2026年物联网工程师可穿戴设备系统设计试题

2026年物联网工程师可穿戴设备系统设计试题考试时长：120分钟满分：100分考核对象：物联网工程、计算机科学及相关专业学生及行业从业者题型分值分布：-判断题（10题，每题2分）总分20分-单选题（10题，每题2分）总分20分-多选题（10题，每题2分）总分20分-案例分析（3题，每题6分）总分18分-论述题（2题，每题11分）总分22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.可穿戴设备的数据采集必须实时传输至云端，以保证数据完整性。2.蓝牙低功耗（BLE）技术适用于所有可穿戴设备的无线通信需求。3.硬件设计时，可穿戴设备的功耗与电池容量成正比。4.人体工学设计仅影响用户佩戴舒适度，对设备性能无直接影响。5.可穿戴设备的固件更新通常通过OTA（空中下载）方式完成。6.基于ARMCortex-M系列微控制器的可穿戴设备更适合高精度传感器应用。7.可穿戴设备的数据加密仅需在传输阶段进行，存储阶段无需加密。8.纳米传感器技术是未来可穿戴设备实现高集成度的关键。9.可穿戴设备的低功耗设计应优先考虑延长电池寿命而非性能。10.5G通信技术因功耗较高，不适用于可穿戴设备。二、单选题（每题2分，共20分）1.以下哪种传感器最适合用于监测人体心率？A.温度传感器B.光学心率传感器C.加速度传感器D.气压传感器2.可穿戴设备中，以下哪种电源管理方案最节能？A.线性稳压器B.脉宽调制（PWM）控制C.电池直接供电D.磁感应充电3.以下哪种通信协议最适合低功耗、短距离的可穿戴设备？A.Wi-FiB.ZigbeeC.5GD.USB4.可穿戴设备中，以下哪种存储器最适合用于非易失性数据存储？A.SRAMB.DRAMC.FlashD.EEPROM5.人体工学设计的主要目标是什么？A.提高设备处理速度B.优化佩戴舒适度C.增强防水性能D.降低生产成本6.可穿戴设备中，以下哪种技术可显著降低功耗？A.高频时钟同步B.功耗管理单元（PMU）C.大功率LED照明D.持续背景扫描7.以下哪种传感器最适合用于监测人体运动状态？A.霍尔传感器B.超声波传感器C.加速度传感器D.红外传感器8.可穿戴设备中，以下哪种接口最适合用于设备调试？A.HDMIB.UARTC.USB-CD.SPI9.以下哪种算法最适合用于可穿戴设备的数据压缩？A.AES加密B.LZW压缩C.DCT变换D.Kalman滤波10.可穿戴设备中，以下哪种技术可提高数据传输的可靠性？A.多路径传输B.差分编码C.高频广播D.无线中继三、多选题（每题2分，共20分）1.可穿戴设备硬件设计时需考虑哪些因素？A.人体工学B.功耗管理C.数据传输速率D.防水防尘等级E.成本控制2.可穿戴设备中，以下哪些传感器可用于健康监测？A.心率传感器B.血氧传感器C.体温传感器D.加速度传感器E.气压传感器3.可穿戴设备软件设计时，以下哪些技术需重点考虑？A.低功耗算法B.数据加密C.实时操作系统（RTOS）D.机器学习模型E.用户体验优化4.可穿戴设备中，以下哪些通信协议可实现低功耗传输？A.BLEB.ZigbeeC.LoRaD.Wi-FiE.NB-IoT5.可穿戴设备中，以下哪些技术可提高设备续航能力？A.功耗管理单元（PMU）B.超级电容C.无线充电D.低功耗蓝牙E.休眠唤醒机制6.可穿戴设备中，以下哪些接口可用于数据传输？A.UARTB.SPIC.I2CD.USBE.HDMI7.可穿戴设备中，以下哪些传感器可用于运动监测？A.加速度传感器B.陀螺仪C.超声波传感器D.磁力计E.光学心率传感器8.可穿戴设备中，以下哪些技术可提高数据采集精度？A.传感器校准B.抗干扰算法C.高采样率D.数据滤波E.高频传输9.可穿戴设备中，以下哪些技术可提高设备安全性？A.数据加密B.生物识别C.安全启动D.远程锁定E.物理防拆10.可穿戴设备中，以下哪些技术可提高用户体验？A.快速响应B.长续航C.智能交互D.美观设计E.低延迟四、案例分析（每题6分，共18分）案例1：某公司计划开发一款智能手环，用于监测用户心率、步数和睡眠状态。硬件设计需满足以下要求：-电池续航时间≥7天-支持5种运动模式-具备防水防尘功能（IP68）-通过蓝牙5.2传输数据至手机APP请分析该手环的硬件设计要点，并说明如何实现低功耗设计。案例2：某医疗设备公司计划开发一款可穿戴血糖监测设备，用于糖尿病患者实时监测血糖水平。技术要求如下：-传感器采样率≥10Hz-数据传输需加密-具备低功耗休眠模式-通过无线方式传输数据至云端请分析该设备的硬件和软件设计要点，并说明如何提高数据传输的可靠性。案例3：某运动科技公司计划开发一款智能运动鞋，集成以下功能：-实时监测跑步姿态-记录跑步轨迹-通过NFC与手机APP交互-具备防水防汗功能请分析该运动鞋的硬件和软件设计要点，并说明如何实现高效的数据采集和传输。五、论述题（每题11分，共22分）论述1：论述可穿戴设备中低功耗设计的重要性，并说明如何通过硬件和软件技术实现低功耗设计。论述2：论述可穿戴设备中数据安全和隐私保护的重要性，并说明如何通过技术手段提高数据安全性。---标准答案及解析一、判断题1.×（部分设备可采用本地缓存+定期同步）2.×（部分设备需更高带宽的通信协议）3.√4.×（人体工学设计影响设备性能和可靠性）5.√6.×（ARMCortex-A系列更适合高性能应用）7.×（存储阶段需加密以防止数据泄露）8.√9.×（需平衡功耗与性能）10.×（5GNR-LTE技术可实现低功耗广域网应用）二、单选题1.B2.B3.B4.C5.B6.B7.C8.B9.B10.B三、多选题1.A,B,D,E2.A,B,C,D3.A,B,C,E4.A,B,C,E5.A,B,D,E6.A,B,C,D7.A,B,D8.A,B,C,D9.A,B,C,E10.A,B,C,D,E四、案例分析案例1：硬件设计要点：-选用低功耗微控制器（如STM32L4系列）-采用低功耗传感器（如Memsens光学心率传感器）-使用低功耗蓝牙模块（如NordicnRF52840）-电池容量≥300mAh-IP68防水防尘设计低功耗设计方法：-采用动态电源管理（如PMU控制传感器休眠）-优化蓝牙传输协议（如使用BLE的连接间隔和休眠模式）-降低主频和电压（如使用SpreadSpectrumClocking）案例2：硬件设计要点：-选用高精度血糖传感器（如酶基传感器）-采用加密芯片（如AES-128）-使用低功耗无线模块（如LoRa或NB-IoT）-电池容量≥200mAh软件设计要点：-实现数据加密算法（如AES）-优化传感器采样率（如根据需求调整采样间隔）-采用低功耗休眠模式（如使用RTC唤醒机制）数据传输可靠性方法：-采用重传机制（如ARQ协议）-使用校验码（如CRC32）-选择低延迟通信协议（如LoRaWAN）案例3：硬件设计要点：-选用惯性测量单元（IMU）监测姿态-集成GPS模块记录轨迹-使用NFC芯片实现近场交互-防水防汗材料（如TPU）软件设计要点：-优化姿态算法（如使用卡尔曼滤波）-实现轨迹记录算法（如GPS差分定位）-优化NFC通信协议（如使用ISO14443TypeB）高效数据采集和传输方法：-采用多传感器融合（IMU+GPS）-使用低延迟蓝牙传输（如BLE5.2）-优化数据压缩算法（如LZ4）五、论述题论述1：低功耗设计的重要性：-延长电池续航时间，提高用户体验-降低设备发热，提高可靠性-减少充电频率，提升使用便利性低功耗设计方法：-硬件层面：选用低功耗芯片（如ARMCortex-M系列）、优化电源管理单元（PMU）、采用低功耗传感器（如光学心率传感