无线传感器网络简明教程 试卷与答案 D卷

共4页，第=PAGE1*2-11页学生答题注意：勿超黑线两端；注意字迹工整。共4页，第=PAGE1*22页院系：专业班级：姓名：学号：专业院系：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（D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．（）传感器是装有处理器、能够进行信息处理和存储以及逻辑分析的传感器系统。A．集成B．智能C．高灵敏度D．高精度2．（）是指将一种物理能量转变为另一种物理能量的器件总称A．传感器B．执行器C．换能器D．模拟器3．在IEEE802.11MAC协议规定的三种帧间间隔中，（

）的响应时间最短，用于需要立即响应的服务。A．DIFSB．SIFSC．PIFSD．FIFS4．虫洞(Wormhole)攻击通常需要两个恶意结点相互串通，在传感器网络的（）协议栈层次上合谋发起攻击。A.物理层B.链路层C.网络层D.传输层5．（）是指天线以电磁波的形式发射到空中的能量与自身消耗能量的比值。A.天线增益B.天线效率C.天线电压驻波比D.阻抗匹配6．WSN无线通信模块由无线射频电路和（）组成。A．射频芯片B．天线C．电源D．传感器7．TinyOS操作系统采用模块化设计，核心代码和数据大概在（）左右。A．1MBB．250KBC．400BD．20B8．ZigBee的通信速率在2.4GHz时为（）A．20kbpsB．40kbpsC．100kbpsD．250kbps9．IEEE仪器和测量协会传感器技术委员会制定的（）标准，解决了变送器模块与数据处理模块之间的数据接口问题。A.IEEEl451系列B.IEEE802.11bC.IEEE802.15.4D.ZigBee10．以下（）拓扑结构不属于ZigBee技术方案所支持的通常类型。A．星形B．网状C．簇树形D．螺旋形二、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．传感器一般由（）组成。A．敏感元件B．变送器C．转换元件D．基本转换电路2．（）传感器属于无源传感器。A．电阻式B．电容式C．电感式D．电桥式3．无线传感器网络S-MAC协议采用的主要机制包括（）。A．周期性侦听和睡眠B．流量自适应侦听C．冲突和串音避免D．消息传递4．TPSN时间同步协议包括（）阶段。A．数据融合B．路径加强C．层次发现D．时钟同步5．通常从事网络研究与设计的方法包括（）。A．数学分析B．模拟仿真C．工程测试D．生产实践三、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．传感器的作用类似于人体的感觉器官，是传感器网络实现监测的首要环节。（）2．传感器的精度是指能检测出的输入量的最小变化量。（）3．通常无线传感器网络的物理层和网络层设计是采用IEEE802.15.4协议标准。（）4．在满足多跳自组织传感器网络通信连通性的前提下，网络优化设计应该尽量增大单跳的通信距离。（）5．接收信号强度指标(RSSI)是利用信号传播模型将能耗转化为距离的测距技术。（）6．如果两个结点之间没有障碍物、能实现直接通信，则它们之间存在非视距关系。（）质心算法属于一种测距定位技术，仅能实现粗粒度定位。（）8．传感器结点动态电源管理的核心，在于实现微处理器的计算负荷与工作电压及频率之间的匹配。（）9．传感器网络物理层面临的安全攻击主要包括拥塞攻击和物理破坏。（）10．ZigBee技术方案的有效覆盖范围为10～75米。（）四、画图解释题（将答案填写在答题纸上，每题15分，共30分）1．画出传感器网络结点的功能模块图，并解释各模块的作用。画出传感器网络后台管理软件的一般组成框图，并解释各部分的功能。五、综合问答题（将答案填写在答题纸上，每题10分，共40分）1．根据如下所示的传感器网络分级结构图，解释分级结构的特点。2．根据如下的传感器线性度示意图，解释线性度的含义和评价指标。3．简述以下WSN概念术语的含义：基础设施、结点连接度、锚点、到达角度、接收信号强度指示。4．通常有哪些原因会导致传感器网络产生无效能耗？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（D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10分）题号12345678910答案BCBCBBCDAD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ACDABCABCDCDABC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）题号12345678910答案×√×√×√√√√×四、画图解释题（将答案填写在答题纸上，每题15分，共30分）1．答传感器网络结点的功能模块图如下：（2分）（2分）（2分）传感器网络探测结点通常是由六个功能模块组成，即传感模块、计算模块、通信模块、存贮模块、电源模块和嵌入式软件系统（3分）。传感模块负责探测目标的物理特征和现象（1分），计算模块负责处理数据和系统管理（1分），存贮模块负责存放程序和数据（1分），通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收（1分）。另外，电源模块负责结点供电（1分），结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络协议（1分）。2．答：传感器网络后台管理软件的一般组成框图如下：（2分）（2分）（2分）后台管理软件由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件组成。（1分）数据库用于存储所有数据，主要涉及网络管理信息和传感器探测数据信息两种。（2分）数据处理引擎负责传输网络和后台管理软件之间的数据交换、分析和处理，将数据存储到数据库。（2分）后台组件利用数据库中的数据实现一些逻辑功能或者图形显示功能。（2分）图形用户界面是用户对传感器网络进行检测的可视化窗口，用户通过它可以了解网络的运行状态，也可以给网络分配任务。（2分）五、综合问答题（将答案填写在答题纸上，每题10分，共40分）1．答：在分级结构中，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。这些簇头形成了高一级的网络。（2分）簇头结点负责簇间数据的转发，簇成员只负责数据的采集。这大大减少了网络中路由控制信息的数量，因此具有很好的可扩充性。（2分）簇头可以预先指定，也可以由结点使用分簇算法自动选举产生。由于簇头可以随时选举产生，所以分级结构具有很强的抗毁性。（2分）分级网络结构存在的问题就是簇头的能量消耗问题，可以在簇内运行簇头选择程序来更换簇头。（2分）分级结构比平面结构复杂得多，它解决了平面结构中的网络堵塞问题，整体消耗能量较少，因而实用性更高。（2分）2．答：线性度是指传感器的实际输入-输出曲线与拟合直线之间的吻合（偏离）程度。（2分）选定拟合直线的过程，就是传感器的线性化过程。实际曲线与它的两个端尖连线（称为理论直线）之间的偏差称为传感器的非线性误差。（2分）取其中最大值与输出满度值之比作为评价线性度（或非线性误差）的指标（2分），计算表达式如下：（2分）式中为线性度(非线性误差)，为校准曲线与拟合直线间的最大差值，为满量程输出值。（2分）3．答：基础设施：协助传感器结点定位的已知自身位置的固定设备，如卫星、基站等。（2分）结点连接度：结点可探测发现的邻居结点个数。（2分）锚点：指通过其它方式预先获得位置坐标的结点，有时也称作信标结点。（2分）到达角度：结点接收到的信号相对于自身轴线的角度，称为信号相对接收结点的到达角度。（2分）接收信号强度指示：结点接收到无线信号的强度大小，称为接收信号的强度指示。（2分）4．答：通常无线传感器网络的无效能耗主要来源于如下四种原因：①空闲监听（1分）。如果MAC协议采用竞争方式使用共享的无线信道，结点在发送数据的过程中，可能引起多个结点之间发送