问答题 阅读以下关于嵌入式系统开放式架构相关技术的描述,回答问题1至问题3。 

【说明】信息物理系统(Cyber Physical Systems, CPS)技术已成为未来宇航装备发展的重点关键技术之一。某公司长期从事嵌入式系统的研制工作 ,随着公司业务范围不断扩展决定进入宇航装备的研制领域。为了做好前期准备,公司决定让王工程师负责编制公司进军宇航装备领域的战略规划。王工经调研和分析,认为未来宇航装备将向着网络能化和综合化的目标发展,CPS 将会是宇航装备的核心技术,公司应构建基于CPS技术的新产品架构,实现超前的技术战略储备。 

【问题 1】 通常CPS结构分为感知层、网络层和控制层,请用300字以内文字说明CPS的定义,并简要说明各层的含义。 

【问题 2 】王工在提交的战略规划中指出:飞行器中的电子设备是一个大型分布式系统,其传感器、控制器和采集器分布在飞机各个部位,相互间采用高速总线互连,实现子系统数据交换,而飞行员或地面指挥系统根据飞行数据的汇总决策飞行任务的执行。图3-1给出了飞行器系统功能组成图。请参考图3-1给出的功能图,依据你所掌握的CPS识,说明以下所列的功能分别属于CPS结构中的哪层,哪项功能不属于CPS任何一层。 

1.飞行传感器管理2.步进电机控制3.显控4.发电机控制5.环控6. 配电管理7. 转速传感器8.传感器总线9.飞行员10.火警信号探测

【正确答案】【问题 1】 信息物理系统(CyberPhysical Systems,CPS)作为计算进程和物理进程的统一体,是集计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。信息物理系统通过人机交互接口实现 程的交互,使用网络化空间,以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。 

感知层:主要由传感器、控制器和采集器等设备组成,它属于信息物理系统中的末端设备。 

网络层:主要是连接信息世界和物理世界的桥梁,实现的是数据传输,为系统提供实时的网络服务,保证网络分组传输的实时可靠。 

控制层:主要是根据认知结果及物理设备传回来的数据进行相应的分析,将相应的结果返回给客户端。 

【问题 2】 

感知层:2、4、7、10 

网络层:8 

控制层:1、3、5、6 

不属于 CPS 结构中的功能:9 

【问题 3】

(1)感知层安全威胁:感知数据破坏、信息窃听、节点捕获。

(2)网络层安全威胁:拒绝服务攻击、选择性转发、方向误导攻击。

(3)控制层安全威胁:用户隐私泄露、恶意代码、非授权访问。

【答案解析】