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复习题型：共计38～39题，计算题较少，原理题很多（1）选择题15’（2）填空题10’（3）名词解释3’x5（4）作图题10’x1（5）问答题20’x1（根据原理应用自主进行选择作答）第1章1.P3图1.1无线网络的分类2.无线传感器的定义P3无线传感器网络(WSN)是大量的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，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。无线传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户；无线传感器网络的基本功能：协作式的感知、采集、处理和发布感知信息。3.P4图1.2现代信息技术与无线传感器网络之间的关系无线传感器网络三个功能：数据采集、处理和传输；对应的现代信息科技的三大基础技术：传感器技术、计算机技术和通信技术；对应的构成了信息系统的“感管”、“大脑”和“神经”。4.P5P6★图1.3无线传感器网络的宏观架构传感器网络网关原理是什么？无线传感器通常包括传感器节点（sensornode），汇聚节点（sinknode）和管理节点（managernode）。汇聚节点有时也称网关节点、信宿节点。传感器节点见后2要点介绍。Sinknode：网关节点通过无线方式接收各传感器节点的数据并以互联网、移动通信网等有线的或无线的方式将数据传送给最终用户计算机。网关汇聚节点只需要具有处理器模块和射频模块、通过无线方式接收探测终端发送来的数据信息，再传输给有线网络的PC或服务器。汇聚节点通常具有较强的处理能力、存储能力和通信能力，它既可以是一个具有足够能量供给和更多内存资源与计算能力的增强型传感器节点，也可以是一个带有无线通信接口的特殊网关设备。汇聚节点连接传感器网络和外部网络。通过协议转换实现管理节点与传感器网络之间的通信，把收集到的数据信息转发到外部网络上，同时发布管理节点提交的任务。5.传感器网络节点的组成P5图1.4传感器网络节点的功能模块组成传感器网络节点由哪些模块组成？－－－作图、简答传感器模块负责探测目标的物理特征和现象，计算机模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发布和接受，电源模块负责节点供电，节点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。6.传感器网络的协议分层P51.5传感器网络的协议分层每一层的作用是什么？－－－作图、简单能量分配管理在各个层中，能量是怎么考虑的？传感器网络以数据应用为中心物理层负责载波频率的产生、信号调制、解调；数据链路层负责媒体接入和差错控制；网络层负责路由发现与维护；传输层负责数据流的传输控制；应用层负责任务调度、数据分发等具体业务。能量分配是尽可能延长网络的可用时间，移动管理主要对节点移动进行检测与注册，应用优化是根据应用需求优化调度任务。传感器节点的处理能力、存储能力相对较弱，通信距离也有限，如果访问通信距离之外的节点，必须使用多跳路由。7.传感器网络节点的结构（具体例子）P6传感器节点是什么？CPU选用嵌入式？哪些是嵌入式？哪些不是嵌入式？传感器节点是采用自组织方式进行组网以及利用无线通信技术进行数据转发的，节点都具有数据采集与数据融合转发双重功能。传感器节点是无线传感器网络的基本功能单元。传感器节点基本组成模块有：传感器模块、计算与存储模块、通信模块以及电源模块。具体地说处理器模块是传感器节点的核心，负责整个节点的设备控制、任务分配与调度、数据整合与传输等。嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式Web技术嵌入式Web技术嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。8.节点的体系组成P7图1.7无线传感器网络节点的体系组成每一层处理哪些事？传感器节点为了节约能量进入休眠。无线传感器网络节点的体系有分层的网络通信协议、网络管理平台和应用支撑平台三部分组成。（1）网络通信协议类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系，它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。图1.8传感器网络通信协议的分层结构（2）网络管理平台主要是对传感器节点自身的管理和用户对传感器网络的管理，包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。（3）应用支撑平台建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上，包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。包括：时间同步、定位、应用服务接口、网络管理接口。9.传感器网络的结构P9根据节点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构。如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。10.传感器节点的限制条件P12P13（1）电源能量有限传感器节点消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和无线通信模块。随着集成电路工艺的进步，处理器和传感器模块的功耗变得很低，绝大部分能量主要消耗在无线通信模块上。从图1.13中可知传感器节点的绝大部分能量消耗在无线通信模块。传感器节点传输信息时要比执行计算时更消耗电能，传输l比特信息100m距离需要的能量大约相当于执行3000条计算指令所消耗的能量。1.13传感器节点的能量消耗情况（2）通信能力受限通常无线通信的能量消耗与通信距离的关系符合如下规律：其中参数n满足关系2n4。n的取值与很多因素有关，例如传感器节点部署贴近地面时，障碍物多、干扰大，n的取值就大；天线质量对信号发射质量的影响也很大。通常取n为3，即假定通信能耗与距离的三次方成正比。随着通信距离的增加，能耗会急剧增加。在满足通信连通性的前提下应尽量减少单跳的通信距离。一般而言，传感器节点的无线通信半径在100m以内比较合适。（3）计算和存储能力受限传感器节点是一种微型嵌入式设备，要求它价格低、功耗小，这些限制必然导致其携带的处理器能力比较弱，存储器容量比较小。为了完成各种任务，传感器节点需要完成监测数据的采集和转换、数据的管理和处理、应答汇聚节点的任务请求和节点控制等多种工作。如何利用有限的计算和存储资源完成诸多协同任务成为传感器网络设计所需要考虑的问题。11.组网特点P14P15无线传感器网络以数据为中心无线传感器网络除了具有AdHoc网络的移动性、断接性、电源能力局限性等共同特征以外，在组网方面具有一些鲜明的自身特点。它的主要特点包括自组织性、以数据为中心、应用相关性、动态性、网络规模大和需要高的可靠性等。12.P242003年美国《技术评论》杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络被列为第一。P25思考题2.4★.5.6.7.8.9.10.第2章微型传感器的基本知识本章不会出现答题，可能会出现简答题1.传感器的定义P26一般来说能够把特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号（电信号、光信号等）的器件或装置，我们把它称为传感器。2.传感器的组成P27图2.1传感器的组成结构传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的基本转换电路可安装在传感器壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上，构成集成传感器。3.传感器的采集接口P27图2.3传感器采集接口的框图传感器接口技术是非常实用和重要的技术。各种物理量用传感器将其变成电信号，经由诸如放大、滤波、干扰抑制、多路转换等信号检测和预处理电路，将模拟量的电压或电流送A/D转换，变成数字量，供计算机或者微处理器处理。4.传感器的一般特性传感器的正确选用是保证不失真测量的首要环节，因而在选用传感器之前，掌握传感器的基本特性是必要的。（1）★灵敏度传感器的灵敏度高，意味着传感器能感应微弱的变化量，即被测量有一微小变化时，传感器就会有较大的输出。但是，在选择传感器时要注意合理性，因为一般来讲，传感器的灵敏度越高，测量范围往往越窄，稳定性会越差。传感器的灵敏度指传感器达到稳定工作状态时，输出变化量与引起变化的输入变化量之比，即K=输出变化量/输入变化量=△Y/△X=dy/dx线性传感器的校准曲线的斜率就是静态灵敏度；对于非线性传感器的灵敏度，它的数值是最小二乘法求出的拟合直线的斜率。（2）★响应特性传感器的动态性能是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。它是传感器的输出值能真实再现变化着的输入量的能力反映，即传感器的输出信号和输入信号随时间的变化曲线希望一致或相近。传感器的响应特性良好，意味着传感器在所测的频率范围内满足不失真测量的条件。另外，实际传感器的响应过程总有一定的延迟，但希望延迟的时间越小越好。（3）线性范围任何传感器都有一定的线性范围，在线性范围内它的输出与输入成比例关系。线性范围越宽，则表明传感器的工作量程越大。传感器工作在线性范围内，是保证测量精确度的基本条件。例如，机械式传感器中的弹性元件，它的材料弹性极限是决定测力量程的基本因素。当超过弹性极限时，传感器就将产生非线性误差。任何传感器很难保证做到绝对的线性，在某些情况下，在许可限度内，也可以在近似线性区域内使用。（4）稳定度稳定性表示传感器经过长期使用之后，输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。为了保证稳定性，在选定传感器之前，应对使用环境进行调查，以选择合适类型的传感器。例如电阻应变式传感器，湿度会影响到它的绝缘性，温度会影响零漂；光电传感器的感光表面有尘埃或水汽时，会改变感光性能，带来测量误差。（5）★重复性重复性是指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所得特征曲线的不一致性，在数值上用各测量值正反行程标准偏差最大值的两倍或三倍于满量程的百分比来表示。（6）★漂移由于传感器内部因素或外界干扰的情况下，传感器的输出变化称为漂移。当输入状态为零时的漂移称为零点漂移。传感器无输入（或某一输入值不变）时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值（或原指示值）。在其它因素不变的情况下，输出随着时间的变化产生的漂移称为时间漂移。随着温度变化产生的漂移称为温度漂移，它表示当温度变化时，传感器输出值的偏离程度。一般以温度变化1度时，输出的最大偏差与满量程的百分比来表示。（7）精度传感器精度指测量结果的可靠程度，它以给定的准确度来表示重复某个读数的能力，其误差越小则传感器精度越高。传感器的精度表示为传感器在规定条件下，允许的最大绝对误差相对传感器满量程输出的百分数。（8）★分辨率分辨力是指能检测出的输入量的最小变化量，即传感器能检测到的最小输入增量。在输入零点附近的分辨力称为阈值，即产生可测输出变化量时的最小输入量值。（9）迟滞迟滞是指在相同工作条件下作全测量范围校准时，在同一次校准中对应同一输入量的正行程和反行程间的最大偏差。它表示传感器在正(输入量增大)、反(输入量减小)行程中输出/输入特性曲线的不重合程度，数值用最大偏差(△Amax)或最大偏差的一半与满量程输出值的百分比来表示5.磁阻传感器P35★探测的原理、探测的事例、怎么样探测到，文字描述磁性传感器通常又称为磁力计，它的使用特点在于测量磁场并不是主要目的，通常能够同时探测获得其它参数，如车轮速度、车辆出现和运动方向等。磁阻传感器的特征在于当探测出磁场发生变化时，它会产生一个阻抗变化值，因而也就有了磁阻这一概念，阻抗变化的同时会改变电压输出值。磁阻传感器的用途较多，最典型的应用是用于车辆探测。磁感应探测原理：运动车辆的每个部分都会产生一个可重复的对地球磁场的扰动，不管车辆向哪个方向行驶，这个特征都会被可靠地检测到。检测车辆存在的另一种方法是观察磁场变化的大小，磁场大小的变化表明了对