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《物联网导论》习题解答

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2016年4月

第1章概述

一、本章学习目标

本章主要了解物联网的起源、物联网关键技术及其应用进展;掌握物联网的概念与定义、物联网的特征、信息处理流程与物联网框架结构、物联网的基本结构、物联网的层次框架。

二、本章知识点

●物联网的概念与定义

●物联网的特征

●信息处理流程与物联网框架结构

●物联网的基本结构、物联网的层次框架

三、习题及解答

1. 物联网的含义包含哪些方面?

答:“物联网”或“The Internet of Things”具有以下含义:

(1)“物联网”依然是一个网,是一个在现有互联网基础上的网,应具有互联网的共性,这些共性应包括信息传输、信息交换、信息存储与信息的应用。

(2)物联网中的“物”应具有英特网中的终端或端点的特性,即“物”可以被寻址,“物”可以“产生”信息、交换信息。

(3)物联网中的“物”“所产生”的信息可以加以应用,或者说,人们可以应用“物”的信息。

(4)物联网应为人服务,能满足人的某些方面的需求,如果不能为人服务,它是没有意义的。

2. 学术界、我国及国际组织对物联网是如何定义的?

答:学术界对物联网的定义有以下几个:

(1)面向互联网的定义:“全球化的基础设施,连接物理与虚拟的对象,以应用其捕获的数据和通信功能。这个基础设施包括了现存的和演进的英特网和网络,它将提供特殊的对象识别、感知和连接能力,以作为开发独立的、协作的、服务和应用基础。这些将是由高度自治的数据捕获、事件传输、网络互联和交互为特征的”。该定义是由CASAGRAS(Coordination and Support Action for Global RFID-related Activities and Standardisation,全球RFID运作及标准化协调支持行动)提出的。

(2)面向物的定义:在智能空间,被辨识的、拟人化操作的物,通过界面连接,与社区、环境和用户进行交互。

(3)面向语义的定义:“利用适当的建模解决方案,对物体进行描述、对物联网产生的数据进行推理、适应物联网需求的语义执行环境和架构、可扩展性存储和通信基础设施。”。面向语义的定义来源于IPSO (IP for Smart Objects)联盟。

我国及国际组织对物联网的定义为:

(1)我国的定义:物联网是指通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

(2)欧盟定义:将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络。

(3)国际电信联盟(ITU)的定义:物联网主要解决物品到物品( Thing to Thing, T2T),人到物品(Human to Thing,H2T),人到人(Human to Human,H2H)之间的

互连。

3. 物联网的主要特征有哪些?试简要给以说明。

答:感知、交互和信息处理特征。

(1)物联网的感知特征,感知是物联网的基本特征之一。“物”的描述以及运动状态是通过感知得到的。感知的手段是采用监测的方法,即通过传感器、射频识别等设备对“物”的物理参数、化学参数、生物参数、空间参数等进行实时采集,所采集的这些参数表征了“物”的属性及运动状态,能客观、完整地描述“物”。

(2)物联网的交互特征。“物”的感知信息需要与特定的应用相联系,也就是需要与相关的人或“物”进行交互,以达到信息共享或信息处理的目的。

(3)物联网的信息处理特征。物联网不但应具有信息传送与存储能力,而且更重要的是具有信息处理能力。物联网感知的“物”是具有全局性,而全局性意味着信息的多样性和海量性,这些多样性、海量性的数据必须通过信息处理来为某个特定的应用服务。

基于以上特征,物联网中的“物”已不是简单的物,它应是装备某种特殊性能的“物”,因此“物”应具有信息通信与处理能力,信息的通信与处理应符合一定的规范和标准,按照一定的通信协议和规范进行通信,并且“物”要有能被全局识别或定位的唯一标识和编码。

4. 一般的信息处理系统主要由哪些部分构成?其主要作用如何?

答:一个信息处理系统一般由源信息采集与源信息处理(或源信息预处理)、信息传送和信息处理及应用三部分构成。

源信息采集就是采用各种传感器获取监测对象的物理的、化学的、生物的信息,或采集监测对象的图形图像信息。源信息采集首先需要有监测对象,该对象可是物、人、或者是其他实体;其次,源信息的采集需要传感器,包括摄影摄像等方面的设备,因此,源信息采集所用的传感器的种类非常多;第三,源信息的采集不仅仅只采集监测对象的一种信息,可以同时采集多种信息。

一般来说采集的源信息需要经过一定的处理才能通过通信系统的传输传送出去。这是因为传感器采集的信息一般是一个电压或电流信号,而这样一个信号不能直接由通信系统传送,需经过一定的处理、编码、变换才能传送。

信息传送就是将经过处理的源信息通过通信系统传送到信息处理与应用部分。它主要由通信系统组成,包括有线与无线通信系统。最简单的传输系统是两根导线。

经过传输到达的源信息需要进一步处理,将该信息处理为人或机器能理解的信息,如采集的温度信息,需要将它转换为具有物理含义的摄氏或华氏温度表示。处理后的源信息需要加以应用为人们提供各种服务。

5. 物联网的系统结构主要由哪些部分构成?其主要作用是什么?

答:物联网是全球性的信息系统,它是由众多的、完成不同任务的子信息系统组成的,因此,物联网不但具有信息系统的一般结构,而且也有其特殊性。物联网的主要由感知控制系统、短距离汇聚通信系统、网络通信系统以及信息处理与应用系统组成。

感知控制系统一般由多个感知控制器构成。感知控制器一般由传感器、射频识别设备、图像图形获取设备(摄像、摄影机)等,以及控制装置组成。主要完成信息的获取,或完成某种控制。感知控制系统一般感知某一区域的信息,或在该区域实施某种控制。

短距离汇聚通信系统的作用是将感知区域内的各个感知控制器所获取的信息进行汇聚,以适合传送通信系统的方式。另外,还接收信息处理与应用系统的信息或命令完成感知和控制。目前应用短距离有线、无线通信技术实现。

网络通信系统完成全球性的感知信息的传送与交换与共享。由各种无线、有线通信系统组成通信网,在通信网上由各种主机(计算机)、网络交换机、路由器等组成数据通信网络,以实现互联网功能,进而实现物联网的信息传送、交互与共享。

信息处理与应用是将管辖区域内感知获取的信息进行处理与应用,它还可以处理应用其他非管辖区感知到信息,同时也可与其他的信息处理与应用系统的信息共享与交互。

6. 物联网框架主要由哪些层次构成?

答:物联网的层次框架由三个层次构成,即由信息的感知控制层、信息的传送网络层和信息的综合应用层构成。

感知控制层包含三个子层次,即数据采集子层、短距离通信传输子层和协同信息处理子层次。

传输网络层是将来自感知控制层的信息通过网络通信系统传送到综合应用层。网络通信系统包括了现有的各种公用通信网络、专业通信网络,目前这些通信网主要有移动通信网、固定通信网、互联网、广播电视网、卫星网等。

综合应用层是将物联网框架结构的最高层次,是“物”的信息综合应用的最终体现。“物”的信息综合应用与行业有密切的关系,依据行业的不同而不同。

综合应用层主要分为两个子层次,即服务支撑层和行业应用层。服务支撑层主要用于各种行业应用的信息协同、信息处理、信息共享、信息存储等,是一个公用的信息服务平台;行业应用层主要面向诸如环境、电力、智能、工业、农业、家居等方面的应用。

另外,物联网框架还应有公共支撑层,其作用是保障整个物联网安全、有效地运行,主要包括了网络管理、QoS管理、信息安全和标识解析等运行管理系统。

7. 物联网的关键技术主要有哪些?

答:物联网的关键技术主要有:RFID与EPC技术、感知控制技术、无线网络技术、中间件技术和智能处理技术等。

8. 物联网主要应用在哪些领域?试举出几个应用场景。

答:物联网主要应用在以下10大领域,它们是物流、交通、家居、环境监测、金融与服务业、医疗健康、农业、工业、电网和国防军事。

应用场景(略)

9. 能否举出一些你身边物联网应用的例子?这些例子都应用了物联网哪些技术?

答:二代身份证,应用了RFID技术。智能停车场,应用了无线传感器技术和RFID技术等。其他略。

第2章RFID与EPC编码

一、本章学习目标

了解RFID、EPC编码和条码的发展过程,掌握FRID的基本构成与基本原理、参数与应用场合;掌握EPC编码的标准结构与各字段的含义与应用;掌握一维与二维条码的特性。

二、本章知识点

●RFID的构成与特点

●标签的分类与主要技术参数、应用领域

●GSI编码体系、SSCC编码结构、GLN编码结构

●EPC编码规则及标准

●条码技术

三、习题及解答

1. 什么是RFID?试简述RFID发展历程。

答:RFID是英语Radio Frequency Identification 射频识别的缩写。RFID技术是利用射频信号实现无接触自动识别的技术。

1941-1950年,雷达技术催生了RFID技术,1948年奠定了RFID的理论基础;1951-1960年,早期RFID技术的探索阶段,处于实验室研究阶段;1961-1970年,RFID技术的理论得到进一步发展,人们开始尝试一些新应用;1971-1980年,RFID技术与产品研发处于高潮期,各种RFID技术测试加速,出现了早期应用;1981-1990年,RFID技术及产品进入商业应用阶段,各种规模应用开始出现;1991-2000年,RFID标准化问题日趋得到重视,RFID应用更加丰富,已成为人们生活中的一部分;2000年-至今,RFID产品种类更加丰富,各类标签得到大力发展,标签的成本也不断降低,规模应用行业开始扩张。

2. RFID系统主要由哪些部分构成?

答:RFID系统由电子标签、阅读器和主机系统构成。

3. RFID标签主要由哪些部分构成?试简述其的工作原理。

答:RFID标签由天线、射频电路、控制电路、存储器和电源等组成。

标签的基本工作原理:从读写器发送的射频信号经过标签的天线接收后,由射频电路进行解调和解码,获得数据、时钟和能量(电能),时钟信号供标签系统进行同步工作,能量用于无源标签的电源。获得的数据送给控制电路用于控制存储器的读写操作。相反,如果从标签向读写器传送数据时,存储中存储的数据在控制电路(CPU)的控制下,传送到射频电路,经过编码、调制后经天线以射频信号的方式发送给读写器。

4. RFID标签是如何分类的?各类的特点如何?

答:根据标签是否有内置电源,可将其分为被动式、主动式和半主动式三类。

被动式标签的工作电源由接收的射频信号的能量获得。被动式标签采用高频(HF)或超高频(UHF)通信频率。第一代被动式标签采用采用高频通信,通信中心频率为13.56MHz,通信距离较短,最长仅为1m左右,主要用于非接触式标识。第二代被动式标签采用超高频通信,通信频段为860~960MHz,通信距离较长,可达到3~5m,并支持多标签识别。目前,第二代被动式标签是应用最广的,主要用于工业自动化、资产管理、物品监控、个人标识等领域。

主动式标签内部具有电源,因此又称为有源标签。因其内部自带电源,所有它的体积比无源标签大,价格也昂贵。主动式标签的通信距离较远,可达百米以上。主动式标签有主动式和唤醒式两种工作模式。

半主动式标签具有被动式和主动式标签的各种优点,内部携带电源,但该电源的用作多为维持存储器内部数据状态和标签与阅读器信息交互时的计算、控制等辅助工作,通信所用的电源依然由接收到的射频信号提供。这种标签可以携带传感器、可用于检测环境参数。

5. 试述简述RFID阅读器的工作原理,可分几类,各类特点如何?

答:RFID的工作原理如下:接收时,天线接收标签发送的射频信号,经射频电路解调、解码后送到控制器、控制器将解码后的数据按照通信接口电路的要求及信息系统协议的要求进行转换,交通信接口电路输出到信息系统。

发送时,通信接口将信息系统送来的数据交给控制电路,控制电路将其转换为标签约定的数据格式后,交射频电路该数据进行编码、并调制为射频信号,然后送天线发送出去。

RFID阅读器一般是按照其工作的通信频率分类的,RFID阅读器分为低频(LF)、工作频点在125kHz附近;高频(HF),工作频点在13.54MHz附近;超高频(UHF),工作频段为850~910MHz附近;2.4GHz微波频段。

不同频率有不同的特点,其用途也不同。低频标签比超高频阅读器更便宜,更节能,穿透力更强,更适合于含水成分较高的物品。超高频阅读器作用范围较广,传输数据的速率较快,但应用区域不能有太多的干扰,适合于监测货物的运输及仓库管理。

6. RFID阅读器的性能参数主要有哪些?如何防止阅读冲突?

答:RFID阅读器,它有很多参数,常用的参数主要有:工作频率、输出功率、数据传输速率、输出端口形式、容量、读写速度、封装形式、读写数据的安全性等。

在阅读器的应用中会出现阅读器冲突的问题,即一个阅读器接收到的信息和另一个阅读器接收到的信息发生冲突,产生重叠。解决该问题的方式是使用时分多址(TDMA)技术。

7.编码有何作用和意义?

答:编码的终极目标就是将物质与信息编码之间建立完全的一一对应关系。普遍认为,这种结合并非是简单的组合,而是一种全新的具有极强生命力的事物。

作为编码技术的一个典型的应用是在物流领域兴起的物流信息技术,物流信息技术对于加快物流各个环节提供了必要的信息技术,包括计算机、网络、信息编码技术、自动识别、电子数据交换、全球定位系统以及地理信息系统等技术。这些技术的综合应用对于改变传统物流企业业务的运作水平,完善物流管理中的管理手段、管理组织结构以及企业决策管理起到了积极的作用。

8. 试简述EPC编码的主要组织。

答:针对编码标准,目前已形成了两大协会组织:一是欧洲产品编码协会(European Article Numbering Association,EANA),二是美国和加拿大的统一代码委员会(Uniform Code Council,UCC)。两大组织合并以后,形成了EAN?UCC组织,该组织于2005年后改名为GS1(Global Standard ),可认为是全球第一商务标准化组织,提供全球统一标识系统。

中国物品编码中心(ANCC)成立于1988年,由国务院授权统一组织、协调、管理全国的条码工作。1991年,代表中国加入国际物品编码协会,是目前全世界140个国家(地区)编码组织之一,负责在我国推广应用EAN?UCC系统。依据EAN?UCC系统规则,编码中心经过二十多年的工作摸索与探索,研究制定了一套适合我国国情的、技术上与国际接轨的产品与服务标识系统—ANCC全球统

一标识系统,简称“ANCC系统”。

9. 试述GTIN、SSCC和GLN代码的结构。

答:GTIN是为全球贸易项目提供唯一标识的一种代码,称其位代码结构。GTIN有GTIN-14、GTIN-13、GTIN-12和GTIN-8四种不同的编码结构。这四种结构可以对不同包装形态的商品进行唯一编码。标识代码无论应用在哪个领域的贸易项目上,每一个标识代码必须以整体方式使用。完整的标识代码可以保证在相关的应用领域内全球唯一。

图2.1 GTIN的四种代码结构

SSCC系列货运包装箱代码(Serial Shipping Container Code,SSCC)的代码结构如表2.1所示。系列货运包装箱代码是为物流单元(运输和/或储藏)提供唯一标识的代码,具有全球唯一性。物流单元标识代码由扩展位、厂商识别代码、系列号和校验码四部分组成,是18位的数字代码。它采用UCC/EAN-128条码符号表示。

表2.1 SSCC的结构

种类扩展厂商识别代码系列号校验位结构一N1N2N3N4N5N6N7N8N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13N14N15N16N17N18

结构二N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13N14N15N16N17N18

结构三N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13N14N15N16N17N18

结构四N1N2N3N4N5N6N7N8N9N10N11N12N13N14N15N16N17N18 GLN参与方位置代码(Global Location Number,GLN)是对参与供应链等活动

的法律实体、功能实体和物理实体进行唯一标识的代码。参与方位置代码由厂商识别代码、位置参考代码和校验码组成,用13位数字表示,其结构如表2.2所示。表2.2 参与方位置代码结构

结构厂商识别代码位置参考代码校验码

结构1 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7N8N9N10N11N12N13

结构2 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8N9N10N11N12N13

结构3 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9N10N11N12N13

10. EPC编码有哪些规则?试简述之。

答:企业在对商品进行编码时,必须遵守编码唯一性、稳定性及无含义性原则。

(1)唯一性

唯一性原则是商品编码的基本原则。是指相同的商品应分配相同的商品代码,基本特征相同的商品视为相同的商品;不同的商品必须分配不同的商品代码。基本特征不同的商品视为不同的商品。

(2)稳定性

稳定性原则是指商品标识代码一旦分配,只要商品的基本特征没有发生变化,就应保持不变。同一商品无论是长期连续生产、还是间断式生产,都必须采用相同的商品代码。即使该商品停止生产,其代码也应至少在4年之内不能用于其他商品上。

(3)无含义性

无含义性原则是指商品代码中的每一位数字不表示任何与商品有关的特定

信息。有含义的代码通常会导致编码容量的损失。厂商在编制商品代码时,最好使用无含义的流水号。

对于一些商品,在流通过程中可能需要了解它的附加信息,如生产日期、有效期、批号及数量等,此时可采用应用标识符(AI)来满足附加信息的标注要求。应用标识符由2~4位数字组成,用于标识其后数据的含义和格式。

11. 试简述条码的基本原理,常用的条码有哪些?

答:条码是将线条与空白按照一定的编码规则组合起来的符号,用以代表一定的字母、数字等资料。在进行辨识的时候,是用条码阅读机扫描,得到一组反射光信号,此信号经光电转换后变为一组与线条、空白相对应的电信号,经解码后还原为相应的文数字,再传入电脑。条码辨识技术已相当成熟,其读取的错误率约为百万分之一,首读率大于98%,是一种可靠性高、输入快速、准确性高、成本低、应用面广的资料自动收集技术。目前应用最多的是一维和二维条码。

12. 试比较一维、二维条码的特性。

答:

13. 试述EPC编码的标准和结构。

答:EPC标签编码标准对应于EPCglobal 最新发布的EPC Tag Data Standard v1.9版本中。EPCglobal的主要目标是实现任何物理系统的唯一标示,因此协议首先规定了EPC编码标准,并且实现跟现有的编码体系之间的兼容问题。编码

标准覆盖两大问题:

第一,电子产品编码的规格,包括EPCglobal框架下各个层次的表示以及与GS 1关键字和其它现存编码之间的对应关系。

第二,定义Gen 2 标准下RFID电子标签的数据规格,包括EPC用户数据、控制信息和标签制造信息。

EPC的目标是实现对任何物理实体全球统一的标识,它将需要追踪或其它应用的信息系统指向物理目标。

EPC 的目标是为每一物理实体提供唯一标识,它是由一个版本号和另外三段数据(依次为域名管理者、对象分类、序列号)组成的一组数字。其中EPC 的版本号标识EPC 的长度或类型;域名管理者是描述与此EPC相关的生产厂商的信息;序列号唯一标识货品。

14. 谈谈你对校园一卡通的认识与体会。

第3章传感器技术

一、本章学习目标

本章应掌握传感器的基本概念、所应用的物理定律、基本结构、分类和要求、掌握传感器的特性与技术指标,了解传感器的应用领域与发展趋势。了解电阻式与变磁阻式传感器、电容式传感器与磁电式传感器、压电式传感器与热电式传感器、光电式传感器与光纤传感器、化学传感器与生物传感器的基本原理,掌握常用的它的应用范畴。了解MEMS传感器与智能传感器的构成与特点。

二、本章知识点

●传感器概念与定义

●传感器的物理定律

●传感器基本结构、传感器敏感元件

●传感器分类与要求

●传感器特性与性能指标

电阻式与变磁阻式传感器、电容式传感器与磁电式传感器、压电式传感器与热电式传感器、光电式传感器与光纤传感器、化学传感器与生物传感器的基本、MEMS 传感器与智能传感器

三、习题及解答

1. 国家标准GB7665—87对传感器是如何定义的?试述传感器的狭义与广义定义。

答:国家标准GB7665—87对传感器给出了明确的定义:“能感受规定的被测量(物理量、化学量、生物量等),并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件(Sensing Element)和转换元件(Transduction Element)组成。”

传感器狭义定义:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置。

传感器广义定义:凡是利用一定的物质(物理、化学、生物等)法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换,并输出与输入严格—一对应的器件或装置均。

2. 传感器工作的物理基础的基本定律和法则主要有哪些类型?请给以简述。

答:传感器之所以具有能量信息转换的机能,在于它的工作机理是基于各种物理的、化学的和生物的效应,并受相应的定律和法则所支配。传感器工作的物理基础的基本定律和法则有以下四种类型:

(1)守恒定律

主要有能量、动量、电荷量等守恒定律。这些定律是我们探索、研制新型传感器时、或在分析、综合现有传感器时,部必须严格遵守的基本法则。

(2)场定律

包括运动场、电磁场的感应定律等。其相可作用与物体在空间的位置及分布状态有关。—般可由物理方程给出,这些方程可作为许多传感器工作的数学模型。如,利用静电场定律研制的电容式传感器;利用电磁感应定律研制的自感、互感、电涡流式传感器。

(3)物质定律

它是表示各种物质本身内在性质的定律,如欧姆定律。通常以这种物质所固有的物理常数给予描述。因此,这此常数的大小决定着传感器的主要性能。例如,利用半导体物质法则——压阻、热阻、磁阻、光阻、湿阻等效应,可分别做成压敏、热敏、磁做、光敏、湿敏等传感器件。

(4)统计法则

它是把微观系统与宏观系统联系起来的物理法则。这些法则,常常与传感器的工作状态有关,是分析某些传感器的理论基础。

3. 试画出传感器的基本结构,并对各主要部分给以简要说明。

答:传感器是一种能把非电输入信息转换成电信号输出的器件或装置。传感器一般由敏感元件和转换元件组成。其基本结构如图3.1所示。敏感元件构成传感器的核心。

图3.1 传感器基本结构

敏感元件的主要作用是将被测的非电量转换为有用的非电量,以便于转换元件将其转换为电量;转换元件的作用是将有用的非电量转换为有用的、可测量的电量;测量电路的作用是将有用的电量给予度量,以便于用电量的形式表示被测的非电量;辅助电源,用来对传感器提供工作电源。

4. 传感器的主要敏感元件有哪些?

5. 传感器是如何分类和要求的?

答:传感器应用于不同领域,它的品类众多,分类也较多,可以按基本效应来分、也可以按照传感机理来分,等等。

传感器,通常都必须满足快速、准确、可靠并经济地实现信息转换的基本要求。即:足够的容量;灵敏度高,精度适当;响应速度快,工作稳定、可靠性好;适用性和适应性强,体积小,重量轻,动作能量小,对被测对象的状态影响小,

内部噪声小而又不易受外界干扰的影响,其输出力求采用通用或标难形式;使用经济,成本低,寿命长,便于使用、维修和校准。

6. 传感器的应用领域主要有哪些?

答:传感器主要应用领域为:工业自动化,航空航天,资源探测与环境保护,医学,家电,军事等。

7. 试述传感器的特性与指标。

答:传感器的特性主要有静态特性和动态特性。静态特性表示传感器在被测输入量各个位处于稳定状态时的输出——输入关系。静态特性主要应考虑其非线性和随机变化等因素;动态特性是反映传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

静态特性包括线性度、回差(滞后)、重复性、灵敏度、分辨率、阈值、稳定性、漂移、静态误差(精度)这些指标。

8. 简述电阻式与变磁阻式传感器的基本原理、应用领域。

答:通过电阻参数的变化来测量非电量的传感器称为电阻式传感器(Resistive Transducer)。它用来测力、加速度、位移和应变测量。

变磁阻式传感器(Variable Reluctance Transducer)是一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感(自感或互感)变化来检测非电量的机电转换装置。常用来检测位移、振动、力、应变、流量、密度等物理量。

上述两类传感器广泛应用在机械、冶金、石油、建筑、交通、水利、生物、医学和宇航等部门的自动测量与控制或科学实验中。

9. 简述电容式传感器与磁电式传感器的基本原理、应用领域。

答:电容式传感器(Capacitance Transducer)是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。应用于位移、加速度、力和压力、物位等领域的测量。

磁电式传感器(Magnetoelectric Transducer)是利用电磁感应原理,将输入运动速度或磁量的变化变换成感应电势输出的传感器。磁电式传感器各要用于振动测量,可应用在航空发动机、各种大型电机、空气压缩机、机床、车辆、轨(轨道)忱(枕木)振动台、化工设备、各种水、气管道、桥梁、高层建筑等的振动监测上。

10. 简述压电式传感器与热电式传感器的基本原理、应用领域。

答:压电式传感器(Piezoelectric Sensor)是以具有压电效应的压电器件为核心组成的传感器。压电器件已被广泛应用在超声、通信、宇航、雷达和引爆等领域,并与激光、红外、微声等技术相结合,成为一种重要器件。

热电式传感器(Thermoelectric Sensor)是利用转换元件电磁参量随温度变化的特件、对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器;将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。这两种热电式传感器应用非常广泛。热电式传感器广泛应用于工业、农业、医疗等领域中。

11. 简述光电式传感器与光纤传感器的基本原理、应用领域。

答:光电式传感器(Photoelectric Sensor)是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器,它具有非接触、响应快、性能可靠等优良特性。激光技术和图像技已应用于传感器。在非接触测量领域光电式传感器具有非常重要的作用,在各个领域得到广泛应用。

光纤传感器是通过被测量对光纤内传输光进行调制,使传输光的强度(振幅)、相位、频率或偏振等特性发生变化,再通过对被调制过的光信号进行检测,从而得出相府被测量的传感器。光纤传感器可用于位移、振动、转动、压力、弯曲、

应变、加速度、电流、磁场、电压、湿度、温度、声场、流量、浓度、PH位等70多个物理量的测量、应用十分广泛。

12. 简述化学传感器与生物传感器的基本原理、应用领域。

答:能将各种物质的化学特性,如成分、浓度等,定性或定量地转变成电信号输出的装置称为化学传感器(Chemical Sensor)。化学传感器的应用领域非常广泛,可应用在化工、生物、医疗、环境保护等领域。

生物传感器(Biosensor)处指用生物活性材料,如酶、蛋出质、DNA、抗体、抗原、生物膜等作为感受器,通过其生化效应来检测被测量的传感器,是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监护方法,也是物质分子水平的快速、微量分析方法。生物传感器与国民经济的诸多领域关系非常密切,广泛应用在生化、医学、生物工程、环境、食品、工业控制与军事等领域。

13. 简述MEMS传感器与智能传感器的基本构成,MEMS传感器有何优点?

答:微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System)技术简称MEMS技术,是指可批量生产的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,包括接口、通信和电源等集成于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路精细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的,具有小型化、集成化的特点。目前已发展成了一门独立的新兴学科。

MEMS传感器具有以下优点:

第一,极大地提高了传感器性能。在信号传输前就可放大信号,从而减少扰和传输噪声,提高信噪比;在芯片上集成反馈线路和补偿线路,可改善输出的线性度和频响特性,降低温差,提高灵敏度;

第二,具有阵列特性。可以在一块芯片上集成敏感元件、放大电路和补偿电路,可将多个相同的敏感元件集成在一个芯片上;

第三,具有良好的兼容性,便于与微电子器件集成封装;

第四,利用成熟的硅微半导体工艺制造可批量生产,成本低廉。

智能传感器是一种以微处理器为核心单元,具有检测、判断和信息处理功能的传感器。

智能传感器具有多种功能,且可靠性好、一体化集成度高、体积小、适宜大批量生产、使用方便、性价比高。它是传感器发展的必然趋势。目前广泛使用的智能式传感器是通过传感器的智能化来实现的。

第4章无线传感器网络

一、本章学习目标

本章主要掌握无线传感器网络的基本构成与特点,了解无线传感器网络的关键技术与应用难点。了解IEEE 802.15.4标准及ZigBee协议规范,了解无线传感器网络的路由协议与拓扑控制、节点定位、时间同步的原理与算法。

二、本章知识点

●IEEE 802.15.4标准、ZigBee协议规范

●无线传感器网络的路由协议与拓扑控制

●节点定位

●无线传感器网络时间同步

三、习题及解答

1.什么是无线传感网络?无线传感网络的“三要素”指的是什么?

答:无线传感器网络就是部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成的,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络的网络系统,其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者。

传感器,感知对象和观察者是无线传感器网络具有三个要素。

2. 一个无线传感器节点主要由哪些部分构成?各部分的功能是什么?

答:一个无线传感器节点一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块四部分构成。

传感器模块的功能是负责采集监测区域内的信息,并进行数据格式的转换,将原始的模拟信号转换成数字信号,不同的传感器采集不同的信息;处理器模块一般由嵌入式系统构成,用于处理存储传感器采集的信息数据并负责协同传感器节点各部分的工作。处理器模块还具有控制电源工作模式的功能,实现节能。处理器模块中还负责处理由其他节点发来的数据;无线通信模块的基本功能是将处理器输出的数据通过无线信道与其它节点或基站通信。一般情况下,无线通信模块具有低功耗、短距离通信的特点;电源模块就用来为传感器节点提供能量,一般都是采用微型电池供电。

3. 无线传感器网络系统结构是怎样的?请画图给予说明。

答:无线传感器网络系统通常由大量的传感器节点(Sensor node)、汇聚节点(Sink node)和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域(Sensor field),通过自组织的方式构成网络。传感器节点采集的数据通过其它传感器节点以逐跳的方式在网络中传输,传输过程中数据可被多个节点处理,经过多跳路由后到达汇聚节点,最后通过互联网或者卫星到达数据处理中心。同样,数据处理中心也可以沿着相反的方向,通过管理节点对传感器网络进行管理,发布监测任务以及收集监测数据。无线传感器网络系统结构如图所示。

数据处理中心

4.无线传感器网络协议体系主要由哪些层构成?简述各层的主要任务。

答:无线传感器网络协议体系是对网络及其部件应完成功能的定义与描述。它由网络通信协议、传感器网络管理以及应用支撑技术组成。

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。物理层的功能包括信道选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等。无线传感器网络采用的传输方式可以是无线、红外或者光波等。物理层的设计目标是以尽可能少的能量损耗获得较大的链路容量。数据链路层的主要任务是建立一条无差错的通信链路,该层一般包括媒体访问控制(MAC)子层与逻辑链路控制(LLC)子层,其中MAC层规定了不同用户如何共享信道资源,LLC层负责向网络层提供同意的服务接口。网络层的主要功能是完成分组路由、网络互连等功能。传输层负责数据流的传输控制,提供可靠高效的数据传输服务。

网络管理技术主要是对传感器节点自身的管理以及用户对传感器网络的管理。网络管理模块是网络故障管理、计费管理、配置管理、性能管理的总和。其他还包括网络安全模块、移动控制模块、远程管理模块。传感器网络的应用支撑技术为用户提供各种应用支撑,包括时间同步、节点定位,以及向用户提供协调应用服务接口。

5. 无线传感器网络的关键技术有哪些?

答:无线传感器网络的关键技术主要有以下几个方面:通信协议;WSN的支撑技术;自组织管理技术;

6. ZigBee与IEEE802.15.4有何关系?

答:ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的高层技术,该技术的物理层和MAC(Medium Access Control,MAC介质访问控制)直接引用IEEE 802.15.4。ZigBee协议规范的基础是IEEE 802.15.4,这两者之间有着非常密切的关系。可以说ZigBee是IEEE 802.15.4协议的代名词,是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

7. IEEE802.15.4标准主要有哪些性能?

答:该标准具有以下主要性能:

(1)频段、数据传输速率及信道个数:在868MHz频段,传输为20kbit/s,信道数为1个;在915MHz频段,传输为40kbit/s,信道数为10个;在2.4GHz 频段,传输为250kbit/s,信道数为16个。

(2)通信范围

室内:通信距离为10m时,传输速率为250kbit/s;

室外:当通信距离为30~75m时,传输速率为40kbit/s;当通信距离为300m 时,传输速率为20kbit/s。

(3)拓扑结构及寻址方式:支持点对点及星形网络拓扑结构;支持65536个网络节点;支持64bit的IEEE地址,8bit的网络地址。

(4)应用领域:可应用于传感器网络、现场控制等领域。

8. IEEE802.15.4标准的物理层及拓扑结构是如何定义的?

答:IEEE802.15.4物理层定义了无线信道和MAC层之间的接口,提供物理层数据服务和物理层管理服。

网络层支持星形、树形和网状拓扑结构。若采用星形拓扑结构组网,整个网络有一个协调器设备来进行整个网络的控制。协调器能够启动和维持网络正常工作,使网络内的终端设备实现通信。

若采用网状和树形拓扑结构组网,协调器则负责启动网络以及选择关键的网

络参数。在树形网络中,路由器采用分级路由策略来传送数据和控制信息。网状网络中,设备之间使用完全对等的通信方式,在此网络结构中,路由器不发送通信信标。

9. 试简述IEEE802.15.4标准物理层的主要功能。

答:主要完成以下功能:激活和去激活无线收发器功能;对当前信道进行能量检测;发送链路质量指示;载波侦听多址接入/冲突避免;信道频率的选择;

数据发送与接收;媒质访问控制方式的空闲信道评估。

10. ZigBee的频段是如何划分的?采用了何种扩频和调制方式?

IEEE802.15.4标准采用了三个频段,每个频段包含若干个信道,各信道划分如下:

868MHz频段:f c=868.3MHz,k=0,1个信道;

915MHz频段:f c=906+2(k-1)MHz,,10个信道;

2.4GHz频段:f c=2405+5(k-11)MHz,,16个信道;

采用了DSSS(直接扩频序列)和模拟调制技术。

11. ZigBee支持几种拓扑结构?

答:ZigBee可以支持星形、网状和混合状拓扑等多种网络拓扑结构。

12. WSN路由协议具有哪些特点和性能指标?

答:WSN的路由协议具有以下特点:节点的能量消耗小且均衡;网络拓扑信息有限、计算资源有限;以数据为核心;与应用密切相关。

评价一个WSN路由协议设计性能指标,一般包含WSN的生命周期、传输延迟、路径容错性、可扩展性等性能指标。

13. WSN路由协议是如何分类的?它们的基本思想是什么?

答:从具体应用的角度出发,根据不同应用对WSN各种特性的敏感度不同,可将路由协议分为4种类型,它们分别是:

1)能量感知型:能量感知型路由协议从数据传输中的能量消耗出发,讨论最优能量消耗路径以及最长网络中存期等问题。

2)查询型

在诸如环境检测、战场评估等应用中,需要不断查询传感器访点采集的数据,查询节点(汇聚节点)发出查询命令,传感器节点向查询节点报告采集的数据。在这类应用中,通信流量主要是查询节点和传感器节点之间的命令和数据传输,同时传感器行点的采集信息在传输路径上通常要进行数据融合,以减少通信负荷,来节省能量。

3)地理位置型

在诸如目标跟踪类应用中,住住需要唤醒距离跟踪目标最近的传感器检点,以得到关于目标的精确位置等相关信息。在这类应用中,通常需要知到目的节点的精确或者大致地理位置。把节点的位置信息作为路内选择的依据,不仅能够完成节点路由功能,还可以降低系统专门维护路由协议的能耗。

4)可靠型

WSN的某些应用对通信的服务质量有较高要求,如可靠性和实时性等。在WSN中,链路的稳定性难以保让、通信信道质量比较低,拓扑变化比较频繁,

要实现服务质量保证,需要设计相应的可靠的路由协议。以下分别介绍这些协议。

14. 试述WSN的拓扑控制与优化具有的作用。

答:WSN的拓扑控制与优化具有以下几个方面的作用:良好的网络拓扑结构可以延长WSN的生命周期;可有效减弱节点间通信干扰,通信效率;为路由

协议的实施提供基础数据;可以更好地进行数据融合及有利于提高网络的鲁棒性。

15. WSN的节点定位在WSN的应用中具哪些重要的作用?

答:定位可以确定WSN节点的确切的地理位置,为感知提供更为全面的信息,尤其是对于环境监测、突发事件的监控、目标的跟踪等方面,节点的定位对于WSN的有效运行也具有非常重要作用,对于提高路由控制、网络管理、网络的覆盖质量等方面都有非常大的帮助。

16. 试构建一WSN,应用三边测量法、三角测量法和极大似然估计法对其所构建的WSN中的未知节点进行定位。

解:参见《4.4.1节点定位的基本原理》。

17. 试述质心算法的基本原理。如何提高算法的精确度?

答:质心是指多边形的几何中心,多边形顶点坐标的平均值就是质心节点的坐标。

质心算法为一种估计算法,估计的精确度与信标节点的密度以及分布有很大关系,密度越大,分布越均匀,定位精度越高。

18. WSN的时间同步有何作用与意义?

答:WSN作为一个分布式系统,它们中的结点间相互协同工作时需要相互

通信,要求结点间的时钟同步。因此,时间同步对分布式系统的协同工作非常重要。WSN的时间同步对TDMA调度机制、多传感器节点的数据融合和测距定位等应用都具有非常重要的基础作用。

第5章短距离通信技术与信息融合

一、本章学习目标

掌握数据终端间的通信及接口特性,了解常用的RS232C、485、USB和CAN 工业总线等串行通信接口,掌握蓝牙、红外及超宽带通信技术的基本概念和通信原理。

物联网与信息融合具有非常密切的关系,本章还应掌握信息融合基本概念与原理,了解信息融合数据、传感器管理和无线传感器网络的数据融合相关的概念和原理。

二、本章知识点

●数据终端间的通信及接口特性

●RS232C、485、USB和CAN工业总线等串行通信接口

●蓝牙、红外及超宽带通信技术

●信息融合基本概念与原理

●无线传感器网络的数据融合

三、习题及解答

1.数据通信的接口中的定义了哪四种特性?

答:数据通信的接口中定义了机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。

2.简述RS-485总线的特点及典型应用场合。

答:RS-485接口标准的抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远。采用双绞线,不用调制解调器等通信设备的情况下,当传输速率为100kbit/s时,传输距离可达1200m;在9600bit/s时,传输距离可达15km。在传输距离为15m时,它的最大传输速率可达10Mbit/s。

RS-485允许在平衡电缆上连接32个发送器/接收器,因此它的应用非常广泛,尤其在工业现场总线等方面,同时也是物联网中物联网终端常用的接口方式。RS-485串行通信接口可用集成芯片实现,目前常用的芯片有MAX485/MAX491等。

3. USB接口具有哪些特点?

答:USB具有以下特点:使用方便,USB的传输速率快,功耗低、性能稳定,操作系统的支持性与灵活性。

4. 简述CAN总线的特点。

答:CAN总线属于总线式串行通信网络,由于采用了许多新技术以及独特的设计,与一般的通信总线相比,它的数据通信具有突出的性能、可靠性、实时性和灵活性。其特点可以概括如下:

(1)通信方式灵活。(2)CAN网络上的节点信息分成不同的优先级,以满足和协调各自不同的实时性要求;(3)采用非破坏性总线仲裁技术,当多个节点同时发送信息时,按优先级顺序通信,大大节省总线冲突仲裁时间,避免网络瘫痪;(4)CAN通过报文滤波实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送数据,无需专门的“调度”;(5)传输速率最高可以达到1Mbit/s(40m),直接传输距离最远可以达到10km(传输速率在5kbit/s以下);(6)CAN上的结点数主要取决于总线驱动电路,目前可达110个。报文标志符可达2032种(CAN2.0A),扩展标准(CAN2.0B)的报文标志符几乎不受限制;(7)短帧,传输时间短,抗干扰能力强,检错效果好。其中每帧字节数最多为8个,能够满足工业领域的一般要求,也能保证通信的实时性;(8)CAN每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,保证了通信的可靠性;(9)CAN总线通信接口中集成了

CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成数据通信的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等;(10)通信介质可以为双绞线、同轴电缆或光纤,选择灵活;(11)网络结点在错误严重的情况下可以自动关闭输出功能,使总线上其他节点的操作不受影响;(12)已经实现了标准化、规范化(国际标准ISO11898)。

5. CAN总线的通信协议有哪些?

答:CAN的通信协议基于如下5条基本规则进行通信协调:

1)总线访问

CAN是共享媒体的总线,对媒体的访问机制类似于以太网的媒体访问机制,即采用载波监听多路访问(Carrier Sense Multiple Access, CSMA)的方式。CAN控制器只能在总线空闲时开始发送,并采用硬同步,所有CAN控制器同步都位于帧起始的前沿。为避免异步时钟因累计误差而错位,CAN总线在硬同步后,还应在满足一定条件的跳变下进行重新同步。

2)非破坏性的位仲裁方式

CAN总线是由两条导线构成的,总线上的状态(信号)由两条导线上的电压决定,当处于隐性状态(即隐性电平)时,两条导线上的电压为0V;当处于显性状态(即显性电平)时,两条导线上的电压不低于2.5V。

当总线空闲时呈隐形电平,此时任何一个节点都可以向总线发送一个显性电平作为一个帧的开始。如果有两个或两个以上的节点同时发送,就会产生总线冲突。CAN总线解决总线冲突的办法比以太网的CSMA/CD方法有很大的改进。

3)编码/解码

帧起始域、仲裁域、控制域、数据域和CRC序列均使用位填充技术进行编码。在CAN总线中,每连续5个同状态的电平插入一位与它相补的电平,还原时每5个同状态的电平后的相补电平删除,从而保证了数据的透明。

4)出错标注

当检测到位错误、填充错误、形式错误或应答错误时,检测出错条件的CAN 控制器将发送一个出错标志。

5)超载标注

一些CAN控制器会发送一个或多个超载帧以延迟下一个数据帧或远程帧的发送。

6. 短距离无线通信技术主要有哪些?这些技术与物联网的关系如何?

答:技术主要有蓝牙、红外技术、超宽带无线技术、WI-FI技术以及无线传感网络等。在物联网中,经常需要和物理空间较小范围的感知层物联网终端进行灵活的接入,实现感知控制层与网络传输层的通信。这就需要采用一种非接触式的近距离无线通信来承载信息的传输。

7. 简述蓝牙技术的特点。

答:蓝牙技术具有功耗低、通信速率高、传输距离短、工作频段不受限制、可靠性高、通信距离短、可灵活组网、自动搜索、成本低廉和技术成熟、应用范围广等特点。

8. 蓝牙的通信距离与发送功率有何关系?

答:蓝牙的通信距离与发射功率有关,一般,发射功率越大,则通信距离越远,蓝牙通信典型的通信距离为10m。蓝牙有100mW,25mW 和1mW三个典型的发射功率。当发射功率为100mW时,其传输距离为100m;2.5mW时,为10m;1mW时,则为10cm。非常适合不同应用场合的短距离无线通信,尤其适

用于物联网的传感器的数据采集。

9. 蓝牙物理信道采用何种技术?该技术有何优点?

答:采用跳频(HF)和分多址(TDMA)技术,以实现抗干扰和抑制信号衰减。

10. 什么是红外线?IrDA是如何规定红外通信波长的?

答:红外线(Infrared)是一种波长范围在750nm至1mm频谱范围之间的电磁波,它的频率高于微波而低于可见光,是一种人的眼睛看不到的光线。红外通信一般采用红外波段内的近红外线,即采用为0.75μm至25μm之间的电磁波波长进行无线通信的。

1993年成立的红外数据协会(Infrared Data Association,IrDA),为了保证不同厂商生产的红外产品能够获得最佳的通信效果,IrDA制定的红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之间。

11. 简述红外通信的特点。

答:红外通信具有以下特点:红外通信具有极强的保密性;避免了常规无线电波之间的相互干扰;可以承载高速数据的传输;设备结构简单、成本低、耗电少,能进行高速数据通信;红外通信设备比无线电波通信设备便宜、简单。

12. UWB是如何定义的?

答:1989年美国国防部高级研究计划署(DARPA)首次使用UWB术语,并规定若一个信号在-20dB处的绝对带宽大于1.5GHz或分数带宽大于25%,则这个信号就是UWB信号。

2002年美国联邦通信委员会(FCC)颁布了UWB的频谱规划。规定只要一个信号在-10dB处的绝对带宽大于0.5GHz或分数带宽大于20%,则这个信号就是UWB信号。

13. 试简述UWB通信的特点。

答:超宽带无线通信系统的主要性能特点表现在以下几个方面:系统结构和硬件电路简单;具有较好的隐蔽性及较高的处理增益;多径分辨能力强;传输速率高;空间传输容量大;与其它系统有良好的同频段共存性;便于多功能一体化。

14. 信息融合与物联网的关系如何?

答:物联网与信息融合具有非常密切的关系,物联网中的各种感知设备就是多源信息的获取设备,物联网中的应用层的功能实质就是对多源信息的融合与决策。因此,信息融合成为了物联网学科中必不可少的理论与应用工具。

15. 在无线传感器网络中,通过多传感器间的协同信息融合可以达成哪些目标?

答:在无线传感器网络中,信息(或数据)呈现出多源特征,通过多传感器间的协同信息融合可以达成以下目标:

(1)去除信息的冗余性:去除信息的冗余性意味着同一个信息可能被不同的的传感器节点获取,需要剔除这些不必要的重复信息。

(2)信息的互补性:一个或一种传感器获取信息的一个或一种特征,而多种或多个传感器可获取信息的多个特征。

(3)信息处理的及时、与低成本性:采用多个传感器协同工作可以及时采集处理信息、可以充分利用传感器节点的计算资源降低信息处理成本。

16. 无线传感器网络的信息融合技术可以分为哪三个方面?

答:无线传感器网络的信息融合技术可以分为以下三个方面:

(1)与路由相结合的信息(数据)融合;

(2)基于方向组播树的信息融合;

物联网技术概论》

《物联网技术概论》试题(B) 一、是非题(1分×10 = 10分) (正确的打“√”,错误的打“×”) 1. 物联网中RFID标签是最关键的技术和产品。√ 2. 物联网系统不存在安全问题。× 3. 物联网的出现,为我们建立新的商业模式,提供了巨大的想象空间。√ 4. 应用层最核心、最活跃,产业的生态链最多。√ 5. 网络互连不必遵守有关的协议、规则或约定。× 6. 中国在RFID集成的专利上并没有主导权。√ 7.211.83.146.254是属于B类IP地址。× 8. 物联网主动进行信息交换,非常好,技术廉价。× 9. 智能电网、智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能安防,还有智能物业是公认的重点领域。√ 10. 业界对物联网的商业模式已经达成了统一的共识。×

二、单选题(2分×15 =30分)(在每小题列出的备选项中只有一个是符合题目要求的,错选、多选或未选均无分) 1. 物联网的传输层在()。 A、第一层 B、第二层 C、第三层 D、第四层 2. 物联网的基本架构不包括()。 A、感知层 B、传输层 C、应用层 D、会话层 3. 感知层,当前最广泛、市场前景最大的是()。 A、GPS B、指针 C、RFID D、接收器 使用的IP地址是多少位 A、128 B、96 C、64 D、32 5. 感知层在()。 A、第一层 B、第二层 C、第三层 D、第四层 6. 2011年中国RFID市场的规模达到()。 A、150亿 B、180亿 C、200亿 D、220亿 7. 应用层在()。 A、第一层 B、第二层 C、第三层 D、第四层

8. 2005年到2010年,中国RFID市场规模的负荷平均增长率,高 达()。 A、80% B、% C、90% D、92% 9. IDC预测到2020年将有超过500亿台的(),连接到全球的公 共网络。 A、M2M设备 B、阅读器 C、天线 D、加速器 10. IP地址的哪一部分表示主机号 A. 205 B. 205.140 C. D. 86 11. 物联网的()是核心。 A、感知层 B、传输层 C、数据层 D、应用层 12. 可使用哪个Windows命令来显示计算机的IP地址和MAC地址 A. maconfig /a B. ipconfig / all C. tcpconfig /all D. pcconfig /a 13.云计算(Cloud Computing)的概念是由谁提出的() B.微软 D. 腾讯 14、ADSL的中文意思是什么 A.调制解调器 B.交换机 C.路由器 D.非对称

第4章习题答案

书中图4.18是否错了。 G2A 输入控制端 习 题 一、填空题 1. 常用的译码器电路有二-四译码器、二-十进制译码器和三-八译码器。 2. 由发光二极管构成的七段数码管的两种接法分别为共阳极接法和共阴极接法。 3. 在优先编码器中,是优先级别高的编码排斥优先级别低的。 4. 消除组合逻辑电路竞争冒险的方法有引入选通脉冲、输出接滤波电容和修改逻辑设计等。 5. 如果对键盘上108个符号进行二进制编码,则至少要7位二进制数码。 6. 一个二进制译码器由n 个输入端,它的输出端最多有2n 个。 二、分析与设计题 1. 写出题图4.1所示电路的输出信号表达式,并说明其功能。 A B Y 题图4.1 解:'')')')'(()')'(((B A AB B A B B A A Y +=+++++= 实现同或功能 2. 分析题图4.2所示电路的逻辑功能。 解:B A AB AB B AB A Y '')')')'(()')'(((+== 实现异或功能 3. 分析题图 4.3所示电路的逻辑功能,并判断能否化简,若能,则化简,并修改逻辑设计。 解: C B BC C B C B BC C B BC C AB C B AB C A F ⊕=+=+=++=⊕++='')'''()'''''()'')'()''(( 能化简,化简结果为B 异或C 。 修改逻辑设计如图 B C F

A B Y Z A B C F 题图4.2 题图4.3 4. 用与非门设计一个4变量的多数表决电路。设输出为Y,当输入A、B、C、D有3个或3个以上为1时,输出为1,其他情况输出为0。要求:列出真值表,写出输出逻辑表达式,画出逻辑电路图。 解:列真值表 A B C D Y 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 写出逻辑表达式 )')' ()' ()' ()' ((' ' ' ' BCD ACD ABD ABC ABC ABD ACD BCD ABCD ABCD D ABC CD AB BCD A Y = + + + = + + + + = 画出逻辑电路图如图

物联网导论学习感悟

《物联网导论》学习感悟 通过学习《物联网导论》这门课,我从中学习到,物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念,简而言之,物联网就是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个网络系统。物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书,只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展,并未引起世人的重视。2003年,美国《技术评论》提出,传感网络技术将成为未来改变人们生活的十大技术之首。2005年1l月,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟发布了《I-TU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念,指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临。 作为物联网的载体,物联网技术已成为继计算机技术、互联网技术与移动通信技术之后人们所关注的技术发展热点之一,它的出现正在改变着我们的生产方式和生活方式,世界各国普遍认为,物联网不仅是解决经济持续发展问题的一项重要战略措施,而且也是城市信息化发展的新趋势。物联网技术的三大主要关键技术与支撑技术为传感器技术、通信技术和计算机技术,此外,物联网技术还有其他许多涉及各个学科的关键技术。 1、传感器技术 现实生活中,人们已经无法想象没有传感器的世界,假如空调中没有了温度传感器、遥控中没有了红外传感器、手机中没有了重力传感器,那么生活就会变得让你抓狂。传感器可以测量物理的、化学的、生物的物质的相关参量,其强大程度比肩人类的感觉器官眼耳口鼻手,被称为“电五官”。由于传感器可工作在恶劣的环境下,因此在工业生产和环境监测中发挥着巨大的作用。物联网感知层的作用是获取信息,传感器由于种类繁多,广泛用于工业、农业、商业、交通、环境、军事、电器等各个领域,是获取各种信息的主要技术手段,是实现物联网全面感知的基础。 2、通信技术 通信技术发展到今天,相信大家已经有目共睹,真真切切的改变着人们的生活和工作方式。如果说传感器是“感觉器官”,那么通信技术就像传输信息的“神经”,实现信息的可靠传送。通信技术特别无线通信技术的发展为物联网感知层所产生的数据提供了可靠的传输通道。因此,以太网、移动网、无线网等各种相关通信技术的发展为物联网数据的信息传输提供了可靠的传送保证。

物联网导论必做题(附答案)

一、单项选择题(在每小题列出的四个备选项中只有一个是最符合题目要求的,请将其代码 写在题后的括号内。) 1.根据信息生成、传输、处理和应用的原则,可以把物联网分为四层:感知识别层、网络构建层、(C)和综合应用层。 A)物理层B)会话层C)管理服务层D)表示层 2.工业界经常将RFID系统分为(A)、天线和标签三大组件。 A)阅读器B)扫描仪C)转换器D)主机 3.传感器作为信息获取的重要手段,与通信技术、计算机技术构成了(B)的三大支柱。 A)网络技术B)信息技术C)感知识别D)物联网技术 4.在传感器的硬件平台和软件程序设计时应考虑低成本与微型化、低功耗、灵活性与扩展性和(D)。 A)经济性B)高效性C)舒适性D)鲁棒性 5.具体而言,位置信息包括三大要素:所在的地理位置、处在该地理位置的(C)、处在该地理位置的对象(人或设备)。 A)空间B)事件C)时间D)场景 6.GPS系统由三大部分组成:宇宙空间部分、地面监测部分和(B)部分。 A)空中接收B)用户设备C)管理控制部分D)连接传输 7.物联网设备的智能性就体现在这些异构的设备所构成的系统具有(C)、任务迁移、智能协作和多通道交互四个方面。 A)数据接收B)任务发布C)情境感知D)系统管理 8.随着物联网感念的诞生和发展,智能设备也有了新的理解和定位,即横向智能化、(A)和互联规模化。 A)纵向智能化B)管理深入化C)感知深入化D)互联微型化 9.组成无线网络的基本元素包括无线网络用户、无线连接和(A)。 A)基站B)数字终端C)PDA D)移动设备 10.无线网络的类别包括无线广域网、无线城域网、无线局域网和无线(A)局域网。 A)个人B)大众C)集体D)宽带 11.由于所使用的波长较短,对障碍物的衍射较差,因此两个使用(B)通信的设备之间必须相互可见,通信距离一般为一米左右。 A)蓝牙B)红外C)ZigBee D)WiFi 12.一个主蓝牙设备最多可以同时和(C)个从设备通信。 A)5B)6C)7D)8 13.移动通信经历了三代的发展:模拟语音、(C)和数字语音与数据。 A)单向语音B)双向语音C)混合语音D)数字语音 14.GSM蜂窝网络从蜂窝大小的角度可以分为4种:宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝和(D)。 A)小蜂窝B)中蜂窝C)大蜂窝D)伞蜂窝 15.网络化存储是存储大规模数据的一种方式,能够提供高可靠行和(A)。 A)灵活性B)经济性C)扩展性D)安全性 16.网络存储体系结构主要分为直接附加存储、(B)和存储区域网络三种,每种体系结构都用到了存储介质、存储接口等多方面的技术。 A)间接附加存储B)网络附加存储C)直接访问存储D)间接访问存储 17.关系数据库的缺点表现在以下几个方面:缺乏对真实世界实体的有效表达,缺乏对(C)的有效处理,以及缺乏对Web应用的有效支持。 A)复杂应用B)网络问题C)复杂查询D)网络安全

《物联网技术概论》试题-A.doc

《物联网技术概论》试题(A) ???????????????????????????????? 一、单选题(1分×20 =20分)(在每小题列出的备选项中只有一个是符合题目要求的,错选、多选或未选均无分) 1.物联网的核心技术是什么? A. 传感控制技术 B. 人工智能技术 C. 无线网络技术 D. 无线射频识别技术(RFID) 2.如果物联网的相关产品被广泛的使用,在使用之前,您最关注其产品的什么因素呢? A. 收费方式 B. 技术高低 C. 产品服务 D. 其它 3.智慧地球(Smarter Planet)是谁提出的() A.无锡研究院 B. 温总理 C.IBM D.奥巴马 4. 物联网(Internet of Things)这个概念最先是由谁最早提出的() A. MIT Auto-ID中心的Ashton教授 B.IBM C.比尔盖茨 D.奥巴马 5.被称为世界信息产业第三次浪潮的是() A. 计算机 B. 互联网 C. 传感网 D.物联网 6.IBM提出的物联网构架结构类型是() A.三层 B.四层 C.八横四纵 D.五层 7. 在以太网中采用下列哪一种网络技术? A. FDDI B. CSMA/CD C. MAC D. ATM 8、ADSL的中文意思是什么? A.调制解调器 B.交换机 C.路由器 D.非对称数字用户线路 9、目前校园网中主流接入Internet的方式是什么? B.光纤以太网接入 C.Frame—Relay(帧中继) D.Cable Modem 10. 哪种无线技术标准与旧无线标准的兼容性最强,且性能更高? A. 802.11n B. 802.11b C. 802.11a D. 802.11g 11.以下哪个技术不属于自动识别技术?() A.RFID射频识别技术 B.无线通信技术 C.虹膜识别技术 D.手写识别技术 12.物联网中常提到的“M2M”概念不包括下面哪一项?() A. 机器到人(Machine to Man) B.人到机器(Man to Machine) C. 人到人(Man to Man) D.机器到机器(Machine to Machine) 13.云计算(Cloud Computing)的概念是由谁提出的() A.GOOGLE B.微软 C.IBM D. 腾讯

04第四章_动态分析方法_习题答案.doc

一、名词解释 用规范性的语言解释统计学中的名词。 1.动态数列:是将某种现象的指标数值按时间先后顺序排列而成的统计数列。 2.平均发展水平:是将不同时期的发展水平加以平均而得到的平均数。 3.增长量:是说明社会经济现象在一定时期内所增长的绝对数量。 4.平均发展速度:是各个时期环比发展速度的序时平均数。 5.长期趋势:是研究某种现象在一个相当长的时期内持续向上或向下发展变动的趋势。 6.季节变动:是由自然季节变化和社会习俗等因素引起的有规律的周期性波动。 二、埴空题 根据下面提示的内容,将适宜的名词、词组或短语填入相应的空格之中。 1.时间、指标数值 2.绝对数动态数列、相对数动态数列,平均数动态数列,绝对数动态数列,派生。 3.时间数列,时间数列。 4.最初水平,最末水平,中间各项水平;报告期水平,期间水平。 5.逐期、累计。 6.报告期水平;定基发展速度,环比发展速度。 7.35.24%。 8.某一固定时期水平,总的发展程度。 9.增长量,基期发展水平;环比增长速度。 10.几何平均法,方程法。 11. V200 11.(205% X 306.8%) -1 13,长期趋势,季节变动,循环变动,不规则变动。 14.季节比率。 15,按月(季)平均法 16,若干年、转折点。

17.随机因素和偶然因素。

18. 逐期增长量。 19. 数列的中间位置。 各期的二级增长量。 三、单项选择 从各题给出的四个备选答案中, 选择一个最佳答案,填入相应的括号中O 从各题给出的四个备选答案中, 选择一个或多个正确的答案,填入相应的括号中O 1. ABCD 2. AC 3. AC 4. AC 5. ABD 6. BD 7. AD 8. ACD 9. AB 10. ABCD 1. B 2. B 3.D 4. B 5. B 6. C 7. C 8. D 9. B 10. A 11. A 12. B 13. D 14. B 15. C 多项选择 五、 对下列命题进行判断,在正确命题的括号内打“J”:在错误命题的括号内打“X”,并在 错误的地方下划一横线,将改正后的内容写入题下空白处。 1. 时期指标与时点指标都是通过连续登记的方式取得统计资料的。(X 时点指标是通过一次性 登记方式取得资料 2. 增长量指标反映社会经济现象报告期比基期增长(或减少)的绝对量。 3, 相邻两个时期的累计增长量之差,等于相应时期的逐期增长量。(V 4. 累计增长量等于相应时期逐期增长量之和。(V ) 5. 环比发展速度的连乘积等于定基发展速度,相邻两个时期的定基发展速度迪等于环比 发展 速度。(X ) 之比 6. 增长1%的绝对佰可以用增长?量除以增长速度求得,也可以用基期水平除以100求得。 (X ) (增长量除以增长速度)/100 7. 利润指标是总量指标,当发生亏损时指标数值相加不仅未增加反而减少,可见时期指标 数 值大小与时间长短无关° ( X ) 8. 平均增长量不是序时平均数,而属于静态平均数的范畴,因为它是用简单算术平均法计 算求 得的。(X )

物联网概论学习总结

物联网概论学习总结 The following text is amended on 12 November 2020.

是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注。 基于未来对物联网技术人才的需求,很多高校开设了物联网工程专业。为了提高自身对物联网技术的认识和理解以及对专业课程设置、实验室建设各方面的知识需求,参加了本次高等学校教师网络培训《物联网概论》课程。 本次培训主要包括以下几个部分: 一、介绍了物联网的定义、基本架构及关键技术 物联网是指通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。它的基本架构从底层到顶层分别为传感网络、接入网络、中间件、应用层。涉及到的关键技术主要包括:射频识别技术、无线传感网技术、嵌入式技术、纳米与微机电技术、分布式管理技术。 二、提出了物联网教学面临的矛盾与需求 物联网教学面临的矛盾与需求主要包括:舆论炒作和应用迟滞的矛盾、局部供给规模化与社会需求碎片化的矛盾、技术供给分散化与需求一体化的矛盾、法治、技术、安全与管理等的不配套性与不确定性的矛盾、人-机对话与物-物对话间的矛盾、标准化建设滞后的矛盾。 三、总结了物联网知识体系构成,并提出了《物联网概论》课程设计原则 物联网知识体系主要由功能体系、系统体系、技术体系、信息体系、标准体系、指标体系构成。《物联网概论》课程应从通识角度给予介绍,相关专业培养的人才,要掌握传感器、微处理器、嵌入式技术和相应的软件技术,无线通讯、高频设计、低功耗、无线传感网络以及3G无线网络设计等技术。 四、指出了《物联网概论》课程教学难点,并给出了课程改进方向 教学难点:各类基本概念、基本标准与基本协议。 改进方向:强化基础知识、基本模式、启发思考与探索;面向国计民生,“感知中国”是物联网教学突破的途径。 五、强调了物联网属于信息化领域,重点对EPC标识体系进行了讲解。 对EPC标识体系的学习主要要求掌握EPC标准体系、了解EPC编码策略和设计思想、掌握EPC编码转换方法。 六、介绍了物联网基础技术,对无线网络技术及其标准和自动识别技术进行了重点讲解 物联网基础技术主要由传感器技术、MEMS技术、无线传感器网络、无线网络技术、自动识别技术、条形码技术、定位技术。 七、通过讲解具体的教学案例来体现教师在教学中的主体地位,展示了在实际教学过程中有效的教学方法,并提出了建设物联网实验室的必要性基于微创新的物联网应用课程中列举了几个具体的教学案例:一卡通教学设计、实验实训室建设案例、实验箱开发案例。提倡以鼓励学生为主的兴趣教学法。通过介绍物联网工程实验室的功能(教师进行科研创新、院系举办竞赛活

《物联网技术导论》试卷

课程考试(查)试卷 (2016——2017学年度第一学期) 课程名称:物联网技术导论实训考试时间:90分钟 试卷类型:命题教师签名: 教研室主任签名:主管系部主任签名: 一.填空题(每空1分,共40分) 1.物联网就是“”。具有两层含义:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间和。 2.吸引了百万人关注的剑桥大学特洛伊计算机实验室的咖啡壶事件发生在年。 3.物联网的战略意义体现主要体现在、、及科技发展需求。 4.物联网的主要应用领域有:、、、、、、、、等。 5.物联网定义是指通过、、、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议。把任何物体与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现的一种网络。 6.物联网至少应该具备三个关键特征:一是,各类终端实现“”;二是,电信网、互联网等融合实现“”;三是,云计算等技术对海量数据“”。 7.传感器是把转换成易于测量、传输、处理的电学量(如电压、电流、电容等)的一种元件。常见的传感器包括、、、传感器等。 8.当今移动通信处于2G 、3G 、4G 三代技术并存,2G 主要代表是和;3G 主要代表是、、和、4G 主要代表是和。 9.典型的短距离无线通信网络协议有、、、、红外线数据协会)无线协议及WSN (wirelesssensornetwork ,无线传感器网络)等无线低速网络技术。 二.名词解析(每题10分,共20分) 1.中间件 2.M2M ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 学号:姓名:考位号:班级: 装订线(答题不得超过此线)

第四章 土的渗流性和渗流问题习题与答案

第四章土的渗流性和渗流问题 一、填空题 1.当渗流方向向上,且水头梯度大于临界水头梯度时,会发生流砂现象。 2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时,地下水的渗透速度越小,颗粒越粗的土,渗透系数数值越大。 3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。 4.一般来讲,室内渗透试验有两种,即常水头法和变水头法。 5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。 6.达西定律只适用于层流的情况,而反映土的透水性的比例系数,称之为土的渗 透系数。 7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。 8.渗透力是一种体积力。它的大小和水力坡度成正比,作用方向与渗流 方向相一致。 二、名词解释 1.渗流力:水在土中流动时,单位体积土颗粒受到的渗流作用力。 2.流砂:土体在向上动水力作用下,有效应力为零时,颗粒发生悬浮、移动的现象。 3.水力梯度:土中两点的水头差与水流过的距离之比。为单位长度上的水头损失。 4.临界水力梯度:使土开始发生流砂现象的水力梯度。 三、选择题 1.流砂产生的条件为:( D ) (A)渗流由上而下,动水力小于土的有效重度 (B)渗流由上而下,动水力大于土的有效重度 (C)渗流由下而上,动水力小于土的有效重度 (D)渗流由下而上,动水力大于土的有效重度 2.饱和重度为20kN/m3的砂土,在临界水头梯度I Cr时,动水力G D大小为:( C )

(A)1 kN/m3(B)2 kN/m3 (C)10 kN/m3 (D)20 kN/m3 3.反应土透水性质的指标是( D )。 (A)不均匀系数(B)相对密实度(C)压缩系数(D)渗透系数 4.下列有关流土与管涌的概念,正确的说法是( C )。 (A)发生流土时,水流向上渗流;发生管涌时,水流向下渗流 (B)流土多发生在黏性土中,而管涌多发生在无黏性土中 (C)流土属突发性破坏,管涌属渐进式破坏 (D)流土属渗流破坏,管涌不属渗流破坏 5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映( D ) (A)压缩系数(B)固结系数(C)压缩模量(D)渗透系数 6.发生在地基中的下列现象,哪一种不属于渗透变形( A ) (A)坑底隆起(B)流土(C)砂沸(D)流砂 7.下属关于渗流力的描述不正确的是( D )。 (A)其数值与水力梯度成正比,其方向与渗流方向一致 (B)是一种体积力,其量纲与重度的量纲相同 (C)流网中等势线越密集的区域,其渗流力也越大 (D)渗流力的存在对土体稳定总是不利的 8.下列哪一种土样更容易发生流砂( B ) (A)砂砾或粗砂(B)细砂或粉砂(C)粉质黏土(D)黏土 9.成层土水平方向的等效渗透系数与垂直方向的等效渗透系数的关系是( A )。(A)>(B)=(C)< 10.在渗流场中某点的渗流力( A )。 (A)随水力梯度增加而增加(B)随水利力梯度增加而减少(C)与水力梯度无关 11.评价下列说法的正误。( D ) ①土的渗透系数越大,土的透水性也越大,土的水力梯度也越大; ②任何一种土,只要水力梯度足够大,就有可能发生流土和管涌; ③土中任一点渗流力的大小取决于该点孔隙水总水头的大小; ④渗流力的大小不仅取决于水力梯度,还与其方向有关。

物联网概论学习体会

《物联网概论》课程学习总结2014年04月起,我有幸第一次参加了XX部组织的高等学校教师网络培训。参加的是由XX教授、XX教授主讲的《物联网概论》课程。两位教授均是在该领域经验丰富、研究颇深的专家。通过参加培训,我学习到了物联网理论的基础知识、发展前景,不但拓宽了自己的知识,而且也对这一领域有了更加清晰的认识。 物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,与互联网结合而形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。物联网技术是新一代信息技术的重要组成部分,目前国内方兴未艾,我们青年教师对于新兴技术的学习和研究是非常必要的。通过听取两位教授全面地介绍和讲解,我学习和系统认识了物联网的基本理论、技术基础、EPC电子编码体系,以及物联网在精致农业、食品卫生、社会治安、智能楼宇、感知城市、智能交通、节能环保、旅游观光、生产监控、新型商务和医疗护理等众多重点生产与生活领域中的应用。 教授的讲解内容全面,兼顾理论与实际,既全面介绍了物联网领域的基础知识,又广泛吸收了各国最新的发展成果;所用材料均取自国内外物联网的最新应用与动态。每一章均配有学习目标和思考题,既方便教师教学,又能让学习者全面、实际地学到运用物联网基本知识和技术解决各类实际问题的思路与方法。物联网概论课程的特点是理论联系实际,针对目前物联网在全球蓬勃发展的势态.特别遴选了一批在重点生产与生活领域中的应用案例进行详细的分析与介绍,让我领会到了物联网技术的魅力和巨大的潜力。 这次培训内容主要包括以下几个部分:1、物联网基础、物联网应用、嵌入式开发基础、嵌入式Linux开发环境搭建、嵌入式开发基础及Ubuntu使用、嵌入式Linux内核裁剪与编译等内容,通过开发板与程序烧写器套件分别实现SINK 节点、传感器节点和ROUTER节点,然后与PC机相结合实现无线传感器网络;2、物联网课程的教学设计,理论体系与实验体系的建设,以及《物联网》课程教学中的重难点;3、物联网应用技术专业培养目标,教学方法及手段,以及校企及政府合作开展科研的方向与重点。

第四章习题解答63286

第四章 网络层 4-01网络层向上提供的服务有哪两种?试比较其优缺点。 4-02网络互连有何实际意义?进行网络互连时,有哪些共同的问题需要解决? 答:网络互联可扩大用户共享资源范围和更大的通信区域。 进行网络互连时,需要解决共同的问题有:不同的寻址方案、不同的最大分组长度、不同的网络接入机制、不同的超时控制、不同的差错恢复方法、不同的状态报告方法、不同的路由选择技术、不同的用户接入控制、不同的服务(面向连接服务和无连接服务)、不同的管理与控制方式。 4-03作为中间设备,转发器、网桥、路由器和网关有何区别? 4-04试简单说明下列协议的作用:IP、ARP、RARP和ICMP。 答:IP协议:实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一,与IP协议配套使用的还有四个协议。 ARP协议:是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。 RARP:是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。 ICMP:提供差错报告和询问报文,以提高IP数据交付成功的机会。 因特网组管理协议IGMP:用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。 4-05 IP地址分为几类?各如何表示?IP地址的主要特点是什么? 答:分为A、B、C、D、E 5类,商业应用中只用到A、B、C三类。 每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号 net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,而另一个字段则是主机号 host-id,它标志该主机(或路由器)。

特点: (1)IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是: 第一,IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号,而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。 第二,路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号),这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少,从而减小了路由表所占的存储空间。 (2)实际上 IP 地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口。 当一个主机同时连接到两个网络上时,该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址,其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络(这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络),因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。 (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络,范围很小的局域网,还是可能覆盖很大地理范围的广域网,都是平等的。 4-06 试根据IP地址的规定,计算出表4-2中的各项数据。

物联网导论期末考试知识点

知识点1:物联网 1、物联网英文名称:Internet of things 2、物联网技术通过对物理世界(信息化)、(网络化),对传统的上分离的物理世界和信息 世界实现互联和整合。 3、物联网具有的三个重要特征:普通对象设备化、自治终端互联化、普适服务智能化 4、物联网的理念最早可以追溯带到1995年比尔盖茨的《未来之路》一书。 5、1998年,麻省理工学院提出EPC。 6、1999年,美国Auto-ID中心首先提出物联网的概念。 7、2009年温家宝,无锡,“感知中国”战略构想。 8、物联网的四个层次:感知识别层、网络构建层、管理服务层、综合应用层 9、物联网产业结构: 设备供应商(传感器/ 软件及应用开发商 知识点2:RFID 1、具有现代意义的RFID最早出现在20世纪80年代 2、Rfid芯片的小型化和高性能芯片的实用化 3、RFID早期的雏形是二战期间,雷达没法分辨敌我飞机。早期被动式RFID:飞机返回基地 时拉起飞机,雷达反射回的信号形状改变。早期主动时RFID:出现敌我识别器(IFF)。 4、RFID由五个组建构成:传送器、接收器、微处理器、天线和标签。传送器、接收器和微 处理器通常被封装在一起构成阅读器,因此,RFID系统的三大组建为:阅读器、天线和标签。 5、RFID源于雷达技术 6、两种阅读器与电子标签之间的射频信号耦合类型:电感耦合(变压器模型)、电磁反向 散射耦合(雷达模型) 7、RFID标签是由耦合原件、芯片和微型天线组成的 8、RFID标签的优点:体积小且形状多样、环境适应性强、可重复使用、穿透性强、数据安 全性 9、标签采用的3种数据存储方式:电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、铁电随机存取存 储器(FRAM)、静态随机存取存储器(SRAM) 10、R FID标签的分类:被动式标签(无源)、主动式标签(有源)、半主动式标签 11、R FID的工作频率集中在:低频、高频、超高频三个区域 12、低频(LF):30~300khz,典型125khz和133khz,无源,通信范围小于1m,适合近距离、 低速、数据量要求较少的识别应用,数据传输率低标签天线匝数多成本高存储数据量少13、高频(HF):3~3Mhz,典型13.56Mhz,通信距离小于1m,不早需要线圈绕制天线,可以

物联网技术导论讲义

物联网技术导论讲义 本课程将从以下8个方面来讲解: 物联网体系结构 传感器原理 射频标识技术 空间定位技术 物联网通信技术 物联网数据处理技术 物联网信息安全技术 物联网典型应用技术 第一章绪论 1.1 物联网的概念 1.1.1 物联网的定义 定义:物联网是通过使用射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 1.1.2 物联网的特征 全面感知 可靠传递 智能处理

1.1.3 “物”的含义 1.1.4 物联网概念辨析 EPC系统 信息物理系统 传感器网络 M2M技术 1.2 物联网的起源与发展 1.2.1 物联网的起源 1.2.2 物联网的发展 国际发展现状 国内发展现状 物联网发展面临的问题1.3 物联网的应用 智能交通 智能物流 环境监测 智能电网 医疗健康 智能家居

第二章物联网体系结构 2.1 物联网体系结构概述 2.1.1 意义和功能 物联网的最终目的是建立一个满足人们生产、生活以及对资源、信息更高需求的综合平台,管理跨组织、跨管理域的各种资源和异构设备,为上层应用提供全面的资源共享接口,实现分布式资源的有效集成,提供各种数据的智能计算、信息的及时共享以及决策的辅助分析等。 物联网与互联网的区别: 无线传感网 无线传感器网络的相关技术可以作为物联网开发的基础。 互联网 互联网连接的是虚拟世界,而物联网则是实现物理世界的互联互通。 物联网体系结构还应满足以下功能: 异构屏蔽性 互联互通 安全性 2.1.2 设计原则 以用户为中心 时空性

第四章 习题解答

第四章习题解答 1.计算机存储系统由哪几部分构成,各有什么特点? 解答:3级存储器结构,即高速缓冲存储器(Cache)、内存储器和辅助存储器。 用Cache临时存放CPU最近一直在使用的指令和数据,以提高信息的处理速度。与CPU 速度相当的静态随机存储器(SRAM)芯片组成,和内存相比,它存取速度快,但价格高,故容量较小。 内存用来存放计算机运行期间的大量程序和数据,多由MOS动态随机存储器(DRAM)芯片组成。 辅存是计算机最常用的输入输出设备,通常用来存放系统程序、大型文件及数据库等。 2.针对某intel 32位CPU,若其存储地址空间为0x00000~0x1ffff,那么该CPU访问地址为 0x03ff3的字型数据以及地址为0x03456的半字数据,分别需要多少个总线周期? 解答:intel 32位CPU存储地址空间分为4块,总线低2位地址信号无效。 0x03FF3对应bank3(低两位地址为11),则对该地址进行字类型数据访问需要2个总线周期:地址0x03ff0一次,此时BE3有效,得到字型数据的最低字节;地址0x03ff4一次,此时BE0,BE1,BE2有效,得到字型数据的高3个字节。由0x3FF3,0x3FF4,0x3FF5,0x3FF6地址处的4个字节构成一个字 0x03456对应bank2(低两位地址为10),则对该地址进行半字类型数据访问只需要1个总线周期,即地址为0x03454时,BE2,BE3有效,一个总线周期得到半字数据。 3.在intel cpu的实地址模式下,假设程序代码段地址为0x0234,代码段中的某个标号偏移 地址为0x23,请问该标号的物理地址为多少? 解答:实地址模式物理地址的行程过程: 因此该标号的物理地址为:0x02340+0x23=0x02363 4.已知某32位intel微处理器的段描述符为0x3453002312890103,试指出该段描述符对应 的段的起始地址与结束地址。 解答:

物联网导论复习

第一章:概述 物联网概念 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体,让所有能被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。普通对象设备化,自治终端互联化和普适服务智能化是其三个重要特征。 物联网的特征(特点) (1)普通对象设备化,自治终端互联化和普适服务智能化是其三个重要特征; (2)联网终端规模化:物联网时代每一件物品均具通信功能成为网络终端,5-10年内联网终端规模有望突破百亿; (3)感知识别普适化:无所不在的感知和识别将传统上分离的物理世界和信息世界高度融合; (4)异构设备互联化:各种异构设备利用无线通信模块和协议自组成网,异构网络通过“网关”互通互联。 (5)管理处理智能化:物联网高效可靠组织大规模数据,与此同时,运筹学,机器学习,数据挖掘,专家系统等决策手段将广泛应用于各行各业。 (6)应用服务链条化:以工业生产为例,物联网技术覆盖从原材料引进,生产调度,节能减排,仓储物流到产品销售,售后服务等各个环节。 物联网的起源与发展具有来源多样性 物联网的核心技术(四层) 根据信息生成、传输、处理和应用将物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。 物联网的发展趋势 (1)更广泛的互联互通:互联互通的对象从人延伸到物体互联互通方式的扩展; (2)更透彻的感知:通信功能使传感器能够协同工作; (3)更深入的智能:多传感器实现“人多力量大”的智能;多维感知数据实现“防患于未然”的智能;大数据挖掘实现“见微知著”的智能; 物联网的应用领域 (1)智能交通:通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。

《物联网技术导论》课程教学大纲

《物联网技术导论》课程 教学大纲 (适用于2013级应用电子技术专业) 物理与工程技术学院 二〇一五年八月

《物联网技术导论》课程教学大纲 【课程编号】【课程类别】专业技能选修课 【学分数】 3 【适用专业】应用电子技术 【学时数】36 【编写日期】2015年08月 一、课程教学目标 1.知识与过程 本课程的是应用电子技术专业的一门专业技能选修课。物联网技术导论课程旨在帮助学生对物联网有一个整体认识,掌握其体系结构和相关技术。通过对自动识别技术与RFID、传感技术、定位系统、智能信息设备的学习,掌握感知识别层的基本知识;通过对无线宽带网、无限低速网、移动通信网的学习,掌握网络构建层的基本知识;通过对大数据与海量信息存储、数据库系统、物联网中的信息安全与隐私保护的学习,掌握管理服务层的基本知识;通过对智能交通、智能物流、智能建筑等系统的学习,了解物联网技术在多个领域中的应用;最后还应将物联网前沿状况介绍给学生。在这个过程中强调掌握物联网涉及的基本概念和知识,提高自身对不断变化的物联网的适应能力。 2.技能与方法 本课程应当使学生掌握一定的物联网相关技术。待有实验条件的情况下,通过RFID实验箱,掌握低频、高频、超高频和2.4G 有源RFID 读写器、原理机、标签的原理及应用;物联网综合实验箱,掌握低功耗WiFi、ZigBee、Bluetooth 4.0 BLE、IPv6等多种无线传感网络。通过智能交通、智能物流、智能建筑等几个实际应用案例,掌握综合应用层;通过无线自组织网络路由、物联网管理:调试与诊断、认知无线电、移动计算中的群智感知,了解物联网前沿技术和应用。最终,对物联网有一个较清晰和全面的认识,并具备运用物联网理论分析解决实际问题的能力,为将来从事物联网及相关领域的技术开发、产品设计与生产奠定一定的基础和实践能力。 3.情感态度与价值观 伴随着知识的学习,技能的训练,培养学生对新鲜事物的兴趣,激发学习动力,养成对新事物的好奇心和求知欲。特别是一些新技术,不仅是技术的更新,更要关注的是观念的改变,社会生活方式的改变。大数据不仅是数据体量变大,海量、共享、连接是新时代的人文新观念。 二、课程重点、难点与解决办法 课程重点:物联网的基本概念;物联网体系结构;物联网关键技术;综合应用,如智能物流;智能交通等。

继电保护第四章课后习题参考答案资料讲解

纵联保护依据的最基本原理是什么? 答:纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类,它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来,使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量,而且哈反应线路对侧另一保护安装处的电气量。通过对线路两侧电气量的比较和判断,可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路,达到有选择、快速切除全线路短路的目的。 纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障,当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时,判断为区内故障,保护立即动作跳闸;当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时,就判断为区外故障,两侧的保护都不跳闸。 纵联差动保护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来判断是区内故障还是区外故障,在线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被保护线路的情况下,区外故障时线路两侧电流大小相等,相位相反,其相量和或瞬时值之和都等于零;而在区内故障时,两侧电流相位基本一致,其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流,量值很大。所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和,就可以区分区内故障与区外故障,区内故障时无需任何延时,立即跳闸;区外故障,可靠闭锁两侧保护,使之均不动作跳闸。 4.7 图4—30所示系统,线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护,分析在K点短 路时各端保护方向元件的动作情况,各线路保护的工作过程及结果。 ?? 答:当短路发生在B—C线路的K处时,保护2、5的功率方向为负,闭锁信号 持续存在,线路A—B上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁,线路A—B两侧 均不跳闸;保护5的闭锁信号将C—D线路上保护5、6闭锁,非故障线路保护 不跳闸。故障线路B—C上保护3、4功率方向全为正,均停发闭锁信号,它们 判定有正方向故障且没有收到闭锁信号,所以会立即动作跳闸,线路B—C被切 除。 答:根据闭锁式方向纵联保护,功率方向为负的一侧发闭锁信号,跳闸条件是本 端保护元件动作,同时无闭锁信号。1保护本端元件动作,但有闭锁信号,故不 动作;2保护本端元件不动作,收到本端闭锁信号,故不动作;3保护本端元件 动作,无闭锁信号,故动作;4保护本端元件动作,无闭锁信号,故动作;5保 护本端元件不动作,收到本端闭锁信号,故不动作;6保护本端元件动作,但有 闭锁信号,故不动作。 4.10 图4—30所示系统,线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护,在K点短路 时,若A—B和B—C线路通道同时故障,保护将会出现何种情况?靠什么保护 动作切除故障?

物联网导论作业答案

作业题集 (一)物联网概述 1、填空题 1)物联网是一个基于(互联网)、(传统电信)等信息承载体,让所有能够被(独立)的普通的物理对象实现(互联互通)的网络,它具有(普通对象设备化)、(自治终端互联化)和(普适服务智能化)三个重要特征。 2)智慧地球(SmarterPlanet)是(彭明盛)提出的。 3)物联网分为4层,分别是:(感知识别层)、(网络构建层)、(管理服务层)和(综 合应用层)。 4)蓝牙协议的标准为(802.15.1)。 5)RFID技术属于物联网4层中的(感知识别层)。 2、选择题 1)下面哪项技术不属于信息技术的三大支柱之一。D A、传感器 B、通信技术 C、计算机技术 D、无线技术 2)不属于物联网存在的问题是(B)。 A、制造技术 B、IP地址问题 C、终端问题 D、安全问题 3)下列哪一项不属于物联网的应用范畴?C A、智能电网 B、医疗健康 C、智能通信 D、金融与服务业 3、判断题 1)2009年8月7日胡锦涛总书记在江苏无锡调研时提出感知中国的概念。【错】 2)物联网理念最早可以追溯到比尔.盖茨在1995年的《未来之路》。【对】 4、问答题 1)物联网概念产生的背景有哪些因素? 答:物理世界的联网需求和信息世界的扩展需求 2)对于物联网,可以从那几个方面来理解? 答:物与物之间的信息交流普通网络和泛在网络机器网络构架 云计算方式的智能处理 3)简要说明一下物联网目前面临的主要挑战有哪些?

答:摆脱智能手机创新的备用电源/低耗电方案 对巨量资源的驾驭能力挖掘新的能量来源 4)简要介绍一下物联网相关的技术问题。 答:射频识别技术传感器与无线传感器网络技术大规模数据和大规模计算问题 (二)感知识别层 1、填空题 1)RFID系统分为(阅读器)、(天线)和(标签)三大组件。 2)感知识别技术,是融合(物理世界)和(信息世界)的重要一环。 3)射频识别技术(RFID)是利用(RFID)通过(射频信号)实现(空间耦合)信息传递并通过所传递的信息达到(自动识别)的目的。 4)RFID系统中,标签根据是否内置电源,分为三类:(被动式标签)、(主动式标签)和(半主动式标签)。 5)位置信息包括三大要素:(所在的地理位置)、(处在该地理位置的时间)、(处在该地理位置的对象)。 6)Android是基于(Linux)内核的软件平台和操作系统,早期是由(Google对象)开发。7)现代传感器的“三化”发展路线为(微型化),(智能化)和(网络化)。 8)传感器技术发展史的两条主线为(低功耗无线传感节点)和(微型化传感节点)。 2、选择题 1)二维码目前不能表示的数据类型(C)。 A、文字 B、数字 C、二进制 D、视频 2)RFID卡的读取方式(B)。 A、CCD或光束扫描 B、电磁转换 C、无线通信 D、电擦除、写入 3)RFID卡(D)可分为:有源(Active)标签和无源(Passive)标签。 A、按供电方式分 B、按工作频率分 C、按通信方式分 D、按标签芯片分 4)定位技术中,ToA和TDoA测量法至少需要(C)个基站才能完成定位。 A、1 B、2 C、3 D、4 5)下列哪种不属于一维条形码可以使用的码制?D A、UPC B、EAN C、ISBN D、Code49 6)“三化”时代的传感器节点和传统传感器节点组成不同不包括如下哪个部分?A A、存储器 B、微型处理器 C、无线通信芯片 D、功能装置

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