武汉理工大学物联网概论复习34

说明：以下题目来自ppt,答案大部分来自ppt.有些来自网络。答案带有部分解释，所以不够简洁明确。物联网工程概论复习提纲〇考试题型选择、填空、计算、论述（理解、比较、阐述什么）一、绪论1、物联网的定义是什么？广义：能够实现人在任何时间、地点，使用任何网络与任何人与物的信息交换以及物与物之间的信息交换；狭义：物联网是物品之间通过传感器连接起来的局域网，无论接入互联网与否，都属于物联网的范畴。定义：1）物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、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。2）物联网是由具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术相互连接形成的网络，这些物理设备可以在无需人工干预的条件下实现协同和互动，为人们提供智慧和集约的服务，具有全面感知、可靠传递、智能处理的特点。2、物联网的三个主要特征是什么，分别具有什么具体内容？1）“全面感知”是指利用RFID、二维码、GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段，随时随地对物体进行信息采集和获取。2）“可靠传送”是指通过各种通信网络与互联网的融合，将物体接入信息网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享。3）“智能处理”是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，实现智能化的决策和控制。3、物联网的体系结构和技术体系结构分别是什么，两者有什么区别？1）体系结构：感知层：利用传感器、RFID等随时随地地获取环境的信息；采集数据的方式有主动采集和被动采集两种；（全面感知）网络层：通过各种网络传输手段将物体的信息实时准确地传递出去；（可靠传输）应用层：包括资源的共享和交换，对海量数据和信息进行分析和处理，对各种方案实施智能化的决策；（智能处理）2）技术体系：物联网技术体系结构包含有四个，涉及的具体技术见上图：1、感知技术：用于物联网底层感知信息的技术。2、传输技术：能够汇聚感知数据，并实现物联网数据传输的技术。3、支撑技术：用于物联网数据处理和利用的技术。4、应用技术：用于直接支持物联网应用系统运行的技术。5、公共技术：也就是上述4层都要用到的技术。4、思考一个物联网的应用，包括当前系统的不足，如何使用物联网解决问题，会用到哪些相关技术，新系统有什么特点等（开放题）可以从1、交通领域2、医疗领域3．农业应用4．零售行业5．电力管理6．数字家庭这些领域考虑。新系统的特点：1、更精细：物联网中大量传感器的使用，提高了各信息系统的数据采集的实时性、精确性。2、更智能：从复杂程度上来讲，物联网使人类可管理的范围更加扩大，管理更加智能。物联网专项的应用所涉及的产业众多，对各类服务商、设备商的协同要求也更高，就个人使用者而言直接的体会是我们得到的服务更加智能和人陆化。3、更简单：物联网技术将对各类设备的管理和控制更加简单和高效。在物流、环保、工业控制、电力、产品制造等各方面的应用将使工作流程变得更加简化，工作效率大大提高二、传感器问题1、什么是传感技术？传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对信息进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，涉及传感器、信息处理/识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动。2、传感器的构成是什么？传感器是由敏感元件和转换元件组成的一种检测装置，能感受到被测量，并能将检测和感受到的信息按照一定规律变换成为电信号输出。3、各种传感器的特点是什么？给你一个场景，你能选出合适的传感器吗？根据工作原理分类1、物理传感器：利用力、热、声、光、电、磁、射线等物理效应，将被测信号量的微小变化转换成电信号；2、化学传感器：将化学吸附、电化学反应等过程中被测信号的微小变化转换成电信号3、生物传感器的敏感元件可以是生物体、组织、细胞、酶、核酸或有机物分子。它利用不同生物元件对于光强度、声强度、热量、压力不同的感应特征（测谎仪）。4、智能传感器与普通传感器的区别是什么？用嵌入式技术将传感器与微处理器集成一体，具有环境感知、数据处理、智能控制与数据通讯功能的智能数据终端设备。具有自学习、自诊断与自补偿能力、复合感知能力、灵活的通信能力。（与传统的传感器输出模拟原始信号不同，这种传感器可以在内部实现对原始数据的加工处理。并可以通过标准的接口与外界实现数据交换，从而实现了传感器的智能化。更为重要的是这种智能化传感器可以根据实际的需要通过软件控制来改变设计，给系统的扩展带来了很大的发展余地，减少了研发费用。与传统的设计相比，不同的应用系统无须采用不同的传感器。可以在单一的传感器基础上通过软件设计来改变传感器的功能，以满足不同客户的需求。这样，低成本、大批量的智能传感器可以快捷、低成本的实现系统的设计、维护或功能扩展。从而改变过去传感器仅仅应用在工业、军事及自动化控制等领域的情况。--摘自网上）5、什么是Adhoc网络，它的特点是什么？Adhoc网络是一种不需要建立基站的无线移动网络，是一种可以在任何地点、任何时刻迅速构建的移动自组织（Self-Organization）网络Adhoc网络的特点：自组织与独立组网、无中心、多跳路由、动态拓扑6、无线传感网络的组成和工作原理是什么？1）传感器节点、汇聚节点、管理节点2）数据在经过多跳路由后达到汇聚节点，最后通过互联网或者卫星通信网络传输到管理节点。拥有者通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。三、射频识别技术问题1、数据采集和特征提取分别指什么，他们的区别是什么？1）数据采集技术需要被识别物体具有特定的识别特征载体(如标签、条码、磁卡等)；2）特征提取技术则根据被识别物体本身的行为特征(包括静态、动态和属性的特征)来完成数据的自动采集。（特征到数据的转化）2、常用数据采集技术的比较，比如给你两种技术，你能清楚的阐述他们的异同吗？常用的数据采集技术条码技术、光学字符识别OCR、磁条/磁性技术、IC卡识别技术语音识别技术、视觉识别技术、生物计量识别技术、射频识别技术1、条码技术。包括一维条码和二维条码2、光学字符识别OCR，优点是人眼可识读、可扫描；但输入速度和可靠性不及条码，其数据格式有限，通常要用接触式扫描器。3、磁条/磁性技术。如银行ATM卡、会员卡、机票等，磁卡是接触识读的，价格很便宜，但是很容易磨损，还会受挤压、被折、长时间磕碰、暴晒等影响。它与条码有三点不同：一是其数据可部分读写操作；另外是给定面积编码容量比条码大；再就是对于物品逐一标志成本比条码高。4、IC卡识别技术。接触式lC卡与磁卡相比较，具有以下优点：1）安全性高，iC卡必须通过与读写设备间特有的双向密钥认证，物理方法防信电泄漏+零证明。2）IC卡的存储容量大，便于应用，方便保管；IC卡的存储容量小到几百个字符，大到上百万个字符。3）IC卡防磁，防一定强度的静电，抗干扰能力强，可靠性比磁卡高，使用寿命长，IC卡的数据至少保持10年，读写次数能够达到10万次以上。4）IC卡的价格稍高些。5）它的触点暴露在外面，有可能因人为的原因或静电而损坏。射频标签与条形码的区别1）两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。2）条形码是可视技术，扫描仪在人的操作下工作，只能接收它视野范围内的条形码3）射频识别不要求看见目标。射频标签只要在阅读器的作用范围内就可以破读取4）条形码还有其他缺点，如果条形标签被划破，污染或是脱落，扫描仪就无法辨识目标。条形码只能识别生产者和产品，并不能辨识具体的商品，贴在所有同一种类产品包装上的条形码都一样，无法辨识哪些产品先过期。5）射频识别具有写入信息更新的能力，其专有的辨识器不能被复制，防伪功能强，但是价格也相对较高。3、RFID的组成和工作原理是什么？1）电子标签(ElectronicTag)也称智能标签(SmartLabel)，是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签，其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。电子标签是RFID系统的数据载体，根据其应用场合不同表现为不同的应用形态读器主要负责与电子标签的双向通信，同时接受来自主机系统的控制指令。阅读器的频率决定了RFID系统工作的频段，其功率决定了射频识别的有效距离。它是RFID系统信息控制和处理中心。2）基本原理是利用射频信号的空间耦合（电磁感应或电磁传播、反射、散射）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。4、无线射频识别技术有哪两种技术，它们的特点分别是什么？1）电磁感应：电磁感应方式一般适合于中低频工作的近距离射频识别天线系统。典型的工作频率有：125KHz、225KHz和13.56MHz。识别作用距离小于1米，典型作用距离为10～2）电磁传播或电磁反向散射（BackScatter）耦合电磁反向散射耦合方式一般适合于超高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。识别作用距离大于1米，典型作用距离为3～l0米。四、OSI和TCP/IP模型1、层次的概念和分层的好处是什么？层次的概念：1）每一层都建立在其下一层的基础之上2）每一层的目的都是向上一层提供特定的服务，而把如何实现这些服务的细节对上一层加以屏蔽3）一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行对话，该对话中使用的规则和约定统称为第n层协议4）协议（protocol）是指通信双方就如何进行通信的一种约定5）在每一对相邻层次之间的是接口（interface），它定义了下层向上层提供哪些操作和服务6）层与协议的集合称为网络体系结构（networkarchitecture）7）一个特定的系统所使用的一组协议，即每一层一个协议，称为协议栈分层的好处：各层之间是独立的、灵活性好、结构上可分割开、易于实现和维护、能促进标准化工作2、服务与协议的区别是什么？1)服务是指某一层向它上一层提供的一组操作。服务与两层之间的接口有关，低层是服务的提供者，而高层是服务用户2)协议是一组规则，规定了同一层上对等实体之间所交换的数据包或者报文的格式和含义。对等实体利用协议来实现他们的服务定义。他们可以自由地改变协议，只要不改变呈现给他们用户的服务即可。3、OSI参考模型有哪几层，每一层的功能是什么？每一层的数据传输格式是什么？物理层(Physicallayer)是参考模型的最低层。主要功能是：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输并监控数据出错率，以便数据流的透明传输。数据链路层主要功能是：在物理层提供的服务基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。网络层主要功能是：为数据在结点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互联等功能。传输层主要功能是向用户提供可靠的端到端(End-to-End)服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因此，它是计算机通信体系结构中关键的一层。会话层主要功能是：负责维扩两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。表示层主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。应用层主要功能是：为应用软件提供了很多服务，例如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务。4、OSI模型和TCP/IP模型的异同1）OSI有七层，而TCP/IP只有4层。后者的实用性强2）OSI模型有3个主要明确概念：服务、接口、协议。而TCP/IP模型最初没有明确区分这三者。这是OSI模型最大的贡献3）CP/IP模型一开始就考虑通用连接，而OSI模型考虑的是由国家运行并使用OSI协议的连接方式4）通讯方式上，在