无线传感器网络试卷A

中国矿业大学2012-2013学年第一学期《无线传感器网络》试卷（A卷）（考试时间：100分钟闭卷）班级：姓名：序号：成绩：注意：请把所有试题的答案填写在后面的答题纸上，否则成绩无效。一、填空题（每空1分，共18分）1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（1）、计算模块、（2）和电源模块。2.在开阔空间无线信号的发散形状成（3）形。3.传感器网络的支撑技术包括：（4）、（5）、数据融合、（6）、（7）。4.传感器节点通信模块的工作模式有（8）、（9）和空闲。5.传感器节点的能耗主要集中在（10）模块。6.TDOA测距方法通常采用的信号为：（11）、（12）。7.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是：（13）、（14）。8.主动反击能力是指网络安全系统能够主动地限制甚至消灭入侵者，为此需要至少具备的能力有：入侵检测能力、（15）、（16）。9.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构：星型(Star)结构、（17）、（18）。二、名词翻译，把中文名称用英文单词或者短语表示（每小题2分，共16分）1.信标：2.传感器灵敏度：3.邻居节点：4.接收信号强度指示：5.非视线关系：6.测距：7.到达时间：8.定位精度：三、简答题（每小题5分，共20分）1．传感器网络有哪些限制条件？2．无线传感器网络的路由协议具有哪些特点？3．什么是数据融合技术，它在传感器网络中的作用是什么？4．简述传感器网络休眠机制的过程和目的。四、问答计算题（每小题10分，共10分）1.简述RSSI测距原理，和相应的理论依据。五、翻译题（每小题12分，共36分）1．Accurateandlow-costsensorlocalizationisacriticalrequirementforthedeploymentofwirelesssensornetworksinawidevarietyofapplications.Low-powerwirelesssensorsmaybemanyhopsawayfromanyothersensorswithapriorilocationinformation.Incooperativelocalization,sensorsworktogetherinapeer-to-peermannertomakemeasurementsandthenformamapofthenetwork.Variousapplicationrequirementswillinfluencethedesignofsensorlocalizationsystems.Wedescribemeasurement-basedstatisticalmodelsusefultodescribetime-of-arrival(TOA),angle-of-arrival(AOA),andreceived-signal-strength(RSS)measurementsinwirelesssensornetworks.2.Asthenetworkusesahop-by-hopcommunication,nodefailuremayleadtoroutefailure.Inthissection，Wewillproposemultipathroutingprotocolforthearchitecturethatenablesfaulttolerance.ThoughthismethodthesensingdatacanbesentfromCNtoCHreliably.Multipathmentionedinthispaperdoesnotmeansendingthesamedataondifferentpathssimultaneouslybuttosendthedataonanotherpathifthefirstonefails.Asit'shardtoreplacethoseexhaustnodes,ourgoalistotrade-offthelifetimeofnetworkanddatatransmissionreliability.Sotheroutingprotocolwelaunchediscalledenergy-basedmultipathrouting(EBMR)protocol.3.WirelessSensorNetwork(WSN)withlargeredundantnodesissuitablefortargettrackingbecauseofitshighself-organization.However,therestillexistseveralchallenges,suchaslimitationofenergy,computingcapabilityandshort-distancecommunication.So,itisoftheoreticalandpracticalsignificanceforstudyingontargettrackingsystemofWSN.WSNtopologyandself-organizationmethodsareanalyzedfirst.ConsideringoftheinadequaciesofLEACHalgorithm,avotebasedclusterheadelectionmechanismisproposed.Thismethodinsuresonlythenodeshavemoreneighborsandremainingenergycanbeelectedasclusterheads.Atthesametime,theclusterheadnumbermustbechosenaccordingtonetworkenergyconsumption.2011-2012学年第二学期《无线传感器网络》试卷（A卷）答题纸班级：姓名：序号：成绩：题号一二三四总分分值18163036得分阅卷人一、填空题（每空1分，共18分）1.（1）传感模块（2）存储模块2.（3）球形3.（4）定位技术（5）时间同步（6）能量管理（7）安全机制4.（8）发送（9）接收5.（10）通信6.（11）射频信号（12）超声波信号7.（13）zigbee（14）IEEE802.15.48.（15）隔离入侵者能力（16）消灭入侵者的能力9.（17）网状(Mesh)结构（18）簇树型(ClusterTree)结构二、名词解释（每小题2分，共16分）1.信标：anchor/beacon2.传感器灵敏度：sensitiveofsensors3.邻居节点：neighborhood/neighbornodes4.接收信号强度指示：receivesignalstrengthindicator5.非视线关系：nonlineofsight6.测距：rangmeasurement7.到达时间：timeofarrival8.定位精度：accuracyoflocalization三、简答题（每小题5分，共20分）1．传感器网络有哪些限制条件？答：（1）电源能量有限（2）通信能力受限（3）计算和存储能力受限2．无线传感器网络的路由协议具有哪些特点？答：（1）能量优先，（2）基于局部拓扑信息（3）以数据为中心（4）应用相关3．什么是数据融合技术，它在传感器网络中的作用是什么？答：数据融合是一种多源信息处理技术，它通过对来自同一目标的多源数据进行优化合成，获得比单一信息源更精确、完整的估计或判决。在传感器网络中的作用在于：节省整个网络的能量，增强所收集数据的准确性，提高数据收集效率。4．简述传感器网络休眠机制的过程和目的。答：休眠机制的主要思想是，当节点周围没有感兴趣的事件发生时，计算与通信单元处于空闲状态，把这些组件关掉或调到更低能耗的状态，即休眠状态。四、问答计算题（每小题10分，共10分）1.简述RSSI测距原理，和相应的理论依据。解答：RSSI测距的原理如下：接收机通过测量射频信号的能量来确定与发送机的距离。将无线信号的发射功率和接收功率之间的关系表述为下式所示，其中PR是无线信号的接收功率，PT是无线信号的发射功率，r是收发单元之间的距离，n传播因子，传播因子的数值大小取决于无线信号传播的环境。n=/r10nlgr=10lg/10lg=10nlgr10nlgrRTTRRRPPPPPAPA五、翻译题（每小题12分，共36分）1.精确地和低能耗的节点定位技术，对于传感器网络的大规模应用具有举足轻重的作用。低能量的传感器节点通常和信标节点之间存在多跳关系，在写作定位过程中，传感器的测量时对等的，并且形成一个网络地图。大量的应用需求将会影响传感器的定位系统设计。我们设计了一种基于测量的统计模型来描述传感器网络中的到达时间、到达角度和接收信号的强度测试。2.由于网络采用逐跳通信，节点失效可能导致路由失败。在本节中，我们将提出的多路径路由协议的架构，使容错性能更好。通过这种方法，测量的数据可以可靠的从簇成员发送到簇头。本文中提到的多并不意味着在不同的路径发送相同的数据，而是当第一条路径失效以后，从其余的路径继续发送。由于很难替换那些能量耗尽的节点，我们的目标是权衡网络寿命和数据传输的可靠性。因此我们设计的路由协议被称为能量多路径路由协议。3.具有自组织和高冗余特性的无线传感器网络适用于移动目标跟踪，但是无线传感器节点存在能量有限、计算能力低、通信距离短的局限性，为解决这些缺陷，开展无线传感器网络目标跟踪系统中低能耗、高可靠性，以及相关技术的研究，具有重要的学术意义和实用价值。论文首先分析了传感器网络的体系结构和自组织方法，针对LEACH分簇算法的不足，设计了一种基于投票的簇头选举机制，该机制确保了只有邻居较多、剩余能量大的节点才有机会当选为簇头，并结合网络能耗来确定最终的簇头当选个数。