物联网技术与应用.docx

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物联网技术与应用

第1章绪论

1.简述物联网的概念。

答：

物联网（InternetOfThings,IOT）是指各类传感器和现有的“互联网”相互衔接的一种新技术。

2.简述物联网的定义。

答：

通过射频识别（RFID）卡、无线传感器等信息传感设备，按传输协议，以有线和无线的方式把任何物品与互联网相连接，运用“云计算”等技术，进行信息交换、通信等处理，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能的一种网络。

3.简述互联网与物联网的关系。

答：

相同点：

物联网和互联网和具有一致的核心交换基础，不同点：

互联网与物联网在接入方式上是不相同的。

物联网应用系统运行在互联网核心交换结构的基础之上，在规划和组建物联网应用系统的过程中，基本上不需要改变互联网的网络传输系统结构与技术。

4.简述物联网的发展趋势。

答：

物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。

中国潜在的制高点是互联网和传统工业行业的融合，智能制造是较好的切入点和当前的主攻方向。

物联网便可看作是当前切入点之一。

基于物联网智能制造“工业4.0”制定的“中国制造2025”计划已经成为我国今后十年的产业发展战略。

第2章物联网体系结构及其信息技术

1.简述物联网的工作原理。

答：

利用传感装置获取人或物有关的静态、动态信息，然后利用射频自动识别（RFID）技术或者借助有线、无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统。

实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

2.物联网的组成有哪些？

答：

物联网由感知层、网络层和应用层三个层次组成。

感知层主要包括传感器等采集设备和数据接入到网关之前的传感器网络部分。

物联网的网络层包括现有的移动通信网络和互联网，以及感知数据管理与处理系统等。

应用层依据不同的应用场合分为监控型、查询型、控制型和扫描型等类型。

3.RFID技术的含义。

答：

RFID（RadioFrequencyIdentification）射频识别技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

4.物联网领域中的几个重要感知技术分别是什么？

答：

主要包括：

红外感应技术、全球定位技术、遥感技术和激光扫描器等。

5.移动通信的分类有哪些？

蜂窝移动通信的发展经历哪几个阶段？

答：

移动通信分类方法主要有三种：

按设备的使用环境分类、按服务对象分类、按移动通信系统分类。

按设备的使用环境分类，移动通信主要可以分为3种类型：

陆地移动通信、海上移动通信和航空移动通信。

按照服务对象分类，移动通信可以分为公用移动通信与专用移动通信。

按移动通信系统分类，移动通信可以分为：

蜂窝移动通信、专用调度电话、集群调度电话、个人无线电话、公用无线电话、移动卫星通信等类型。

蜂窝移动通信的发展经历了第一代移动通信系统，即美国贝尔实验室开发的先进移动电话业务（AMIPS）系统，亦被称为1G移动通信系统。

第二代蜂窝移动通信系统，GSM和CDMA移动通信系统。

第三代蜂窝移动通信系统，亦称3G移动通信系统。

近来的4G甚至5G移动通信技术逐渐走进人们的生活。

6.理解普适计算所要注意的问题。

答：

1、普适计算的重要特征是：

“无处不在”与“不可见”。

2、普适计算体现出信息空间与物理空间的融合。

3、普适计算的核心是“以人为本”，而不是以计算机为本。

4、普适计算的重点在于提供面向用户的、统一的、自适应的网络服务。

7.云计算的特点有哪些？

答：

1、云计算是一种新的计算模式。

2、云计算是互联网计算模式的商业实现方式。

3、云计算的优点是安全、方便，共享的资源可以按需扩展。

4、云计算更适合于中小企业和低端用户。

5、云计算体现了软件即服务的理念。

8.什么是数据仓库技术?

答：

数据仓库（DataWarehouse，DW），数据仓库是一个在企业管理和决策中面向主题的、集成的、相对稳定的、动态更新的数据集合。

对大量的原始数据进行采集、转换、加工，并按照主题进行重组，提取有用的信息。

9.人工智能技术的研究和应用主要在哪些方面？

答：

有如下几个方面：

1、自然语言理解；2、数据库的智能检索；3、专家系统；4、定理证明；5、自动程序设计；6、组合调度问题；7、感知问题。

10.什么是嵌入式系统，它的特点是什么？

答：

嵌入式系统是将计算与控制的概念联系在一起，并嵌入到物理系统之中，实现“环境智能化”的目的。

主要特点是：

1、微型机应用和微处理器芯片技术的发展为嵌入式系统研究奠定了基础；2、嵌入式系统的发展适应了智能控制的需求；3、嵌入式系统的发展促进了适应特殊要求的微处理器芯片、操作系统、软件编程语言与体系结构研究的发展；4、嵌入式系统的研究体现出多学科交叉融合的特点。

11.无线局域网与协议有哪些内容？

答：

无线局域网是指以无线电波、激光、红外线等无线媒介来代替有线局域网中的部分或全部传输媒介而构成的网络。

802.11协议、蓝牙标准和HomeRF工业标准是无线局域网所有标准中最主要的标准协议。

12.简述物联网的信息发送平台。

答：

物联网信息发送平台主要指的是利用终端设备实现如下功能：

宽带上网、视频通话、终端电视、无线搜索、终端多媒体等功能。

13.物联网的基石包含哪些内容？

答：

计算机和通信技术、微电子技术、超大规模集成电路设计与制造技术等。

第3章无线射频技术

1.按照标签获取电能方式的不同，电子标签可以分为哪几类？

各自有什么特点？

答：

按照取电方式不同，电子标签可以分为有源标签、无源标签和半有源标签。

有源标签内部自带电池，不需要从外部取电，电能充足，工作可靠性高、信号传送距离远，但是使用寿命有限，电池电力低时影响系统正常工作。

无源标签内部不带电池，靠天线与线圈从外部获取电能，具有永久使用期限，且支持长时间的数据传输和永久数据存储。

缺点是传输距离较短。

半有源标签结合有源标签和无源标签的优点，电池的能量只激活系统，系统激活后工作方式与无源标签工作模式一致。

2.根据无线射频技术特点，设想一下可以将其应用到生活中的哪些方面？

答：

设备管理、商品信息追踪、超市购物结算、人员定位管理、消费卡等方面。

3.请简述RFID应用系统的组成及工作原理。

答：

RFID应用系统主要由应答器、阅读器和高层应用组成。

工作原理简述如下：

应答器中存储有特定的用户数据，阅读器通过非接触方式与应答器进行数据交换，然后由高层应用实现具体业务功能。

4.请简述应答器的分类及其特点。

答：

根据应答器是否需要加装电池及电池供电的作用，可将应答器分为无源（被动式）、半无源（半被动式）和有源（主动式）应答器三种类型。

三种类型的应答器在使用寿命、接收距离、稳定性方面各有优缺。

5.试回答应答器电路的基本结构和作用。

答：

应答器电路由天线、编/解码器、电源、解调器、存储器、控制器和负载调制电路组成。

天线电路用于获取射频能量；电源电路实现整流稳压功能；从阅读器送来的命令，通过解调、解码电路送到控制器，控制器实现命令所规定的操作；从阅读器送来的数据，经解调、解码后在控制器的管理下写入存储器。

应答器送至阅读器的数据，在控制器的管理下从存储器输出，经编码器、负载调制电路输出。

6.试回答阅读器电路的基本结构和功能。

答：

阅读器电路包含天线、振荡器、接收通道、微控制器等基本结构。

主要功能有：

以射频方式向应答器传输能量；从应答器中读出数据或向应答器写入数据；完成对读取数据的信息处理并实现应用操作；若有需要，应能和高层处理单元交互信息。

7.RFID数据传输中常用的数据编码方式有哪些？

答：

NRZ编码（Non-Return-to-Zero）、曼彻斯特编码（Manchester）、单极性归零编码、差动双相编码（DBP）、米勒编码（Miller）、变形米勒编码、差动编码、脉冲——间歇编码和脉冲位置编码等。

8.简述射频识别系统常用的系统安全手段有哪几种，基本原理是什么？

答：

安全手段有：

1、相互对称的鉴别；2、利用导出密钥的鉴别；3、加密的数据传输等手段。

其基本原理是使用密匙或者密文保证数据的安全。

9.RFID数据传输中常用的数据校验方法有哪几种？

答：

1、汉明码；2、奇偶校验法；3、循环冗余校验（CRC）

10.RFID数据传输中对抗干扰的技术有哪几种？

答：

RFID数据传输中当多个标签同时向阅读器传送数据时就可能产生冲突问题，这种干扰也被称为碰撞。

对抗干扰的技术主要有：

确定性方法和概率方法两种。

确定性方法有二进制树算法、查询树算法、碰撞追踪算法等。

概率方法主要有Aloha算法。

11.在射频识别系统中采用的多路存取方法有哪些？

有什么特点？

答：

1、空分多路法（SDMA）；2、时分多路法（TDMA）；3、频分多路法（FDMA）；4、码分多路法（CDMA）。

空分多路法的特点是：

在分离的空间范围内重新使用确定的资源（通信容量）；时分多路法的特点是：

把整个可供使用的通路容量按时间分配给多个用户的技术；频分多路法的特点是：

把若干个使用不同载波频率的传输通路同时提供给通信用户使用；码分多路法的特点是：

允许所有使用者同时使用全部频带（1.2288Mhz），且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞问题。

12.射频识别系统的工作频率是什么？

答：

射频系统的工作频率是射频识别技术系统最基本的技术参数之一。

工作频率的选择在很大程度上决定了射频标签的应用范围、技术可行性以及系统成本的高低。

13.无线射频识别应用于动物识别的标准是什么？

答：

ISOTC23/SC19WG3。

14.无线射频识别应用于道路交通信息学的标准是什么？

答：

ISOTC204。

15.无线射频识别在自动识别应用方面的标准是什么？

答：

ISO/IECJTC1SC31。

16.非接触识别卡的主要参数有哪几个？

答：

识别距离、信号接口、传输速率和传输协议等。

第4章相关识别技术及射频电子标签应用

1.条形码的工作原理是什么？

答：

条形码或条码（barcode）是将宽度不等的多个黑条（或黑块）和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。

2.IC卡与磁卡的特点各有哪些，其不同点体现在什么地方？

答：

磁卡（magneticcard）是一种卡片状的磁性记录介质，利用磁性载体记录字符与数字信息。

IC卡（integratedcircuitcard）也叫做智能卡（smartcard），它是通过在集成电路芯片中写的数据来进行识别的。

IC卡的外形与磁卡相似，它与磁卡的区别主要在于数据存储媒体的不同。

磁卡是通过卡上磁条来存储信息的，IC卡是通过嵌入卡中的集成电路芯片来存储数据的。

3.射频电子标签的发展和种类有哪些？

答：

按照有无电池可将射频电子标签可以分为有源标签、无源标签和半有源标签。

按照材质不同可以分为纸标签、塑料标签、玻璃标签等。

4.双频标签与双频系统指的是什么？

答：

工作在高、低两个频点上的射频电子标签叫做双频标签。

双频系统指的是使用双频标签和双频阅读器的射频识别系统。

5.无线射频识别技术的基本技术参数有哪些，其具体要求是什么？

答：

1、工作频率；2、作用距离；3、数据传输速率等。

不同工作频率决定了系统的有效识别距离，标签在识别区域内停留的时间决定了数据传输速率的范围。

6.RFID系统的选择有哪些标准？

答：

关于工作频率：

低频距离附近RFID系统主要集中在125kHz、13.56MHz系统；高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段（902～928MHz）915MHz、2．45GHz、5．8GHz。

UHF频段的远距离RFID系统在北美得到了很好的发展；欧洲的应用则以有源2.45GHz系统应用较多。

5.8GHz系统在日本和欧洲均有较为成熟的有源RFID系统。

关于距离和速率：

标签相对于读头的速度与最大写入／读取距离一起决定了标签在读头作用范围内的停留时