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[IoT Engineering Introduction] class summarize, written in Chinese.

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IoT-Intro-Summarize

[IoT Engineering Introduction] class summarize, written in Chinese.

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Copyright (c) 2018 Yang (Simon) Guo

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Textbook

《物联网工程导论》第2版 吴功宜 吴英 机械工业出版社

物联网工程导论（第2版）

Notes

第1章 物联网概论

客观题（单选）

  • 2005年ITU研究报告《The Internetof Things》发表
  • 智慧地球包括传感器嵌入各种物体、超级计算机和云计算组成物联网、捕捉运行过程中各种信息、不包括用物联网取代互联网
  • CPS不是一种物联网应用系统
  • 网络安全是物联网共性服务，与网络管理等一样不被局限在层结构中
  • 化整为零、分而治之--层次、接口、协议

主观题

  1. CPS定义

    CPS（Cyber Physical Systems）是“人-机-物”深度融合的系统；是“3C”（computation、communication、control）与物理设备深度融合的系统；是环境感知、嵌入式计算、网络通信深度融合的系统。

  2. 物联网定义

    物联网是按照约定的协议，将具有“感知、通信、计算”功能的智能物体、系统、信息资源互联起来，实现对物理世界“泛在感知、可靠传输、智慧处理”的智能服务系统。

  3. 物联网主要技术特征

    • 物联网的智能物体具有感知、通信与计算能力
    • 物联网可以提供所有对象在任何时间、任何地点的互联
    • 物联网的目标是实现物理世界与信息世界的融合

  4. 物联网与互联网区别

    • 物联网提供行业性、专业性与区域性的服务
    • 物联网数据主要是通过自动方式获取的
    • 物联网是可反馈、可控制的闭环系统
    • 物联网面临着更为严峻的网络安全问题

  5. 物联网三层结构模型

    • 应用层
    • 网络层
      • 核心交换层--为物联网提供高速、安全与具有服务质量保障能力的数据传输环境
      • 汇聚层--汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换
      • 接入层--通过各种接入技术，连接最终用户设备
    • 感知层（最底层）--联系物理世界与虚拟信息世界的纽带

  6. 物联网共性服务

    信息安全、网络管理、对象名字服务与服务质量保证

  7. 物联网包括哪些关键技术（简答）

    感知技术（RFID）、计算技术（云计算）、通信与网络技术（计算机网络应用）、位置服务技术（GPS、GIS）、智能技术（人机交互、机器学习、AR/VR）、嵌入式技术（可穿戴设备）、物联网应用系统规划与设计技术、网络安全技术（物联网网层次结构中的各层安全）

第2章 RFID与物联网应用

客观题（单选）

  • EPC编码的核心**是为每一个产品而不是一类产品分配一个唯一的EPC产品编码
  • RFID读写器可以通过非接触方式自动读取EPC编码

主观题

  1. RFID定义

    RFID是利用无线射频信号空间耦合的方式来实现无接触的标签信息自动传输与识别的技术。RFID标签又称为电子标签（tag）或射频标签。

  2. RFID标签分类

    • 按供电方式
      • 无源RFID标签
      • 有源
    • 按工作模式分
      • 主动
      • 被动
      • 半主动
    • 按读写方式分
      • 只读
      • 读写
    • 按工作频率
      • 低频
      • 中高频
      • 超高频
      • 微波
    • 按封装材料
      • 纸质
      • 塑料
      • 玻璃
    • 按封装形式
      • 薄膜粘贴
      • 卡式
      • 柱形
      • 扣式
      • 身份识别
      • 植入式

  3. EPC编码结构

    EPC-64、EPC-96、EPC-256三种长度。均为四个数字字段

    • 版本号：EPC-64版本号为2位、EPC-96、EPC-256的版本号均为8位。EPC-96的版本号固定为0010 0001（21H）
    • 域名管理（EPC-96）：28位（7个十六进制数据）表示产品由哪个厂商生产--2.68亿不同厂商
    • 对象分类（EPC-96）：24位（6个十六进制数据）表示是哪一类产品--每一个厂商都有1680万类
    • 序列号（EPC-96）：36位（9个十六进制数据）唯一标识每一件产品--每一类都有687亿件产品

第3章 传感器与传感网技术

客观题（单选）

  • Ad hoc两大特点：自适应、自组成
  • 水下传感器网络主要利用声波实现通信和组网
  • 眼、耳、鼻、舌、皮肤是五感
  • WSAN特点：异构性、实时性、协作性、移动性

主观题

  1. 传感器定义

    传感器是由敏感元件和转换元件组成的一种检测装置，能感受到被测量，并能将检测和感受到的信息按一定规律变换为电信号（电压、电流、频率或相位）输出，以满足感知信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。

    过程是【被测量量（模拟信号）-> 敏感元件 -> 转换元件 -> 电信号 -> 数字信号 】

  2. 传感器性能指标

    • 线性度：传感器实际输出量与输入量关系曲线偏离拟合直线的程度叫做传感器的线性度，影响的是传感器的精度
    • 灵敏度：稳态工作情况下输出变化量与输入变化量的比值，越高越灵敏。线性度越好则灵敏度的测量精度越高。
    • 分辨率：对测量微小变化的感知能力
    • 迟滞：输入量由小到大正向变化和由大到小反向变化，输入输出特性曲线不重合的现象
    • 重复性：输入量按同一方向做全量程连续多次变化时特性曲线不一致程度
    • 漂移：输入量不变，输出量随时间变化的现象
    • 测量范围：所能测量的输入量最大最小之间的范围
    • 精度：测量结果可靠程度

  3. 智能传感器特点

    • 自学习、自诊断与自补偿能力
    • 复合感知能力
    • 灵活的通信能力

  4. WSN定义

    无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的、廉价的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的、自组织的无线自组网系统，其目的是将网络覆盖区域内感知对象的信息发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成无线传感器网络的三大要素。

  5. 无线传感器网络特点

    • 网络规模--一般至少3个节点构成网络
    • 自组织网络--自动进行配置和管理
    • 拓扑结构的动态变化--动态系统重构能力，如伯克利智能尘埃项目，拿掉一些节点的电池剩下的重新组成新的网络
    • 以数据为中心

  6. 无线传感器网络节点类型

    3种：传感器节点、汇聚节点、管理节点

  7. 无线传感器网络节点的单元组成

    传感器模块、处理器模块、无线通信模块与能量供应模块四部分组成。

第4章 物联网智能硬件与嵌入式系统

客观题（单选）

  • 嵌入式系统发展过程：可编程控制器系统为核心 -> 嵌入式**处理器为基础、简单操作系统为核心 -> 嵌入式操作系统为标志 -> 基于网络操作的嵌入式系统
  • 人机交互：文字、语音、基于视觉的交互
  • 虚拟现实的特征：沉浸感、交互性、想象力

主观题

  1. 嵌入式系统体系结构

    • 嵌入式应用软件
    • 嵌入式操作系统
    • 嵌入式硬件平台
      • 嵌入式处理器
      • 嵌入式外部设备

  2. 嵌入式系统的特点

    • 专用的计算机系统
    • 剪裁计算机硬件和软件
    • 以适应计算机功能、可靠性、成本、体积、功耗的要求

  3. 智能硬件

    智能硬件是通过软硬件相结合的方式使传统设备向着更加智能化、交互方式更加人性化以及向“云 + 端”融合方向发展成的新型智能终端产品和服务。

    特点

    • 具备“感、联、知、控”的能力
    • 向适应“云 + 端”融合的架构方向发展
    • 向更加智能、更人性、更便捷的方向发展

  4. 人工智能定义

    人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和拓展人的智能的理论、方法、技术应用系统的一门科学。

  5. 人工智能研究的基本内容

    智能感知、智能行动、智能推理、智能学习

  6. 物联网智能硬件人机交互的技术有哪些

    虚拟人机交互技术、人脸识别、VR/AR

第5章 物联网通信与网络技术

客观题（单选）

  • SDN定义：软件定义网络试图为高层的用户应用提供对网络互联结构与网络服务的标准可编程接口，从而实现大规模的网络流量管理的可编程、可控制、以支持未来出现的各种新的网络体系结构与新的服务业务
    • 三大核心：基于流的数据分组转发机制、基于中心控制的路由机制、面向应用的网络编程机制

主观题

  1. 计算机网络按地理范围分类

    • 广域网
    • 城域网
    • 局域网
    • 个人区域网
    • 人体区域网（智能医疗）：IEEE 802.15.6

  2. TCP/IP协议特点

    开放的协议标准、独立于特定的计算机硬件与操作系统、独立于特定的网络硬件、可以运行在局域网、广域网等各种传输网上，适用于互联网和物联网。

    TCP协议特点：传输层，可靠的面向连接服务、字节流传输服务、全双工服务（同一时间双向流动） IP协议特点：网络层，无连接的分组传送服务，屏蔽了底层通信协议与实现技术上的差异性

  3. 物联网无线接入技术

    • 工业、科学与医药专用频段
    • IEEE 802.11 Wi-Fi
    • 基于蜂窝网络的窄带物联网NB-IoT（NB-IoT和eMTC终端模块待机长达10年）
    • M2M
    • 蓝牙
    • ZigBee

  4. ZigBee定义

    ZigBee是一种面向自动控制的低速、低功耗、低价格的无线网络技术。

  5. 蓝牙定义

    短距离、低功耗、低成本通信标准和技术。工作频率在2.4GHz，数据传输频率最高为1Mbps，通信距离一般在10cm-10m，支持点对点、点对多点的通信。

第6章 位置信息、定位技术与位置服务

客观题（单选）

卫星定位系统能够精确计算出位置信息至少需要接收到信号的卫星数量是4个。

主观题

  1. 位置信息三要素

    空间、时间、对象

  2. GPS系统组成部分

    三个独立部分组成，空间星座部分、地面监控部分与用户设备部分。

  3. GPS接收机有哪些

    导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机

  4. GIS定义

    GIS是在地理学，遥测遥感技术，全球定位系统，管理科学与计算机科学的基础上发展起来的一门交叉学科。

第7章 物联网智能数据处理技术

客观题（单选）

  • 1GB=2^30B；1TB=2^40B；1ZB=2^70B；1DB=2^100B
  • 1YB=1024*1024*1024 PB

主观题

  1. 物联网数据特征与特点

    • 特征：海量、多态、动态、关联
    • 特点：实时性、突发性与颗粒性；非结构化与隐私性；异构性与多样性

  2. 物联网数据处理的关键技术有哪些

    海量数据存储；数据融合；数据查询、探索与数据挖掘；智能决策

  3. 数据挖掘的定义

    透过数据，应用一定的分析方法，从大量数据中提取出一些有价值的信息和知识的过程。数据挖掘可以完成两方面的功能。一是通过描述性分析，做到“针对过去、揭示规律”；二是通过预测性分析没，做到“面向未来、预测趋势”

  4. 大数据的特点

    5V：大体量（Volumn）、多样性（Variety）、时效性（Velocity）、准确性（Veracity）、大价值（Value）

  5. 智能决策的定义

    从感知、通信、计算到提炼出知识，再到形成智能策略的过程叫做智能决策。

  6. 云计算定义

    云计算是一种利用网络技术实现的随时随地、按需访问和共享计算、存储与软件资源的计算模式。

  7. 大数据定义

    大数据是指无法使用传统和常用的软件技术与工具在一定的时间内完成获取、管理和处理的数据集。

第8章 物联网网络安全

主观题

  1. 网络空间安全涵盖主要内容

    网络安全形势、目标、原则、战略任务

  2. 网络空间安全理论体系

    基础理论体系、技术理论体系与应用理论体系

  3. 网络安全机制

    加密、数字签名、访问控制、数据完整性、认证、流量填充、路由控制、公证

第9章 物联网应用

主观题

  1. 工业4.0核心

    智能工厂、智能制造、智能物流

  2. 物联网的应用有哪些

    智能农业、智能工厂、智能家居、智能医疗、智能安防...