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复习loT物联网
1.你如何理解物联网?概念1MIT,1999:物联网把所有物品通过射频识别技术与互联网连接起来,实现智能化识别和管理概念2ITU物联网报告,2005:将各种信息传感设备,如射频识别装置、各种传感器节点等,以及各种无线通信设备与互联网结合起来形成的一个庞大、智能网络,这样,所有的物品都能够远程感知,并与现有网络连接在一起,形成一个更加智能的生产生活系统,即物联网生态系统物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络
2.物联网中典型的感知技术有哪些?二维码,RFID,传感器,视频采集,卫星定位等
3.物联网中需要利用的无线传输技术有哪些?短距无线传输WPAN技术WPAN目前主要技术是蓝牙Bluetooth、UWBUltraWideBand与Zigbee
4.请以典型的实例说明物联网的应用第一章最后的应用举例无线传感器网络
1、什么是无线传感器网络无线传感器网络是由一组传感器以Ad-Hoc方式构成的无线网络,它由大量节点组成,密集地部署在被检测区域的内部或附近,各个传感器节点的位置一般事先不确定,以便在环境恶劣的地理位置或灾难现场随机部署无线传感器网络汇接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分,采用机内和机外两种直流电源
2.传感器网络中目标定位跟踪主要分为哪些类别?无线传感器网络中的H标跟踪按照跟踪对象的数量不同分为□单目标跟踪节点协作跟踪同一目标□多目标跟踪同时对这多个目标进行跟踪按照跟踪对象的形状特征分为I点目标跟踪目标自身所占空间相对于运动轨迹而言很小O□面目标跟踪目标面积较大n n无线传感器网络标跟踪的研究集中在单个点标上类别名称研究内容代表工作针对特定类型的传感器,研究基于相双元检测协作跟踪Mechitov感知模型类应感知模型的定位跟踪算法2003侧重于利用协作信号信息处理方法设信息驱动协作跟踪Zhao信息处理类计定位跟踪尊法2002,Chu2002主要研究定位跟踪中无线传感器网络网络结构类结构的动态变化,并基于此设计定位传送树跟踪算法Zhang2004跟踪算法
3.视频传感器网络中目标跟踪应用分为哪几个阶段,每个阶段需要进行那些工作?部署阶段部署视频传感器节点的监控区域探测阶段使所有的传感器节点处于探测模式将消耗过多能量;从部署节点中选择部分节点处于探测模式,使得保障探测质量的同时最小化探测节点的数目定位阶段定位精度与能量消耗的矛盾;定位质量将随着不同节点观测值数目的增加而提高;大量视频传感器节点获取并传输观测值将减少视频传感器网络的寿命跟踪阶段每隔一定的时间间隔就要根据目标的运动轨迹选择合适的节点处于定位状态,协同地估计目标位置
4.CPScyber physicalsystem的概念是什么?集计算、通信和控制能力于一体的信息物理融合系统Cyber-physical Systems,CPS,实现开放、动态、可控、闭环的计算和服务支持CPS是一类将数字化、网络化系统与物理过程密切整合的设备系统CPS的概念最早是由美国国家基金委员会在2006年提出,被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮核心3CsComputation CommunicationControl的融合“CPS,从广义上理解,就是一个在环境感知的基础上,深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能,以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合,构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络,并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式”・一何积丰院士
5.发展CPS主要面临哪些挑战?面临挑战:在建立的过程中,我们面临一些挑战,主要有■重新排列设计流中的抽象层;■开发新的异构模型组介的语义基础和描绘不同物理与逻辑的建模语言的语义基础;■研究一个系统组合与集成的科学与技术基础,它是基于模型的、精确的和可预测的;■开发新的开放式体系结构,它将允许我们建立国家级和CPS全球级系统的能力;■建立新的灵活的设计自动化基础设施CPS物联网信息处理
1、什么是信息?香农认为信息是有秩序的量度,是人们对事物了解的不确定性的消除或减少信息是对组织程度的一种测度,信息能使物质系统有序性增强,减少破坏、混乱和噪音从信息科学的角度来看,信息的含义则更为深刻和广泛,它是不能等同于数据、消息、信号的自己定义信息!
2、信息的基本特性?信息的普遍性、无限性和客观性;信息的可共享性;信息的可存储性;信息的可传输性;信息的可扩散性;信息的可转换性;信息的可度量性;信息的可压缩性
3、物联网信息的常见形态标签数据,多媒体数据
4、传感器信息融合的一般方法有哪些?嵌入约束法、证据组合法、人工神经网络法
5、物体识别方法中图匹配法的基本原理?图匹配法Graph matching当且仅当Pn与P n对某一给定的相似性量度相似时,形成一对配对assignment;若两幅图G和G,的节点具有一对一的配对,使得所有配对相互兼容,就称这两幅图是同构isomorphic的若n,n’为一配对,仍要求Pn=P#如果G的子图与G的子图同构,称图G与G为亚同构subisomorphic的云计算1,用你自己的语言定义一下什么是云计算狭义云计算提供资源的网络被称为“云,“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的,并且可以随时获取,按需使用,随时扩展,按使用付费这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施111广义云计算这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是任意其他的服务这种资源池称为“云”云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源,通常为一些大型服务器集群,包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等等云计算将所有的计算资源集中起来,并由软件实现自动管理,无需人为参与这使得应用提供者无需为繁琐的细节而烦恼,能够更加专注于自己的业务,有利于创新和降低成本有人打了个比方这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通,就像煤气、水电一样,取用方便,费用低廉最大的不同在于,它是通过互联网进行传输的云计算是并行计算Parallel Computing分布式计算Distributed Computing和网格计算GridComputing的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现云计算是虚拟化Virtualization效用计算Utility Computing、laaS基砒设施即服务、PaaS平台即服务、SaaS软件即服务等概念混合演进并跃升的结果总的来说,云计算可以算作是网格计算的一个商业演化版2,你使用过哪些云计算服务?自己写最常用的七种SAAS在线软件服务用户通过浏览器,就能够便捷的使用各种程序系统用户无需再支付高昂的服务器设备、软件授权以及人工维护成本,通过供应商就能够轻松获取理想的软件服务实用计算为IT行业创造虚拟的数据中心使得其能够把内在、I/O设备、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池,为用户提供各种计算、开发、存储等各种运算服务网络服务为用户提供各种API接口服务,让开发者能够开发更多基于互联网的应用,而不只是自己的单机程序平台即服务这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来提供,你可以使用中间商的设备来开发自己的程序并通过互联网和其服务器传到用户手中MSPo为用户提供各种在线管理维护服务,常用于邮件病毒扫描、程序监控等等商业服务平台是SAAS和MSP的混合应用,算为用户和提供商之间的互动提供了一个平台比如用户个人开支管理系统,能够根据用户的设置来管理其开支并协调其订购的各种服务互联网整合将互联网上提供类似服务的公司整合起来,以便用户能够更方便的比较和选择自己的服务供应商3,简述M叩Reduce的运行机制一个软件架构,是一种处理海量数据的并行编程模式•用于大规模数据集通常大于1TB的并行运算•MapReduce实现了Map和Reduce两个功能-Map把一个函数应用于集合中的所有成员,然后返回一个基于这个处理的结果集-Reduce对结果集进行分类和归纳-Map和Reduce两个函数可能会并行运行,即使不是在同一的系统的同一时刻的执行过程M apReduce首先将数据文件切分成片,然后启动集群上的多个程序拷贝•M一份特殊的拷贝是其它的均为,将•master,workero masteimap或】任务分配给空闲的educe worker被赋予任务的读入相应输入数据片内容,分析其•map worker键/值对并将其传递给用户定义的函数函数产生的map map中间结果键/值对在内存中缓存的执行过程M apReduce•缓存的键/值对定期写入本地磁盘,经由划分函数分成块这些缓存的键/值R对在本地磁盘中地址被传回由其负责将地址转发给master,reduce worker•当一个收到发来的地址时,它用远程过程调用读取reduce workermaster map缓存在磁盘里的数据当从其分块读取所有中间数据时,先按reduce worker键值对其排序从而使相同键的所有数据被放置在一起的执行过程M apReduce•迭代处理这些有序的中间数据,针对每个中间键reduce worker值它将对应的一组中间值传给用户的[函数函educe0reduce数的输出被追加到该块reduce0•当所仃和任务完成后,通知用户程序此时,map reducemaster用户程序中的调用返回到用户代码MapReduce4,MapReduce中如果worker出现故障如何恢复?・Worker故障-Master周期性的ping每个worker如果master在一个确定的时间段内没有收到worker返|可的信息,那么它将把这个worker标记成失效-重新执行该节点上一经执行或尚未执行的Map任务-重新执行该归点上未完成的Reduce任务,己完成的不再执行故障•Master-定期写入检查点数据-从检查点恢复5,MapReduce适合做哪些计算?MapReduce计算模型对于高性能要求的应用以及平行计算领域的需求非常适合对于大量数据要做同样的计算的时候,就可以把数据进行划分,然后分配到不同的机器上来分别作计算6,Google为什么要自己设计GFS GFS为什么要采用中心服务器模式?Google之所以要研发自己的分布式文件系统,是因为在分布式存储环境中,常常会产生以下一些问题
1.在分布式存储中,经常会出现节点失效的情况
2.分布式存储的文件都是非常巨大的
3.对于搜索引擎的业务而言,大部分文件都只会在文件尾新增加数据,而少见修改已
4.与应用一起设计的文件系统API对于增加整个系统的弹性和适用性有很大的好处为了满足以上几点需要,Google设计了它自己的分布式文件系统GFS•采用中心服务器模式-可以方便地增加Chunk Server掌握系统内所有的情况,方便进行负载均衡-Master ChunkServer-不存在无数据的一致性问题7,用户看到的云计算特点有哪些?数据安全可靠首先,云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心,用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦客户端需求低其次,云计算对用户端的设备要求最低,使用起来也最方便轻松共享数据此外,云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享可能无限多最后,云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能高性价比,应用分布性,高可靠性,可扩展性,高度灵活性集了传感器技术、无线网络通信和计算机技术
2、无线传感器网络节点结构主要包括什么?数据采集模块Sensors和A/D Convert;数据处理和控制模块CPU、Memory和嵌入式操作系统等通信模块无线通信系统供电模块Power Unit定位系统LFS、移动装置Mobilize、电源自供系统等
3、无线传感器网络协议栈包括什么?应用层;传输层;网络层;数据链路层;物理层能量管理平面;移动性管理平面;任务管理平面
4、短距离无线通信技术包括哪里技术?举出4中,并进行比较第二章五大短程技术比较NFC依附性太强;一方面,NFC技术可以刺激蓝牙、Wi-Fi等其他技术的发展;另一面,NFC技术的最终实现也要依赖于这些技术ZigBee巨头力挺前途难料BloueTooth传输距离太短、信息安全安全问题Wi-Fi发展迅速、瓶颈犹存、高昂的价格让消费者步不前UWB前途无量,受困UWB标准不统一
5、WSN支撑技术包括那些,并简单介绍定位技术;同步技术;容借技术;数据融合技术;安全技术;网管技术
6、举例无线传感器网络的2种典型应用,并详细描述1,使用RSS方式定位的系统该系统基于射频接收信号强度RSS分析的三维位置感知方法,实现小范围内的定位SpotON
19992.使用TOA/TDOA方式定位的系统Bat System1999一种基于测距range-based的定位技术Cricket2000MIT提出了一种融合TDOA和信号到达相位差的硬件解决方案
3.混合定位系统CalamariCalamar采用超声波传播时间TOA和接收电信号强度RSS方式定位AHLoS AdHoc LocalizationSystem2001AHLoS使用RSS进行接近情况探测,同时使用RF和超声波的收发时间进行TDOA测量
4.无需测距的定位系统UC Berkeley2006Trio传感器节点多传感器融合算法,使用空间相关性,融合后的二进制测量值提供更加精细的位置信息融合后的数据通过数据关联的马尔可夫-蒙特卡罗算法Markov chainMonteCarlo DataAssociation-MCMCDA跟踪未知个数的目标
7、无线传感器网络的特点及它与现有无线网络的区别特点大规模网络;自组织网络;动态性网络;能量极其有限的网络;与应用相关的网络;以数据为中心的网络无线传感器网络与传统数据网络Internet,WLAN有着不同的技术要求,前者以数据处理为中心,而后者以传输数据为目的传统网络把所有和功能相关的处理都放在网络的终端系统上,中间节点仅仅负责数据分组的转发;对于WSNs的每个Sensor Node既要感知事件、收发和转发信息,还要能够处理信息
8、列举室内定位技术红外室内定位技术;蓝牙室内定位技术;Wi-Fi室内定位技术;UWB室内定位技术;ZigBee室内定位技术;RFID室内定位技术
9、无线传感器网络中同步技术的基本思想,目前有哪些方法在传感器网络中,时间同步非常重要保证节点间的协同工作构成TDMA时分复用调度机制完成多传感器节点的数据融合利用时间序列监测目标运动速度典型时间同步协议DMTS DelayMeasurement TimeSynchronizationRBS ReferenceBroadcast SynchronizationTPSNTiming-sync Protocolfor SensorNetworksHRTS HierarchyReferencing TimeSynchronization ProtocolFTSPFlooding TimeSynchronization ProtocolGCSGlobal ClockSynchronization具体发送者发送前导码、发接收送时间访问时间;同步字ACKDMTS DelayMeasurement TimeSynchronization嵌入时to标接收者接收前导码、同接收发送接收步字数据ACK处理时标t2MAC层时间戳技术和平台直接相关,给出了在Mica2平台下的实现基本同步原理发送者--接收者同步单个报文中包括多个时间戳(在报文的不同位置)根据单个报文中的多个时间戳,可对中断等待时间进行补偿对clock skew的补偿仍采用最小二乘法RFID技术
1.RFID系统由哪几部分组成?各部分的主要功能是什么?电子标签由天线和专用芯片组成阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信,可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作天线在标签和读取器间传递射频信号计算机系统完成各种基于RFID的应用
2.电感耦合和反射散射RFID系统的工作原理分别是什么电感耦合Tag的能量供给;工作距离1m以下;工作频率
13.56MHz,135KHz无源标签电感线圈L1和L2看做变压器的初次级线圈,通过交变磁场H的感应,在L2上产生电压,供tag使用;电感耦合效率较低,适于小电流电路Tag-reader负载调制;Tag上二进制编码值控制S的通断;L2上电流的变化引起L1上电压的变化;Reader识别该电压变化,产生信息;属于振幅调制reader-Tag数据传输ASK数字调制方式反射散射反向散射源于雷达技术;电磁波遇到空间目标时,能量的一部分被物体吸收,另一部分以不同强度被散射到各个方向;散射的能量中,一部分反射到发射天线,并被接收和识别,即可获得目标的有关信息工作频率UHF和MW;工作距离lmTag的能量供给Reader发射的功率Pl衰减后到达tag,tag吸收该功率Pl整流后供电Tag-Reader反光镜原理,tag通过“天线开关”控制天线的阻抗,改变天线的反射系数,实现类似ASK的数字调制
3.LF、HF、UHF系统的各自特点是什么?为什UHF系统得到越来越大的重视K0IN6bfAHOTFlfCOMUUN-CATlON6低频标准及应用LF RFID|ISO11784/11785ISO/IEC18000-2频率范围为典型工作频率有30kHz-300kHz相关标准125KHz,133KHz工作频率电感耦合,标签需位于阅读器天线辐射的近场区内工作方式一般情况下小于米・01低速、数据少阅读距离低端应用,动物识别数据传输应用方向相关标准频率范围为典型工作频3MHz-30MHz工作频率高频标准及应用HF RFID工作方式IS0/IEC14443,ISO/IEC18000-3率有
13.56MHz阅读距离数据传输中速数据传输应用方向门禁、身份证、电子车票、电子闭锁电感耦合,标签需位于阅读器天线辐射的近场区内一般情况下、、、-7ISO/IEC18000-4-5-6小于米电磁耦合,标签433MHz,862902-960MHz,
2.45GHz,
5.8GHz1位于阅读器天线辐射的远场区内阅读距离一般大于;起高典型情况为最大可达以上1m,4-6m,10m频可以承载更高的数据传输速率,更适合快速、大容量高效的物品识别UHF移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、海量RFID物品快速识别标准及应用相关标准工作频率工作方式阅读距离数据传输应用方向W••I―.MHMG皿AMOTf|fCOMUU»CAVBOHe优势UHF实施成本低——价格优势♦♦电子标签的用料仅仅相当于电子标签的UHF RFIDHF RFID1/3,极大的价格优势远距离读写一应用空间优势♦♦电子标签读取的距离极限为HF RFID
1.5m9无源电子标签可轻松的从外读取UHF RFID8m小有源电子标签甚至可达到UHF RFID200m读取快速,效率提高♦(〈支持高速远距离读取,识别,对不停车收费)系统,UHF ETC一套设备可快速远距离自动识别车辆所携带的电子车牌,通UHF关效果是系统的倍以上HF10使用寿命长♦♦〈标签是一种无源标签,在安装好后属于免维护标签,标签使UHF用寿命在年以上10存贮区UHF Gen2“Kill”PasswordRESERVED MEMORYBank00“Access”PasswordCRC-16Protocol ControlPCBank01EPC MEMORYElectronicProductCode EPCBank10Tag IdentificationTID MEMORYBank11User USERMEMORY
4.UHFGen2标签的存储区分为几类?各存贮那些信息k MDZGUMWtftiTYbfAM3TFifCOMMUWCATION
一、.■»-f•»DTN1传统TCP/IP网络对网络环境有什么依赖的假设条件?依赖的假设条件-收发节点之间必须存在持续的端到端的路径-任意收发节点对之间的RTT较小且相对一致-通信链路误码率及丢包率低-双向速率基本一致TCP/IP网络并不是放之四海而皆准-地址与标示?移动IP-地址足够吗?IPV6-能表示物联网的节点?地址的分裂、聚合2DTN网络的特征是什么?它的路由机制要以哪种模式工作?特征网络延时大,连接不稳定,非对称的链路传输速率,数据传输的高误码率和差错率为了在间歇性连通的网络中实现节点通信,DTN网络中的路由机制以“存储・携带•转发”的模式工作在这种模式中,当路由表中不存在去往目标节点的下一跳节点时,消息将在当前节点上缓存,并随着当前节点的移动以等待合适的转发机会3DTN网络中的接触contact指什么?有哪儿种?接触contact表示一次通信机会,在间歇性连接网络中,两个节点之间出现一条可以通信的连接•间歇可预定的•间歇偶然的•间歇可预测的,适用概率预测4对比一下直接传输与传染路由这两种路由机制的不同直接传输是一种单副本的路由,传染路由是一种多副本的路由•单副本的好处是节省网络资源,多幅本则过多消耗了网络资源■综合这两者的混合路由,既节省网络资源,同时减少网络端到端时延5DTN路由目标是什么?与传统的Internet网络相同吗?与传统Internet以最小跳数、最短路径为路由目标不同,DTN中不同的应用场景可能具有不同的目标,主要有最小化传输延迟、最大化消息分发概率以及最小化缓冲、网络带宽和能量消耗等目标.6简述一下DTN网络中的束bundle>保管传输custody transfer0束bimdle・DTN的基本数据单元,bundle叠加于传输层之上,不是原来的分组报文•bundle由多个报文存储聚合并进行传输,以降低对端到端连接的需求保管传输custody transfer•custody transfer指消息从一个DTN节点传输到下一个DTN节点,是一种可靠的传输•即当消息从节点A传递到节点B时,节点B必须确保将消息传递到目标节点或者消息超时丢弃,或者将保管传输的责任委托给下一个节点C,否则不能删除该消息CPS
1.GPS定位系统由那些部分组成?A.空间部分由24颗工作卫星组成,位于距地表20200km的上空,均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗),轨道倾角为55;4颗有源备份卫星在轨运行;卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象B.地面控制部分地面控制部分由一个主控站,5个全球监测站和3个地面控制站组成监测站均配装有精密的钠钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3个地面控制站地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星这种注入对每颗GPS卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入C.用户设备部分当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。