无线传感器网络简明教程 试卷与答案 A卷

共4页，第=PAGE2*2-13页学生答题注意：勿超黑线两端；注意字迹工整。共4页，第=PAGE2*24页院系：专业班级：姓名：学号：院系：专业班级：姓名：学号：专业业班级姓名学号装订线《无线传感器网络》课程期末考试试卷（A卷,考试）（另附答题纸，请将所有答案写在答题纸上）命题教师：WSN课程组审核人：单项选择（在备选答案中选出一个正确答案，并将其序号填写在答题纸的答题栏内。每题1分，共10分）1．传感器能感知检测的输入变化量越小，表示传感器的（）。A．迟滞越小 B．分辨力越高 C．线性度越好 D．重复性越好2．无线传感器网络的（）和MAC子层通常采用IEEE802.15.4标准。

A．物理层B．传输层C．应用层D．网络层3．（）是指网络选择从源结点向目的结点传输信息的行为，并且信息至少通过一个中间结点。A．消息传递B．路由选择C．扩频D．跳频4．下面哪一项不是无线传感器网络的支撑技术？（）A．时间同步B．定位测距C．节能降耗D．安全机制5．数据融合可以根据不同的准则进行分类，以下的（）不属于根据感知数据操作级别的分类结果。A.物理级融合B.数据级融合C.特征级融合D.决策级融合6．虫洞(Wormhole)攻击通常需要两个恶意结点相串通后合谋发起攻击，属于网络（）面临的安全问题。A．物理层B．链路层C．网络层D．传输层7．基于到达时间(ToA)的定位方法需要两个结点预先实现（）。A．身份认证B．时间同步C．数据融合D．测距8．（）方法是通过配备特殊天线来估测其他结点发射的信号。A．到达角B．到达时间C．到达时间差D．接收信号强度指示9．以下（）指标不能用来衡量天线的性能。A．天线增益B．天线长度C．天线效率D．电压驻波比10．ZigBee无线网络技术主要用于（）无线连接。A．低能耗、远距离B．高能耗、近距离C．低能耗、近距离D．高能耗、远距离二、多项选择（在备选答案中选出二至四个正确答案，将序号填在答题纸上的答题栏内，正确答案未选全或有选择错误的，该题无分。每题2分，共10分）1．能量转换型传感器包括（）。A．压电式B．磁电式C．静电式D．热电式2．定向扩散路由协议包括（）阶段。A．兴趣扩散B．梯度建立C．路径加强D．数据发送3．无需测距的定位方法涉及（）。A．接收信号强度指示法B．质心算法C．多边定位法D．DV-Hop算法4．网络仿真工具中的模拟模型包括（）。A．调度模型B．流量模型C．协议模型D．拓扑模型5．ZigBee技术方案中的物理设备分为（）设备。A．功能可靠型B．功能协调型C．功能简化型D．功能完备型三、判断题（将答案填写在答题纸的答题栏内，正确的打“√”，错误的打“×”，每题1分，共10分）1．分级结构的传感器网络被划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。（）2．多边定位法的浮点运算量小，计算代价低。（）3．传感器的输出对于随着时间变化的输入量的响应称为传感器的动态响应。（）4．网络物理层的目的在于实现两个网络物理设备之间的二进制比特流的传输。（）5．传感器网络时间同步协议TPSN的同步误差，不随网络传输跳数的增长而变化。（）6．温度是一种适合采用红外传感器测量的物理量。（）数据融合的综合平均法适用于同类或异构传感器检测同一个信号源的数据。（）8．多个短距离跳的无线数据传输，比一个长跳的传输能耗会更高些。（）9．传感器网络的安全性需求主要来源于通信安全和信息安全。（）10．ZigBee技术方案的数据率只有10～250kb/s，专门针对低速传输应用。（）四、画图解释题（将答案填写在答题纸上，每题15分，共30分）1．画出传感器的一般组成结构图，并解释各部分的功能。网络仿真是网络研究与设计的重要方面，试用图形描述网络仿真的软件体系结构，并解释无线传感器网络不同于其他网络仿真的特点。五、综合问答题（将答案填写在答题纸上，每题10分，共40分）1．根据下图所示的传感器网络结点的能量消耗试验结果，说明结点能耗的特征。2．信息安全是传感器网络安全性需求的主要方面，请解释传感器网络信息安全的具体内容。3．简述以下WSN概念术语的含义：跳数、邻居结点、测距、网络连接度、到达时间。4．低速无线个域网(LR-WPAN)是IEEE802.15.4协议标准的重点应用对象，请阐述这类网络的应用特点。装订线****学院20-20学年度第装订线《无线传感器网络》课程期末考试参考答案和评分标准（A卷,考试）命题教师：WSN课程组审核人：单项选择（在备选答案中选出一个正确答案，将序号填写在答题纸的答题栏内。每题1分，共15分）题号123456789101112131415答案ACDBDCCDDBACDCD二、多项选择（在备选答案中选出二至四个正确答案，将序号填在答题纸上的答题栏内，正确答案未选全或有选择错误的，该题无分。每题2分，共10分）题号12345答案ACDABCDADBCDABD三、填空题（将答案填写在答题纸的答题栏内，每空1分，共15分）1.信息采集路由2.电磁波3.敏感元件传感元件4.精度5.载波侦听多路访问6.无损失融合有损失融合7.8.锚点9.跳数10.通信信息11.物理噪声源四、计算简答题（将答案填写在答题纸上，每题10分，共30分）1.答：根据图示的网络拓扑，锚点L1、L2、L3之间的最小跳数分别为2、5、6，则平均每跳距离为（40+75+100）/（2+5+6）=16.5m。（3分）结点A到三个锚点L1、L2、L3之间的最小跳数分别为3、2、3，则它与3个锚点之间的距离分别是D1=48.6m，D2=33m，D3=49.6m。（3分）DV-Hop定位算法是基于多跳取平均距离的原理，解决了低锚点密度引发的问题，它根据距离矢量路由协议在全网范围内广播跳数和位置，从而确定平均每跳的距离数值。（2分）每个结点设置一个至各锚点最小跳数的计数器，锚点坐标在全网内泛洪，根据接受的锚点位置和跳数，计算出到各锚点的距离，并使用多边测量法确定待定位结点的位置。（2分）2.答：结点R在T2时间收到分组，则。（1分）结点S在T4时间收到应答，则，（1分）因此可以推导出下面算式：，，其中∆就是我们所要求的同步参量。（3分）TPSN协议包括两个阶段：第一个阶段生成层次结构，每个结点赋予一个级别，根结点赋予最高级别第0级，第i级的结点至少能够与一个第（i－1）级的结点通信；（2分）第二个阶段实现所有树结点的时间同步，第1级结点同步到根结点，第i级的结点同步到第（i－1）级的一个结点，最终所有结点都同步到根结点，实现整个网络的时间同步。（2分）TPSN协议能够实现全网范围内结点间的时间同步，同步误差与跳数距离成正比增长。（1分）3.答：通常无线信号的发射功率和接收功率之间的关系表述为，（2分）在上式两边取对数，可得。（2分）由于网络结点的发射功率是已知的，将发送功率带入上式，可得出，A可以看作信号传输1米时接收信号的功率。（2分）这里10lgPR是PR转换为dBm的表达式，可直接写成，即为所要求的理论公式。（1分）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。（1分）从理论曲线可以看出，无线信号在传播过程的近距离上信号衰减相当厉害，远距离时信号呈缓慢线性衰减。（1分）RSSI测距方法由于实现简单，已被广泛采用，使用时应注意遮盖或折射现象会引起接收端产生严重的测量误差，精度较低。（1分）五、综合问答题（将答案填写在答题纸上，每题10分，共30分）1．答：传感器是一种能够把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号的器件或装置。（2分）能量控制型传感器（或者无源传感器）：可将被测非电量转换成电参量，在工作过程中不能起换能作用，需外接电源才能正常工作。（2分）该类传感器主要包含电阻式传感器、电容式传感器和电感式传感器。（2分）能量转换型传感器（或者有源传感器）：可将被测非电量转换成电能，直接输出或放大后输出信号，其自身犹如电压源或电流源，使用时无需外接电源。（2分）该类传感器主要包含压电式传感器、磁电式传感器和热电式传感器。（2分）2．答：基于按需分配的MAC协议（1分）：结点占用信道的时间由其承担的数据量决定。（2分）基于竞争的MAC协议（1分）：结点发送数据时采用某种机制随机使用无线信道。设计时须考虑若发生冲突，该采用何种冲突避免策略来重发，直到所有数据成功发送。（3分）基于固定分配的MAC协议（1分）：为了避免冲突，结点发送数据的时间是按协议规定执行，无需担心数据在信道中因碰撞而