物联网导论 作业习题及答案 杨埙

第一章第1、2讲：1.什么是物联网？答：物联网实现人与人、人与物、物与物之间任意的通信，使联网的每一个物件均可寻址，使联网的每一个物件均可通信，使联网的每一个物件均可控制。物联网不是一个简单的技术热点，而是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，是一个融合了感知技术、通信与网络技术、智能计算技术的复杂信息系统，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术进行聚合与集成应用，使人与人、人与物、物与物智慧对话，创造出一个智慧的世界。2.物联网的四个本质特点？答：（1）物联网是物与物相互连接的网络，互联是其重要特征。（2）物联网中的物体具有自动识别与感知智慧。（3）物联网大大扩展了人类的沟通范围。（4）物联网可以实现更多的智能应用。3.什么是传感网？答：传感器网络（SensorNetwork）的简称，是由大量多种类型传感器节点组成的网络，可以用有线的方式组网，也可以用无线的方式组网，但多采用无线的方式。传感网能够通过传感器节点间的协作实时感知、采集和处理网络覆盖区域内感知对象的信息（如温度、湿度、光照度、声音、振动、压力、位移、烟雾），并发送给观察者。4.物联网与各个网络关系图？答：第3、4讲：1.物联网发展趋势？答：（1）物联网市场规模高速增长，未来发展空间广阔（2）制造业/工业设备数量激增，低功耗广域网连接占比提升迅猛（3）产业纵深发展，智慧城市、智慧工业等产业物联网需求旺盛（4）产业生态日益完善，各大厂商竞相布局（5）多重技术推动物联网技术创新2.什么是边缘计算？答：边缘计算即利用物联网边缘设备进行计算。3.举例说明华为、阿里、腾讯有关物联网的布局？答：（1）2015年，华为公开“1+2+1”的物联网发展战略，发布HuaweiLiteOS，明确向物联网进军的发展战略；2016年，发布OceanConnect平台；2019年，发布鸿蒙操作系统（HuaweiHarmonyOS）。在物联网领域，华为提供全产业链解决方案，从开源物联网操作系统HuaweiLiteOS、海思的NB-IoTBoudica系列芯片、物联网通信模组、eLTE/NB-IoT/5G无线接入网络、企业物联及智慧家庭网关、物联网连接管理平台，一直到物联网网络集成服务等。华为物联网整体布局战略是聚焦物联网基础设施，利用云和人工智能的核心能力，发展企业级和消费级物联网，连接更多设备。（2）阿里巴巴早在2014年就启动了物联网研发，2017年发布阿里云物联网平台——阿里云IoT和物联网嵌入式系统AliOSThings；2018年9月，阿里巴巴达摩院宣布成立独立芯片企业平头哥半导体有限公司；2018年12月，阿里巴巴高调宣布和高通、联发科等23个芯片、模组厂商合作，推出预装了AliOSThings操作系统的模组。2018年，阿里巴巴公布物联网战略，称5年内要连接100亿台物联网设备，通过云+人工智能+物联网三驾马车赋能全行业变革。（3）2014年，腾讯推出QQ物联·智能硬件开放平台（2022年8月后新版QQ不再支持）；2016年，成立腾讯AILab；2019年，推出一站式物联网开发平台（IoTExplorer），同年发布腾讯云物联网全新商业品牌—腾讯连连，提供覆盖“云-管-边-端”的物联网基础设施，面向“消费物联”和“产业物联”两大物联网赛道提供全方位的物联网产品和解决方案；2020年，宣布与日立达成合作关系，共同致力于车联网、自动驾驶、车辆信息安全等领域的服务开发，多方位布局物联网相关服务。第5、6讲：1.简述物联网的特征。答：（1）全面感知（2）可靠传送（3）智能处理2.简述物联网的三层架构模型。答：下往上依次是感知层、网络层、应用层，如图：3.物联网标准体系一级标准有那些？答：总体标准、感知层标准、网络层标准、应用层标准、服务支撑标准、共性标准。第二章第7、8讲：1.简述自动识别技术概念与分类。答：（1）概念自动识别（AutomaticIDentification，Auto-ID）技术是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，主动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术，用于实现人们对各类物体或设备（人员、物品）在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的自动识别和管理。（2）分类根据识别对象的特征可以分为两大类：数据采集技术和特征提取技术。2.简述光学字符识别技术及其常见应用。答：（1）概念光学字符识别（OpticalCharacterRecognition，OCR）是指电子设备（扫描仪、数码相机等）基于图形识别、字符识别方法将形状翻译成计算机文字的过程，即对文本资料进行扫描，然后对图像文件进行分析处理，获取文字及版面信息的过程。（2）应用办公室自动化中的文字资料自动输入；车牌、表格、票据、发票识别；身份证识别；无纸化评卷；科大讯飞的OCR手写笔迹转换为文本，拍照扫描或图片识别转换文字等。3.简述生物识别技术及其常见应用。答：（1）概念生物识别技术是指利用可以测量的人体生理或行为特征来识别、核实个人身份的一种自动识别技术。能够用来识别身份的生物特征应该具有广泛性、唯一性、稳定性、可采集性等特点。分为两大类：基于生理特征的生物识别技术、基于行为特征的生物识别技术。（2）应用基于生理特征的：人脸识别、虹膜识别、视网膜识别、指纹识别、手掌几何学识别、静脉识别、基因识别等。基于行为特征的：声音识别、步态识别、签名识别等。第9、10讲：1.简述一维度条形码的组成。答：一个完整一维条形码的组成次序为静区（前，左侧空白区）、起始符、数据符、中间分割符（主要用于EAN码）、校验符、终止符、静区（后，右侧空白区）、下侧附有供人识别的字符。2.简述二维码的概念与分类。答：（1）概念是某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的、黑白相间的、记录数据符号信息的图形。（2）分类可分为以下两种类型：行排式二维码：Code16K、Code49、PDF417码、MicroPDF417码等矩阵式二维码：CodeOne、Maxicode、QR码、Datamatrix码、HanXinCode。3.简述汉信码的概念及其特点。答：汉信码是我国自主知识产权的国家标准，标识中文信息性能最好的二维码。技术特点。①超强的汉字表示能力，支持160万个汉字信息字符。②汉字编码效率高。③信息密度高。④信息容量大。⑤支持加密技术，有极强的保密防伪性能。⑥抗污损和畸变能力强。⑦修正错误能力强。⑧有可供用户选择的纠错等级。⑨符号无成本。⑩码符号的形状可变。⑪外形美观。第11、12讲：1.简述RFID技术概念、组成、分类。（1）概念：RFID（RadioFrequencyIDentification）技术是一种非接触式自动识别技术，其原理是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无须系统与特定目标之间进行机械或光学接触，这种技术适用于短距离识别通信。（2）组成：RFID阅读器、RFID标签（简称为标签）、RFID应用软件三部。（3）分类：根据标签的供电形式不同：有源、无源和半有源系统；根据标签的数据调制方式：主动式、被动式和半主动式；据工作频率：低频、高频、超高频和微波四个工作频段。2.简述无源、半无源、有源标签概念。（1）无源标签：无源标签不附带电池（2）半无源标签：半无源标签内装有电池，但电池仅起辅助作用，它对维持数据的电路供电或对标签芯片工作所需的电压作辅助支持。（3）有源标签：有源标签的工作电源完全由内部电池供给，同时内部电池能量也部分转换为标签与RFID阅读器通信所需的射频能量。3.简述RFID低频、高频、超高频、微波主要集中频段。答：低频125kHz、高频13.56MHz系统；超高频915MHz；微波2.45GHz、5.8GHz频段。第13、14讲：1.简述传感器的定义。答：传感器是把非电学量转换成易于测量、传输、处理的电学量的一种器件。2.简述传感器的静态特性。答：传感器的静态特性是指对于静态的输入量而言，传感器的输出量与输入量之间所具有的相互关系。主要指标有量程、线性度、灵敏度、迟滞、分辨率、漂移、重复性、稳定性、阈值、精确度等。3.简述利用光敏传感器对产线产品计数的过程。答：在传送带的两侧分别装有光源和光敏传感器，当被测产品位于光源和光敏传感器之间时，光敏传感器无光照；当被测产品不在光源和光敏传感器之间时，光敏传感器有光照，这样，通过它输出电信号的变化便可以实现计数。4.简述传感器的产业特点。答：基础、应用两头依附；技术、投资两个密集；产品、产业两大分散。第15、16讲：1.简述无线传感器网络的定义和组成。（1）定义：是由大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，能协同感知、收集和测控各种环境下的感知对象，通过对感知信息的协作式数据处理，获得感知对象的准确信息，然后通过无线方式传送给需要这些信息的用户。（2）组成：包含传感器、感知对象和观察者三个基本要素。一般情况下，无线传感器网络由无线传感器节点、汇聚节点、互联网和远程用户管理节点组成。2.简述无线传感器网络的特点。网络规模大、节点数量多；自组织网络；动态性网络；可靠性要求高；以数据为中心；应用相关性。3.简述无线传感器网络在军事目标定位中的应用。（1）在侦测阶段，每个无线传感器节点随机“启动”以探测可能的目标，并在目标出现后计算自身到目标的距离，同时向网络广播节点位置及与目标的距离等信息；（2）在定位阶段，各节点根据接收到的目标方位与自身位置信息，通过三边测量或三角测量等方法，获得目标的位置信息，然后进入报告阶段；（3）在报告阶段，无线传感器网络会向距离目标较近的无线传感器节点广播消息，使之启动并对目标进行跟踪，同时无线传感器网络将目标信息通过汇聚节点传输到管理节点或指挥所，以实现对目标的精确定位。第17、18讲：1.简述嵌入式系统的定义。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。2.简述嵌入式系统的组成。嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统、嵌入式应用软件。第三章第19、20讲：1.典型短距离无线通信技术有那几种。Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、UWB技术。2.简述Wi-Fi6应用现状。①Wi-Fi6产品成为主流。②新型应用场景将日益增多。③物联网占比将逐步提升。④Wi-Fi6将与5G技术形成互补共存关系。3.简述蓝牙的呼叫过程。（1）蓝牙主设备发起呼叫，首先进行查找，找出周围处于可被查找状态的蓝牙设备，此时从设备需要处于可被查找状态。（2）主设备找到从设备后，与从设备进行配对，需要输入从设备的PIN码。（3）配对完成后，从设备会记录主设备的信任信息，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对。4.简述采用ZigBee技术的应用条件。①设备成本很低，传输的数据量很小。②设备体积很小，不便放置较大的充电电池或电源模块。③没有充足的电力支持，只能使用一次性电池。④无法做到或者很难做到频繁地更换电池或者反复地充电。⑤需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅仅用于监测或控制。第21、22讲：1.典型长距离无线通信技术有那几种。蜂窝移动通信网、低功耗广域网（LPWAN）2.简述5G应用场景与关键技术。（1）5G应用场景：增强移动宽带eMBB、海量机器类通信mMTC、超可靠低时延通信URLLC。（2）关键技术：①大规模天线技术②高频通信技术③非正交多址（NOMA）技术④全双工技术3.简述LPWAN分类，LoRa、NB-IoT技术应用场景。（1）LPWAN分类：未授权频谱的LoRa、Sigfox等技术；授权频谱下，如2G/3G/4G技术、NB-IoT等。（2）LoRa技术应用场景①远距离、低功耗、高性能大规模组网；②独一无二的原生地理位置技术，用于定位、导航、管理和跟踪。（3）NB-IoT技术应用场景①自主事件触发业务场景，各类报警等；②自主周期上报业务场景，抄表等；③远程控制指令业务场景，远程开启/关闭设备等；④软件远程更新业务场景，软件更新等。第四章第23、24讲：什么是云计算？答：美国国家标准与技术研究院对云计算的定义：云计算是一种无处不在、便捷且按需对一个共享的可配置计算资源（包括网络、服务器、存储、应用和服务）进行网络访问的模式，它能够通过最少量的管理及与服务提供商的互动实现计算资源的迅速供给和释放。这也是被大众广泛接受的定义。2.简述云计算按照运营模式、服务模式如何分类。（1）按照运营模式分类：公有云、私有云、社区云和混合云。（2）按照服务模式分类：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）。第25、26讲：1.简述三次信息浪潮分别是？信息化浪潮发生时间标志解决的问题代表企业第一次信息化浪潮1980年前后个人计算机信息处理Intel、AMD、IBM、苹果、微软、联想、戴尔、惠普等第二次信息化浪潮1995年前后互联网信息传输雅虎、谷歌、阿里巴巴、百度、腾讯等第三次信息化浪潮2010年前后物联网、云计算和大数据信息爆炸涌现出一批新的市场标杆企业2.简述大数据的4V特征。答：数据量大（Volume）、数据类型多样（Variety）、处理速度快（Velocity）和价值密度