的API編寫高速可靠的分布式應(yīng)用程序和基于事務(wù)處理的應(yīng)用程序。⑥網(wǎng)絡(luò)中間件是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，包括網(wǎng)管、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、虛擬緩沖、虛擬社區(qū)等。⑦終端仿真--屏幕轉(zhuǎn)換中間件實(shí)現(xiàn)了客戶機(jī)圖形用戶接口與己有的字符接口方式的服務(wù)器應(yīng)用程序間的互操作。3、簡(jiǎn)述RFID中間件的功能和作用。答：RFID中間件應(yīng)功能和作用：①數(shù)據(jù)的讀出和寫入。RFID中間件應(yīng)提供統(tǒng)一的API，完成數(shù)據(jù)的讀出和寫入工作。②數(shù)據(jù)的過(guò)濾和聚合。閱讀器不斷從標(biāo)簽讀取大量未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)用系統(tǒng)并不需要大量重復(fù)的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)去重和過(guò)濾。③RFID數(shù)據(jù)的分發(fā)。RFID設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)，并不一定只由某一應(yīng)用程序使用，每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可能需要數(shù)據(jù)的不同聚合，中間件應(yīng)能夠?qū)?shù)據(jù)整理后發(fā)送到相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)分發(fā)還應(yīng)支持分發(fā)時(shí)間的定制。④數(shù)據(jù)安全。因?yàn)殡娮訕?biāo)簽上存儲(chǔ)著商品信息，RFID中間件應(yīng)考慮到保護(hù)商業(yè)信息的必要性，依法安全的進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理。4、簡(jiǎn)述狹義的云計(jì)算和廣義的云計(jì)算。答：狹義的云計(jì)算指的是廠商通過(guò)分布式計(jì)算和虛擬化技術(shù)搭建數(shù)據(jù)中心或超級(jí)計(jì)算機(jī)，以免費(fèi)或按需租用方式向技術(shù)開發(fā)者或者企業(yè)客戶提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析以及科學(xué)計(jì)算等服務(wù)，比如亞馬遜數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)出租生意。廣義的云計(jì)算指廠商通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群，向各種不同類型客戶提供在線軟件服務(wù)、硬件租借、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算分析等不同類型的服務(wù)。廣義的云計(jì)算包括了更多的廠商和服務(wù)類型，例如國(guó)內(nèi)用友、金蝶等管理軟件廠商推出的在線財(cái)務(wù)軟件，谷歌發(fā)布的Google應(yīng)用程序套裝等。5、簡(jiǎn)述云計(jì)算的核心技術(shù)。答：云計(jì)算的核心技術(shù)。（1）編程模型：云計(jì)算中的編程模型對(duì)編程人員來(lái)說(shuō)非常重要，為了能讓用戶輕松的使用云計(jì)算帶來(lái)的服務(wù)和利用編程模型可以輕松的編寫可以并發(fā)執(zhí)行的程序。云計(jì)算系統(tǒng)的編程模型應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，而且保證后臺(tái)復(fù)雜的并發(fā)執(zhí)行和任務(wù)調(diào)度對(duì)編程人員透明。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)：云計(jì)算采用了分布式存儲(chǔ)的方式來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的高可用性、高伸縮性。通過(guò)采用冗余存儲(chǔ)的方式來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性，即同一份數(shù)據(jù)會(huì)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)保存副本。另外，為了保證大量用戶并行的使用云計(jì)算服務(wù)，同時(shí)滿足大量的用戶需求，云計(jì)算中的存儲(chǔ)技術(shù)必須具有高吞吐率和高傳輸率的特點(diǎn)。（3）數(shù)據(jù)管理技術(shù)：云計(jì)算系統(tǒng)是針對(duì)超大數(shù)據(jù)量進(jìn)行處理、分析，從而為用戶提供高效的服務(wù)。因此，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須能夠高效的管理這些大數(shù)據(jù)集，并且能夠在這些超大規(guī)模數(shù)據(jù)中查詢特定的數(shù)據(jù)，也是數(shù)據(jù)管理技術(shù)所必須解決的問(wèn)題。（4）虛擬化技術(shù)：云計(jì)算平臺(tái)利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件資源的虛擬化管理、調(diào)度以及應(yīng)用。虛擬化技術(shù)是指實(shí)現(xiàn)虛擬化的具體的技術(shù)性手段和方法的集合性概念。在云計(jì)算中利用虛擬化技術(shù)可以大大降低維護(hù)成本和提高資源的利用率。（5）云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)：云計(jì)算系統(tǒng)的平臺(tái)管理技術(shù)能夠使大量的服務(wù)器協(xié)同工作，方便的進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開通，快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障，通過(guò)自動(dòng)化、智能化的手段實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)營(yíng)。6、簡(jiǎn)述幾種典型云計(jì)算平臺(tái)。答：（1）微軟的云計(jì)算平臺(tái)。2008年10月，微軟推出了名為“AzureServicesPlatform”的云計(jì)算平臺(tái)。如圖4.6所示，微軟的AzureServicesPlatform由2個(gè)層次組成。底層是WindowsAzure，WindowsAzure的主要目標(biāo)是為開發(fā)者提供一個(gè)平臺(tái)，幫助開發(fā)可運(yùn)行在云服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、Web和PC上的應(yīng)用程序。上層AzureServicesPlatform包括了以下主要組件：windowsAzure；MicrosoftSQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，Microsoft.Net服務(wù)；用于分享、儲(chǔ)存和同步文件的Live服務(wù)；針對(duì)商業(yè)應(yīng)用的MicrosoftsharePoint和MicrosoftDynamicsCRM服務(wù)。（2）IBM“藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)：2007年，IBM在中國(guó)上海推出了“藍(lán)云(BlueCloud)”計(jì)劃。IBM發(fā)布的“藍(lán)云”計(jì)劃，能夠幫助用戶進(jìn)行云計(jì)算環(huán)境的搭建。對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行整合，通過(guò)虛擬化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，構(gòu)建企業(yè)自己擁有的云計(jì)算中心，實(shí)現(xiàn)企業(yè)硬件資源和軟件資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一備份，打破應(yīng)用對(duì)資源的獨(dú)占，從而幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)云計(jì)算理念。（3）Amazon的彈性計(jì)算云：Amazon是互聯(lián)網(wǎng)上最大的在線零售商，為了應(yīng)付交易高峰，不得不購(gòu)買了大量的服務(wù)器。而在大多數(shù)時(shí)間，大部分服務(wù)器閑置，造成了很大的浪費(fèi)，為了合理利用空閑服務(wù)器，Amazon建立了自己的云計(jì)算平臺(tái)彈性計(jì)算云EC2（elasticcomputecloud），并且是第一家將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)出售的公司。（4）百度的框計(jì)算：2009年8月18日，主題為“從你開始，創(chuàng)新世界”的百度技術(shù)創(chuàng)新大會(huì)上，百度發(fā)布了“框計(jì)算(BoxComputing)”平臺(tái)的理念和構(gòu)想。7、云計(jì)算的主要服務(wù)形式有哪些？答：云計(jì)算的主要服務(wù)形式有：（1）軟件即服務(wù)(SaaS)：SaaS服務(wù)提供商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，用戶根據(jù)需求通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向廠商訂購(gòu)應(yīng)用軟件服務(wù)，服務(wù)提供商根據(jù)客戶所定軟件的數(shù)量、時(shí)間的長(zhǎng)短等因素收費(fèi)，并且通過(guò)瀏覽器向客戶提供軟件的模式。（2）平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)：把開發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)來(lái)提供。這是一種分布式平臺(tái)服務(wù)，廠商提供開發(fā)環(huán)境、服務(wù)器平臺(tái)、硬件資源等服務(wù)給客戶，用戶在其平臺(tái)基礎(chǔ)上定制開發(fā)自己的應(yīng)用程序并通過(guò)其服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)傳遞給其他客戶。PaaS能夠給企業(yè)或個(gè)人提供研發(fā)的中間件平臺(tái)，提供應(yīng)用程序開發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器、試驗(yàn)、托管及應(yīng)用服務(wù)。（3）基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)：IaaS即把廠商的由多臺(tái)服務(wù)器組成的“云端”基礎(chǔ)設(shè)施，作為計(jì)量服務(wù)提供給客戶。它將內(nèi)存、I/O設(shè)備、存儲(chǔ)和計(jì)算能力整合成一個(gè)虛擬的資源池為整個(gè)業(yè)界提供所需要的存儲(chǔ)資源和虛擬化服務(wù)器等服務(wù)。這是一種托管型硬件方式，用戶付費(fèi)使用廠商的硬件設(shè)施。例如AmazonWeb服務(wù)（AWS），IBM的BlueCloud等均是將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)出租。8、說(shuō)明M2M的廣義和狹義兩種定義。答：廣義上包括Machine.to.Machine、Man.to.Machine以及Machine.to.Man?？傊?，是人與各種遠(yuǎn)程設(shè)備之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信。狹義上的M2M是Machine.to.Machine的簡(jiǎn)稱．指一方或雙方是機(jī)器且機(jī)器通過(guò)程序控制，能自動(dòng)完成整個(gè)通信過(guò)程的通信形式。9、M2M的哪些特點(diǎn)？答：M2M的特點(diǎn)。(a)M2M仍處于起步階段：全球M2M雖已有一定的發(fā)展．但從整體發(fā)展來(lái)看，目前仍處于導(dǎo)入期的后期，商業(yè)模式處于摸索階段，產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)是行業(yè)市場(chǎng)的開拓，在M2M推進(jìn)中傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商占據(jù)主導(dǎo)地位．是主要推動(dòng)者。(b)歐美地區(qū)產(chǎn)業(yè)成熟，日韓市場(chǎng)應(yīng)用較好。(c)車輛信息通信和自動(dòng)抄表是主要業(yè)務(wù)。M2M在美洲地區(qū)最主要的應(yīng)用是汽車信息通信、遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表。(d)商業(yè)模式集中。商業(yè)模式基本集中在4種方式，通道型、合作型、自營(yíng)型、定制型。通道型只是單純的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)；合作型是運(yùn)營(yíng)商在一些應(yīng)用領(lǐng)域挑選系統(tǒng)集成商的合作伙伴，由系統(tǒng)集成商開發(fā)業(yè)務(wù)和售后服務(wù)，而電信運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)檢驗(yàn)業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上的運(yùn)行情況，并且代表系統(tǒng)集成商進(jìn)行業(yè)務(wù)推廣以及計(jì)費(fèi)收費(fèi)；自營(yíng)型是運(yùn)營(yíng)商自行開發(fā)業(yè)務(wù)，直接提供給客戶的方式；定制型運(yùn)營(yíng)商根據(jù)客戶的具體需求而特殊制定M2M業(yè)務(wù)。10、簡(jiǎn)述M2M的系統(tǒng)架構(gòu)。答：M2M體系主要包括M2M終端、承載網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)四個(gè)部分。11、簡(jiǎn)述M2M的支撐技術(shù)。答：M2M涉及到5個(gè)重要的技術(shù)部分：機(jī)器、M2M硬件、通信網(wǎng)絡(luò)、中間件、應(yīng)用。1）智能化機(jī)器。實(shí)現(xiàn)M2M的第一步就是從機(jī)器/設(shè)備中獲得數(shù)據(jù)，然后把它們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。使機(jī)器“開口說(shuō)話”（talk），讓機(jī)器具備信息感知、信息加工（計(jì)算能力）、無(wú)線通信能力。使機(jī)器具備“說(shuō)話”能力的基本方法有兩種：生產(chǎn)設(shè)備的時(shí)候嵌入M2M硬件；對(duì)已有機(jī)器進(jìn)行改裝，使其具備通信/聯(lián)網(wǎng)能力。2）M2M硬件。M2M硬件是使機(jī)器獲得遠(yuǎn)程通信和聯(lián)網(wǎng)能力的部件。主要進(jìn)行信息的提取，從各種機(jī)器/設(shè)備那里獲取數(shù)據(jù)，并傳送到通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在的M2M硬件共分為五種：（a）嵌入式硬件；（b）可組裝硬件；（c）調(diào)制解調(diào)器（Modem）；（d）傳感器；（e）識(shí)別標(biāo)識(shí)（LocationTags）。3）通信網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)M2M技術(shù)框架中處于核心地位，包括：廣域網(wǎng)（無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、Internet、公眾電話網(wǎng)）、局域網(wǎng)（以太網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)WLAN、Bluetooth）、個(gè)域網(wǎng)（ZigBee、傳感器網(wǎng)絡(luò)）。在M2M技術(shù)框架中的通信網(wǎng)絡(luò)中，有兩個(gè)主要參與者，他們是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)集成商。4）中間件。中間件包括兩部分：M2M網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)收集/集成部件。網(wǎng)關(guān)是M2M系統(tǒng)中的“翻譯員”，它獲取來(lái)自通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給信息處理系統(tǒng)。主要的功能是完成不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。典型產(chǎn)品如Nokia的M2M網(wǎng)關(guān)。數(shù)據(jù)收集/集成部件是為了將數(shù)據(jù)變成有價(jià)值的信息。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行不同加工和處理，并將結(jié)果呈現(xiàn)給需要這些信息的觀察者和決策者。5）應(yīng)用。數(shù)據(jù)進(jìn)行不同加工和處理，并將結(jié)果呈現(xiàn)給需要這些信息的觀察者和決策者。這些中間件包括：數(shù)據(jù)分析和商業(yè)智能部件，異常情況報(bào)告和工作流程部件，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和存儲(chǔ)部件等。12、M2M有哪些應(yīng)用？答：按功能類別分可以分為定位服務(wù)、無(wú)線POS、智能測(cè)量、資產(chǎn)管理和智能服務(wù)5類。1）定位服務(wù)。定位服務(wù)主要應(yīng)用于車輛管理、導(dǎo)航、運(yùn)輸管理與人員跟蹤方面，并可廣泛應(yīng)用于公交、長(zhǎng)途巴士、貨運(yùn)車輛、出租車、巡查人員的管理。2）無(wú)線POS。無(wú)線POS主要用于無(wú)線收款機(jī)、專用型付費(fèi)終端，如公用事業(yè)支付終端、彩票機(jī)等。3）智能測(cè)量。這是M2M比較典型的應(yīng)用，主要用于公用設(shè)施監(jiān)測(cè)、安全管理與油田的遙測(cè)、遠(yuǎn)程抄表等。4）資產(chǎn)管理。資產(chǎn)管理主要用于集裝箱跟蹤、物流管理、自動(dòng)售貨機(jī)管理、重型機(jī)械管理等。5）智能服務(wù)。智能服務(wù)包括遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。中國(guó)移動(dòng)是中國(guó)最大的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商。在M2M領(lǐng)域是國(guó)內(nèi)的領(lǐng)頭羊。目前，中國(guó)移動(dòng)的M2M業(yè)務(wù)產(chǎn)品有神州車管家、電梯運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、企業(yè)安防監(jiān)控管理系統(tǒng)、航標(biāo)遙測(cè)遙控管理系統(tǒng)、路燈監(jiān)控系統(tǒng)、危險(xiǎn)源集中監(jiān)控系統(tǒng)等，主要業(yè)務(wù)集中在電力、交通、制造、金融等行業(yè)。中國(guó)電信自2008年底獲得C網(wǎng)牌照，在M2M領(lǐng)域后來(lái)居上，充分利用即有資源，目前在全國(guó)開始向車輛監(jiān)控、水電抄表、無(wú)線POS、遠(yuǎn)程無(wú)人彩票銷售、油田監(jiān)控等行業(yè)推廣業(yè)務(wù)。13.數(shù)據(jù)庫(kù)具有哪些主要特點(diǎn)?答：(1)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)共享包含所有用戶可同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，也包括用戶可以用各種方式通過(guò)接口使用數(shù)據(jù)庫(kù)，并提供數(shù)據(jù)共享。(2)減少數(shù)據(jù)的冗余度。同文件系統(tǒng)相比，由于數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，從而避免了用戶各自建立應(yīng)用文件。減少了大量重復(fù)數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)冗余，維護(hù)了數(shù)據(jù)的一致性。(3)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。數(shù)據(jù)的獨(dú)立性包括數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序相互獨(dú)立，也包括數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)的變化不影響數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。(4)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中控制。文件管理方式中，數(shù)據(jù)處于一種分散的狀態(tài)，不同的用戶或同一用戶在不同處理中其文件之間毫無(wú)關(guān)系。利用數(shù)據(jù)庫(kù)可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中控制和管理，并通過(guò)數(shù)據(jù)模型表示各種數(shù)據(jù)的組織以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。(5)數(shù)據(jù)一致性和可維護(hù)性，以確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。主要包括：①安全性控制：以防止數(shù)據(jù)丟失、錯(cuò)誤更新和越權(quán)使用；②完整性控制：保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性；③并發(fā)控制：使在同一時(shí)間周期內(nèi)，允許對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)多路存取，又能防止用戶之間的不正常交互作用；④故障的發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)：由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供一套方法，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和修復(fù)故障，從而防止數(shù)據(jù)被破壞。14.什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?所謂數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)的組織形式或數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。如果用D表示數(shù)據(jù)，用R表示數(shù)據(jù)對(duì)象之間存在的關(guān)系集合，則將DS=(D，R)稱為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。15.什么是區(qū)塊鏈？區(qū)塊鏈有哪些特點(diǎn)？答：狹義來(lái)講，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義來(lái)講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來(lái)生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來(lái)編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式。16.按照開放程度，區(qū)塊鏈可以劃分為哪三個(gè)類型？分別說(shuō)明其特點(diǎn)。答：按照開放程度，區(qū)塊鏈可以劃分出的三個(gè)類型：公有區(qū)塊鏈、聯(lián)盟區(qū)塊鏈、私有區(qū)塊鏈。公有區(qū)塊鏈的特點(diǎn)：代碼開源。完全去中心化。開發(fā)去中心化應(yīng)用。聯(lián)盟區(qū)塊鏈的特點(diǎn)：采用多中心化?？陕?lián)合有多公司的行業(yè)。能夠繼承中心化的優(yōu)點(diǎn)，易進(jìn)行控制權(quán)限設(shè)定。具有更高的可擴(kuò)展性。私有區(qū)塊鏈的特點(diǎn)：可修改規(guī)則。更快速，效率高。隱私保護(hù)。17.區(qū)塊鏈系統(tǒng)由哪些組成？畫出其組成框圖。答：一般說(shuō)來(lái)，區(qū)塊鏈系統(tǒng)由自下而上的數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層和應(yīng)用層組成。18.什么是邊緣計(jì)算？答：邊緣計(jì)算是指一種在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式，其對(duì)數(shù)據(jù)的處理主要包括兩部分：其一是下行的云服務(wù)，其二是上行的萬(wàn)物互聯(lián)服務(wù)。19.傳統(tǒng)云計(jì)算模型下的范式并說(shuō)明其原理。答：傳統(tǒng)云計(jì)算模型下的范式如圖左側(cè)是服務(wù)提供者來(lái)提供數(shù)據(jù)，上傳到云中心，終端客戶發(fā)送請(qǐng)求到云中心，云中心響應(yīng)相關(guān)請(qǐng)求并發(fā)送數(shù)據(jù)給終端客戶。終端客戶始終是消費(fèi)者的角色。數(shù)據(jù)制造者生成原始數(shù)據(jù)并傳到云端，數(shù)據(jù)消費(fèi)者向云端發(fā)送請(qǐng)求然后使用數(shù)據(jù)。20.畫出邊緣計(jì)算范式并說(shuō)明其原理。答：邊緣計(jì)算范式如圖。邊緣結(jié)點(diǎn)（包括智能家電、手機(jī)、平板等）產(chǎn)生數(shù)據(jù)，上傳到云中心，服務(wù)提供商也產(chǎn)生數(shù)據(jù)上傳到云中心。邊緣結(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求到云中心，云中心返還相關(guān)數(shù)據(jù)給邊緣結(jié)點(diǎn)。邊緣計(jì)算是雙向計(jì)算流。在邊緣計(jì)算范式中，物不僅僅是數(shù)據(jù)消費(fèi)者，還是數(shù)據(jù)制造者。在網(wǎng)絡(luò)邊緣，物不僅可以向云端請(qǐng)求服務(wù)及內(nèi)容，還可以進(jìn)行計(jì)算任務(wù)。邊緣可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存貯，緩存和處理，同時(shí)將云端服務(wù)和請(qǐng)求發(fā)給用戶。為此需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)，滿足安全性，可靠性及隱私保護(hù)的需求。21.分布式計(jì)算技術(shù)主要包括哪些技術(shù)？答：分布式計(jì)算技術(shù)主要包括中間件技術(shù)、網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)、移動(dòng)Agent技術(shù)、P2P技術(shù)及WebService技術(shù)等。22.邊緣計(jì)算包含哪些關(guān)鍵技術(shù)？答：邊緣計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、安全、輕量級(jí)函數(shù)庫(kù)和內(nèi)核、邊緣計(jì)算編程模型23.畫出邊緣計(jì)算的通用架構(gòu)關(guān)說(shuō)明其組成部分的功能。答：（1）終端層：終端層由各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如傳感器、RFID標(biāo)簽、攝像頭、智能手機(jī)等）組成，主要完成收集原始數(shù)據(jù)并上報(bào)的功能。（2）邊緣計(jì)算層：邊緣計(jì)算層是由網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，廣泛分布在終端設(shè)備與計(jì)算中心之間，它可以是智能終端設(shè)備本身，也可以被部署在網(wǎng)絡(luò)連接中。邊緣計(jì)算層通過(guò)合理部署和調(diào)配網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)服務(wù)響應(yīng)。（3）云計(jì)算層：在云邊計(jì)算的聯(lián)合式服務(wù)中，云計(jì)算是最強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理中心，邊緣計(jì)算層的上報(bào)數(shù)據(jù)將在云計(jì)算中心進(jìn)行永久性存儲(chǔ)，邊緣計(jì)算層無(wú)法處理的分析任務(wù)和綜合全局信息的處理任務(wù)也仍然需要在云計(jì)算中心完成。云計(jì)算中心還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源分布動(dòng)態(tài)調(diào)整邊緣計(jì)算層的部署策略和算法。24.畫出EdgeXFoundry架構(gòu)框圖。答：EdgeXFoundry架構(gòu)框圖25.畫出邊緣計(jì)算參考框架3.0框圖。答：邊緣計(jì)算參考框架3.0框圖26.什么是數(shù)據(jù)挖掘？答：數(shù)據(jù)挖掘，又稱知識(shí)發(fā)現(xiàn)。就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識(shí)的過(guò)程。27.說(shuō)明數(shù)據(jù)挖掘的過(guò)程。答：1、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（1）數(shù)據(jù)選擇：目的是確認(rèn)挖掘任務(wù)的操作對(duì)象。（2）數(shù)據(jù)清洗：這個(gè)階段主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，一般包括消除噪聲，去除重復(fù)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)計(jì)算缺省數(shù)據(jù)，消除異常值，將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理等。（3）數(shù)據(jù)探索。在數(shù)據(jù)探索階段，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，了解數(shù)據(jù)的分布情況，尋找數(shù)據(jù)的規(guī)律和趨勢(shì)。2.

特征工程特征工程是數(shù)據(jù)挖掘的重要步驟之一，它包括特征提取、選擇、構(gòu)造及轉(zhuǎn)換。3.

模型選擇及訓(xùn)練（1）模型選擇：需要選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)挖掘算法或模型來(lái)解決業(yè)務(wù)問(wèn)題。（2）

模型訓(xùn)練：使用已選擇的算法和模型之后，需要使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，以得到最佳的模型參數(shù)。4.

模型評(píng)估：在模型訓(xùn)練完成后，需要使用測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估，以了解模型的性能。28.數(shù)據(jù)挖掘常用技術(shù)有哪些？

第5章習(xí)題與答案1、什么是智能電網(wǎng)？智能電網(wǎng)的核心是什么？答：智能電網(wǎng)(smartgrid)就是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)主要是通過(guò)終端傳感器在客戶之間、客戶和電網(wǎng)公司之間形成即時(shí)連接的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實(shí)時(shí)、高速、雙向的效果，從而整體提高電網(wǎng)的綜合效率。智能電網(wǎng)的核心在于，構(gòu)建具備智能判斷與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一入網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可對(duì)電網(wǎng)與客戶用電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集，且采用最經(jīng)濟(jì)與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的最優(yōu)配置與利用，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和能源利用效率。2、簡(jiǎn)述智能電網(wǎng)的基本架構(gòu)。答：智能電網(wǎng)主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用服務(wù)層。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在于智能電網(wǎng)的主要應(yīng)用如圖所示。應(yīng)用系統(tǒng)化管理平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)化管理平臺(tái)電力光纖網(wǎng)，電力線載波通信網(wǎng)，無(wú)線寬帶網(wǎng)電力光纖網(wǎng)，電力線載波通信網(wǎng)，無(wú)線寬帶網(wǎng)智能電網(wǎng)信息智能電網(wǎng)信息采集與匯集3、簡(jiǎn)述物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用模型。答：1）電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在常規(guī)機(jī)組內(nèi)部安置一定數(shù)量的傳感監(jiān)測(cè)點(diǎn)，于是可以實(shí)時(shí)了解機(jī)組運(yùn)行情況，這包括它的各種技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)，從而提高常規(guī)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)水平。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可以對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、控制以及功率預(yù)測(cè)等。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以大幅提高一次設(shè)備的感知能力，使其能與二次設(shè)備很好地結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)合處理、數(shù)據(jù)傳輸、綜合判斷等功能，極大地提高電網(wǎng)的技術(shù)水平和智能化程度。輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)是物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用，它也可以提高對(duì)輸電線路運(yùn)行狀況的感知能力，包括氣象條件、覆冰、導(dǎo)地線微風(fēng)振動(dòng)、導(dǎo)線溫度與弧垂、輸電線路風(fēng)偏、桿塔傾斜等內(nèi)容的監(jiān)測(cè)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)電力設(shè)備的環(huán)境狀態(tài)信息、機(jī)械狀態(tài)信息、運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警診斷，提前做好相應(yīng)的故障預(yù)判、設(shè)備檢修等工作，從而提高了設(shè)備檢修、自動(dòng)診斷和安全運(yùn)行水平。2）電力生產(chǎn)管理。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行身份識(shí)別、電子工作票管理、環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等，方便地實(shí)現(xiàn)了調(diào)度指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的實(shí)時(shí)互動(dòng)。而在電力巡檢管理上，利用射頻識(shí)別（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)以及無(wú)線通信網(wǎng)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境及其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)識(shí)別標(biāo)簽輔助設(shè)備定位，實(shí)現(xiàn)了人員的到崗監(jiān)督，從而監(jiān)督工作人員參照標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的工作流程，進(jìn)行輔助狀態(tài)檢修和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。在塔基下、桿塔上及輸電線路上安裝地埋振動(dòng)傳感器、壁掛振動(dòng)傳感器、傾斜傳感器、距離傳感器、防拆螺栓等設(shè)備，并結(jié)合輸電線路狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要桿塔較好的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和防護(hù)。3）電力資產(chǎn)全壽命周期管理。在電力設(shè)備中應(yīng)用射頻識(shí)別和標(biāo)識(shí)編碼系統(tǒng)，對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行身份管理、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、全壽命周期管理，自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取數(shù)據(jù)，從而在技術(shù)上為實(shí)現(xiàn)電力資產(chǎn)全壽命周期管理、提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率、提升管理水平提供了更好的支撐。4）智能用電。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于智能用電雙向交互服務(wù)、用電信息采集、家居智能化、家庭能效管理、分布式電源接入以及電動(dòng)汽車充放電的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)用戶與電網(wǎng)的雙向互動(dòng)、提高供電可靠性與用電效率以及節(jié)能減排的技術(shù)保障。4、什么是智能交通？答：智能交通是將傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、視頻檢測(cè)識(shí)別技術(shù)、GPS、信息發(fā)布技術(shù)等運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系中，從而建立起實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)。5、簡(jiǎn)述智能交通實(shí)現(xiàn)的方式。答：智能交通實(shí)現(xiàn)方式是：該系統(tǒng)采集到的各種道路交通及各種服務(wù)信息，經(jīng)過(guò)交通管理中心集中處理后，傳送到公路交通系統(tǒng)的各個(gè)用戶，出行者可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的交通方式和交通路線的選擇；交通管理部門可以自動(dòng)進(jìn)行交通疏導(dǎo)、控制和事故處理；運(yùn)輸部門可以隨時(shí)掌握所屬車輛的動(dòng)態(tài)情況，進(jìn)行合理調(diào)度。這樣，路網(wǎng)上的交通經(jīng)常處于最佳狀態(tài)，能夠改善交通擁擠，最大限度地提高路網(wǎng)的通行能力及機(jī)動(dòng)性、安全性和生產(chǎn)效率。6、簡(jiǎn)述智能交通服務(wù)領(lǐng)域架構(gòu)。答：智能交通服務(wù)領(lǐng)域可劃分交通管理、交通信息、車輛系統(tǒng)、商用車輛、公共交通、應(yīng)急管理、電子支付和安全管理等服務(wù)領(lǐng)域，如圖所示。出行前信息出行前信息個(gè)性化信息路徑導(dǎo)航途中駕駛員信息途中公共交通信息視野擴(kuò)展縱向防撞安全預(yù)警車輛自動(dòng)駕駛橫向防撞碰撞前人保護(hù)商用車輛運(yùn)營(yíng)商用車輛管理路旁安全監(jiān)測(cè)商用車輛安全狀況自身檢測(cè)交通規(guī)則支付事故管理警力巡邏執(zhí)法交通控制區(qū)需求管理設(shè)施維護(hù)管理公交管理需求響應(yīng)管理共乘交通管理緊急情況通告及個(gè)人安全緊急車輛管理危險(xiǎn)器及事故報(bào)告公共出行安全易受傷害道路使用者的安全智能交叉口交通服務(wù)領(lǐng)域交通管理交通信息車輛系統(tǒng)商用車輛公共交通應(yīng)急管理電子支付安全管理7、簡(jiǎn)述智能交通中的關(guān)鍵技術(shù)。答：1）智能化交通管理系統(tǒng)。智能化交通信號(hào)控制系統(tǒng)和智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)，集成起來(lái)就構(gòu)成了先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)的主要部分。2）電子不停車收費(fèi)技術(shù)的應(yīng)用。電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ETC)是智能交通系統(tǒng)中最先投入應(yīng)用的系統(tǒng)之一，主要應(yīng)用技術(shù)是自動(dòng)車輛識(shí)別技術(shù)(英文簡(jiǎn)稱AVI)。3）自動(dòng)公路和智能汽車。4）基于GPS+GIS的車輛定位與導(dǎo)航技術(shù)GPS(GlobalPositioningSystem)技術(shù)，即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)，是利用分布在高空的多顆人造衛(wèi)星對(duì)地面.上的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)定并進(jìn)行定位和導(dǎo)航，它用于對(duì)船舶和飛機(jī)及其它飛行物的導(dǎo)航、對(duì)地面目標(biāo)的精確定時(shí)和定位、地面和空中的交通管制以及空間和地面的災(zāi)害監(jiān)測(cè)等。5）模擬仿真系統(tǒng)。仿真(Simulation)，是指為了求解問(wèn)題而人為地模擬真實(shí)系統(tǒng)的部分或整個(gè)運(yùn)行過(guò)程。計(jì)算機(jī)仿真是上