1. 魯棒性的優缺點和應用領域
通俗說 就是穩定性
魯棒性（robustness）就是系統的健壯性。它是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。比如說，計算機軟體在輸入錯誤、磁碟故障、網路過載或有意攻擊情況下，能否不死機、不崩潰，就是該軟體的魯棒性。所謂「魯棒性」，是指控制系統在一定（結構，大小）的參數攝動下，維持某些性能的特性。根據對性能的不同定義，可分為穩定魯棒性和性能魯棒性。以閉環系統的魯棒性作為目標設計得到的固定控制器稱為魯棒控制器。
2. 網路魯棒性研究
魯棒是Robust的音譯，也就是健壯和強壯的意思。它是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。比如說，計算機軟體在輸入錯誤、磁碟故障、網路過載或有意攻擊情況下，能否不死機、不崩潰，就是該軟體的魯棒性。所謂「魯棒性」，是指控制系統在一定（結構，大小）的參數攝動下，維持某些性能的特性。根據對性能的不同定義，可分為穩定魯棒性和性能魯棒性。以閉環系統的魯棒性作為目標設計得到的固定控制器稱為魯棒控制器。魯棒性原是統計學中的一個專門術語，20世
通信網路的魯棒性
紀70年代初開始在控制理論的研究中流行起來，用以表徵控制系統對特性或參數攝動的不敏感性。
在實際問題中，系統特性或參數的攝動常常是不可避免的。產生攝動的原因主要有兩個方面，一個是由於量測的不精確使特性或參數的實際值會偏離它的設計值（標稱值），另一個是系統運行過程中受環境因素的影響而引起特性或參數的緩慢漂移。因此，魯棒性已成為控制理論中的一個重要的研究課題，也是一切類型的控制系統的設計中所必須考慮的一個基本問題。對魯棒性的研究主要限於線性定常控制系統，所涉及的領域包括穩定性、無靜差性、適應控制等。原理魯棒性問題與控制系統的相對穩定性（頻率域內表徵控制系統穩定性裕量的一種性能指標）和不變性原理（自動控制理論中研究扼制和消除擾動對控制系統影響的理論）有著密切的聯系，內模原理（把外部作用信號的動力學模型植入控制器來構成高精度反饋控制系統的一種設計原理）的建立則對魯棒性問題的研究起了重要的推動作用。當系統中存在模型攝動或隨機干擾等不確定性因素時能保持其滿意功能品質的控制理論和方法稱為魯棒控制。早期的魯棒控制主要研究單迴路系統頻率特性的某些特徵，或基於小攝動分析上的靈敏度問題。現代魯棒控制則著重研究控制系統中非微有界攝動下的分析與設計的理論和方法。
控制系統的一個魯棒性是指控制系統在某種類型的擾動作用下，包括自身模型的擾動下，系統某個性能指標保持不變的能力。對於實際工程系統，人們最關心的問題是一個控制系統當其模型參數發生大幅度變化或其結構發生變化時能否仍保持漸近穩定，這叫穩定魯棒性。進而還要求在模型擾動下系統的品質指標仍然保持在某個許可范圍內，這稱為品質魯棒性。魯棒性理論目前正致力於研究多變數系統具有穩定魯棒性和品質魯棒性的各種條件。它的進一步發展和應用，將是控制系統最終能否成功應用於實踐的關鍵。
在數字水印技術中，魯棒性是指在經過常規信號處理操作後能夠檢測出水印的能力；針對圖像的常規操作包括空間濾波、有損壓縮、列印與復印、幾何變形等；
編輯本段內容控制系統在其特性或參數發生攝動時仍可使品質指標保持不變的性能。魯棒性是英文robustness一詞的音譯，也可意譯為穩健性。魯棒性原是統計學中的一個專門術語,70年代初開始在控制理論的研究中流行起來,用以表徵控制系統對特性或參數攝動的不敏感性。在實際問題中，系統特性或參數的攝動常常是不可避免的。產生攝動的原因主要有兩個方面，一個是由於量測的不精確使特性或參數的實際值會偏離它的設計值（標稱值），另一個是系統運行過程中受環境因素的影響而引起特性或參數的緩慢漂移。因此，魯棒性已成為控制理論中的一個重要的研究課題，也是一切類型的控制系統的設計中所必需考慮的一個基本問題。對魯棒性的研究主要限於線性定常控制系統，所涉及的領域包括穩定性、無靜差性、適應控制等。魯棒性問題與控制系統的相對穩定性和不變性原理有著密切的聯系，內模原理的建立則對魯棒性問題的研究起了重要的推動作用。
編輯本段結構漸近穩定性以漸近穩定為性能指標的一類魯棒性。如果控制系統在其特性或參數的標稱值處是漸近穩定的，並且對標稱值的一個鄰域內的每一種情況它也是漸近穩定的，則稱此系統是結構漸近穩定的。結構漸近穩定的控制系統除了要滿足一般控制系統設計的要求外，還必須滿足另外一些附加的條件。這些條件稱為結構漸近穩定性條件，可用代數的或幾何的語言來表述，但都具有比較復雜的形式。結構漸近穩定性的一個常用的度量是穩定裕量，包括增益裕量和相角裕量，它們分別代表控制系統為漸近穩定的前提下其頻率響應在增益和相角上所留有的儲備。一個控制系統的穩定裕量越大，其特性或參數的允許攝動范圍一般也越大，因此它的魯棒性也越好。業已證明，線性二次型(LQ)最優控制系統具有十分良好的魯棒性，其相角裕量至少為60°，並確保1/2到∞的增益裕量。已經成為軟體性能指標之一。
編輯本段結構無靜差性以准確地跟蹤外部參考輸入信號和完全消除擾動的影響為穩態性能指標的一類魯棒性。如果控制系統在其特性或參數的標稱值處是漸近穩定的且可實現無靜差控制（又稱輸出調節，即系統輸出對參考輸入的穩態跟蹤誤差等於零），並且對標稱值的一個鄰域內的每一種情況它也是漸近穩定和可實現無靜差控制的，那麼稱此控制系統是結構無靜差的。使系統實現結構無靜差的控制器通常稱為魯棒調節器。用方程 N1(D)f(t)=0N2(D)z0(t)=0
表示加於受控系統的擾動f(t)和參考輸入z0(t)的動態模型，式中為微分運算元，N1(D)和 N2(D)為D的多項式。用k1(s)和k2(s)（s為復數變數）分別表示 N1(D)和N2(D)的最小多項式，而用k(s)表示k1(s)和k2(s)的最小公倍式。那麼存在魯棒調節器可使受控系統 T(s)z=U(s)u+M(s)f
y=z
（見多變數頻域方法）實現結構無靜差的充分必要條件是，控制向量u的維數大於輸出向量y的維數，同時對代數方程k(s)=0的所有根si(i=1，2，…,p)矩陣U(si)為滿秩。對於可實現結構無靜差的受控系統，一個動態補償器P(s)ξ=z0- z
u=R(s)ξ
（ξ為補償器的狀態向量）能構成為它的魯棒調節器的充分必要條件是，矩陣P(s)的每一個元都可被k(s)除盡，同時由受控系統和動態補償器組成的閉環控制系統是結構漸近穩定的。在採用其他形式的數學描述時，魯棒調節器和結構無靜差控制系統的這些條件的表述形式也不同。魯棒調節器在結構上有兩部分組成，一部分稱為鎮定補償器，另一部分稱為伺服補償器。鎮定補償器的功能是使控制系統實現結構漸近穩定。伺服補償器中包含有參考輸入和擾動信號的一個共同的動力學模型，因此可實現對參考輸入和擾動的無靜差控制。對於呈階躍變化的參考輸入和擾動信號，它們共同的動力學模型是一個積分器；對於呈斜坡直線變化的參考輸入信號和呈階躍變化的擾動信號，其共同的動力學模型是兩個積分器的串接。
帶有狀態觀測器的系統的魯棒性 一般而言，在控制系統中引入狀態觀測器會使它的魯棒性變壞，因此應盡可能避免。對於必須採用狀態觀測器的控制系統，當受控系統為最小相位系統時，可通過合理地設計觀測器而使控制系統保持較好的魯棒性。其原則是把觀測器的一部分極點設計成恰好與所觀測系統的零點相對消，而觀測器的其他極點在滿足抗干擾性要求的前提下應使其盡可能地遠離虛軸。
3. 無線感測器網路面臨的挑戰有哪些
無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發展，孕育出無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)，並以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的一場變革，無線感測器網路是由部署在監測區域內大量的廉價微型感測器節點，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網路。
信息安全
很顯然，現有的感測節點具有很大的安全漏洞，攻擊者通過此漏洞，可方便地獲取感測節點中的機密信息、修改感測節點中的程序代碼，如使得感測節點具有多個身份ID，從而以多個身份在感測器網路中進行通信，另外，攻擊還可以通過獲取存儲在感測節點中的密鑰、代碼等信息進行，從而偽造或偽裝成合法節點加入到感測網路中。一旦控制了感測器網路中的一部分節點後，攻擊者就可以發動很多種攻擊，如監聽感測器網路中傳輸的信息，向感測器網路中發布假的路由信息或傳送假的感測信息、進行拒絕服務攻擊等。
對策：由於感測節點容易被物理操縱是感測器網路不可迴避的安全問題，必須通過其它的技術方案來提高感測器網路的安全性能。如在通信前進行節點與節點的身份認證;設計新的密鑰協商方案，使得即使有一小部分節點被操縱後，攻擊者也不能或很難從獲取的節點信息推導出其它節點的密鑰信息等。另外，還可以通過對感測節點軟體的合法性進行認證等措施來提高節點本身的安全性能。
根據無線傳播和網路部署特點，攻擊者很容易通過節點間的傳輸而獲得敏感或者私有的信息，如：在使用WSN監控室內溫度和燈光的場景中，部署在室外的無線接收器可以獲取室內感測器發送過來的溫度和燈光信息;同樣攻擊者通過監聽室內和室外節點間信息的傳輸，也可以獲知室內信息，從而非法獲取出房屋主人的生活習慣等私密信息。[6]
對策：對傳輸信息加密可以解決竊聽問題，但需要一個靈活、強健的密鑰交換和管理方案，密鑰管理方案必須容易部署而且適合感測節點資源有限的特點，另外，密鑰管理方案還必須保證當部分節點被操縱後（這樣，攻擊者就可以獲取存儲在這個節點中的生成會話密鑰的信息），不會破壞整個網路的安全性。由於感測節點的內存資源有限，使得在感測器網路中實現大多數節點間端到端安全不切實際。然而在感測器網路中可以實現跳-跳之間的信息的加密，這樣感測節點只要與鄰居節點共享密鑰就可以了。在這種情況下，即使攻擊者捕獲了一個通信節點，也只是影響相鄰節點間的安全。但當攻擊者通過操縱節點發送虛假路由消息，就會影響整個網路的路由拓撲。解決這種問題的辦法是具有魯棒性的路由協議，另外一種方法是多路徑路由，通過多個路徑傳輸部分信息，並在目的地進行重組。
感測器網路是用於收集信息作為主要目的的，攻擊者可以通過竊聽、加入偽造的非法節點等方式獲取這些敏感信息，如果攻擊者知道怎樣從多路信息中獲取有限信息的相關演算法，那麼攻擊者就可以通過大量獲取的信息導出有效信息。一般感測器中的私有性問題，並不是通過感測器網路去獲取不大可能收集到的信息，而是攻擊者通過遠程監聽WSN，從而獲得大量的信息，並根據特定演算法分析出其中的私有性問題。因此攻擊者並不需要物理接觸感測節點，是一種低風險、匿名的獲得私有信息方式。遠程監聽還可以使單個攻擊者同時獲取多個節點的傳輸的信息。
對策：保證網路中的感測信息只有可信實體才可以訪問是保證私有性問題的最好方法，這可通過數據加密和訪問控制來實現;另外一種方法是限制網路所發送信息的粒度，因為信息越詳細，越有可能泄露私有性，比如，一個簇節點可以通過對從相鄰節點接收到的大量信息進行匯集處理，並只傳送處理結果，從而達到數據匿名化。
拒絕服務攻擊（DoS）
專門的拓撲維護技術研究還比較少，但相關研究結果表明優化的拓撲維護能有效地節省能量並延長網路生命周期，同時保持網路的基本屬性覆蓋或連通。本節中，根據拓撲維護決策器所選維護策略
在無線感測器網路的研究中，能效問題一直是熱點問題。當前的處理器以及無線傳輸裝置依然存在向微型化發展的空間，但在無線網路中需要數量更多的感測器，種類也要求多樣化，將它們進行鏈接，這樣會導致耗電量的加大。如何提高網路性能，延長其使用壽命，將不準確性誤差控制在最小將是下一步研究的問題。
採集與管理數據
在今後，無線感測器網路接收的數據量將會越來越大，但是當前的使用模式對於數量龐大的數據的管理和使用能力有限。如何進一步加快其時空數據處理和管理的能力，開發出新的模式將是非常有必要的。
無線通訊的標准問題
標準的不統一會給無線感測器網路的發展帶來障礙，在接下來的發展中，要開發出無線通訊標准。
4. 無線感測器執行網如何實現區域最優化協作
為了解決測量無線感測器網路可靠性的問題,提出一種可靠性評估模型,此模型綜合考慮了基於容錯的網路抗毀性和基於能效的網路壽命這兩個主要因素。通過確定K-覆蓋和K-連通,可有效評估自然失效和能量約束條件下的網路可靠性,同時可以延長網路壽命並提高網路的魯棒性。實驗結果表明在無線感測器網路中可靠性與感測器密度存在一定關系。通過實現可靠性模型中的最優化目標,滿足了感測器覆蓋率和網路連通率要求,提高了無線感測器網路的安全性能。
無線感測器網路W
SN(w ireless sensor net-w
orks)[1]是由一組稠密布置、隨機撒布的感測器組成的無線自組織網路,以其隨機布置、自組織、適應苛刻環境等優勢,具有在多種場合滿足軍事信息獲取的實時性、准確性、全面性等需求的潛力。然而,在大多數應用環境中對無線感測器網路
5. 設計無線感測器網路的節點部署方案時必須考慮哪些問題
設計無線感測器網路節點需要遵循以下幾個主要的原則。
（1）微型化與低成本
由於無線感測器網路節點數量大，只有實現節點的微型化與低成本才有可能大規模部署與應用。因此節點的微型化與低成本一直是研究人員追求的主要目標之一。對於目標跟蹤與位置服務一類的應用來說，部署的無線感測器節點越密，定位精度就越高。對於醫療監控類的應用來說，微型節點容易被穿戴。實現節點的微型化與低成本需要考慮硬體與軟體兩個方面的因素，而關鍵是研製專用的片上系統（System on Chip，SoC）晶元。對於傳統的個人計算機，內存2GB、硬碟100GB已經是常見的配置，而一個典型的無線感測器節點的內存只有4kB、程序存儲空間只有10kB。正是因為感測器節點硬體配置的限制，所以節點的操作系統、應用軟體結構的設計與軟體編程都必須注意節約計算資源，不能夠超出節點硬體可能支持的范圍。
（2）低功耗
感測器節點在使用過程中受到電池能量的限制。在實際應用中，通常要求感測器節點數量很多，但是每個節點的體積很小，攜帶的電池能量十分有限。同時，由於無線感測器網路的節點數量多、成本低廉、部署區域的環境復雜，有些區域甚至人員不能到達，因此感測器節點通過更換電池來補充能源是不現實的。如何高效使用有限的電池能量，來最大化網路生命周期是無線感測器網路面臨的最大的挑戰。
感測器節點消耗能量的模塊包括：感測器模塊、處理器模塊和無線通信模塊。隨著集成電路工藝的進步，處理器和感測器模塊的功耗變得很低。圖2-43給出了感測器節點各部分能量消耗情況。從圖中可以看出，感測器節點能量的絕大部分消耗在無線通信模塊。感測器節點發送信息消耗的電能比計算更大，傳輸1bit信號到相距100m的其他節點需要的能量相當於執行3000條計算指令消耗的能量。
圖2-43感測器節點各部分能量消耗情況無線通信模塊存在四種狀態：發送、接收、空閑和休眠。無線通信模塊在空閑狀態一直監聽無線信道的使用情況，檢查是否有數據發送給自己，而在休眠狀態則關閉通信模塊。從圖中可以看到，無線通信模塊在發送狀態的能量消耗最大；在空閑狀態和接收狀態的能量消耗接近，但略少於發送狀態的能量消耗；在休眠狀態的能量消耗最少。為讓網路通信更有效率，必須減少不必要的轉發和接收，不需要通信時盡快進入休眠狀態，這是設計無線感測器網路協議時需要重點考慮的問題。
（3）靈活性與可擴展性
無線感測器網路節點的靈活性與可擴展性表現在適應不同的應用系統，或部署在不同的應用場景中。例如，感測器節點可以用於森林防火的無線感測器網路中，也可以用於天然氣管道安全監控的無線感測器網路中；可以用於沙漠乾旱環境下天然氣管道安全監控，也可以用於沼澤地潮濕環境的安全監控；可以適應單一聲音感測器精確位置測量的應用，也可以適應溫度、濕度與聲音等多種感測器的應用；節點可以按照不同的應用需求，將不同的功能模塊自由配置到系統中，而不需重新設計新的感測器節點；節點的硬體設計必須考慮提供的外部介面，可以方便地在現有的節點上直接接入新的感測器。軟體設計必須考慮到可裁剪，可以方便地擴充功能，可以通過網路自動更新應用軟體。
（4）魯棒性
普通的計算機或PDA、智能手機可以通過經常性的人機交互來保證系統的正常運行。而無線感測器節點與傳統信息設備最大的區別是無人值守，一旦大量無線感測器節點被飛機拋灑或人工安置後，就需要獨立運行。即使是用於醫療健康的可穿戴節點，也需要獨立工作，使用者無法與其交互。對於普通的計算機，如果出現故障，人們可以通過重啟來恢復系統的工作狀態。而在無線感測器網路的設計中，如果一個節點崩潰，那麼剩餘的節點將按照自組網的思路，重新組成具有新拓撲的自組網。當剩餘的節點不能夠組成新的網路時，這個無線感測器網路就失效了。因此感測器節點的魯棒性是實現無線感測器網路長時間工作重要的保證。更多http://www.big-bit.com/news/list-75.html
6. 在設計感測器網路的物理層時，需要著重考慮哪些問題
1.傳輸介質
2.物理層幀結構
3.需要考慮編碼調制技術、通信速率和通信頻段等問題
7. 魯棒性是什麼意思一般有什麼用途
「魯棒性」是指控制系統在一定（結構，大小）的參數攝動下，維持其它某些性能的特性。也就是系統的健壯性，是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。魯棒控制方法適用於穩定性和可靠性作為首要目標的應用，同時過程的動態特性已知且不確定因素的變化范圍可以預估。
8. 什麼是無線感測技術
早在上世紀70年代，就出現了將傳統感測器採用點對點傳輸、連接感測控制器而構成感測網路雛形，我們把它歸之為第一代感測器網路。隨著相關學科的不斷發展和進步，感測器網路同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，並通過與感測控制的相聯，組成了有信息綜合和處理能力的感測器網路，這是第二代感測器網路。而從上世紀末開始，現場匯流排技術開始應用於感測器網路，人們用其組建智能化感測器網路，大量多功能感測器被運用，並使用無線技術連接，無線感測器網路逐漸形成。
無線感測器網路是新一代的感測器網路，具有非常上世紀70年代，其發展和應用，將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。
無線感測器網路可以看成是由數據獲取網路、數據頒布網路和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有感測器、處理單元和通信模塊的節點，各節點通過協議自組成一個分布式網路，再將採集來的數據通過優化後經無線電波傳輸給信息處理中心。
9. 什麼是網路的健壯性和魯棒性
【健壯性】
健壯性又稱魯棒性，是指軟體對於規范要求以外的輸入情況的處理能力。
所謂健壯的系統是指對於規范要求以外的輸入能夠判斷出這個輸入不符合規范要求，並能有合理的處理方式。
另外健壯性有時也和容錯性，可移植性，正確性有交叉的地方。
比如，一個軟體可以從錯誤的輸入推斷出正確合理的輸入，這屬於容錯性量度標准，但是也可以認為這個軟體是健壯的。
一個軟體可以正確地運行在不同環境下，則認為軟體可移植性高，也可以叫，軟體在不同平台下是健壯的。
一個軟體能夠檢測自己內部的設計或者編碼錯誤，並得到正確的執行結果，這是軟體的正確性標准，但是也可以說，軟體有內部的保護機制，是模塊級健壯的。
軟體健壯性是一個比較模糊的概念，但是卻是非常重要的軟體外部量度標准。軟體設計的健壯與否直接反應了分析設計和編碼人員的水平。即所謂的高手寫的程序不容易死。
【魯棒性】
魯棒是Robust的音譯，也就是健壯和強壯的意思。它是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。比如說，計算機軟體在輸入錯誤、磁碟故障、網路過載或有意攻擊情況下，能否不死機、不崩潰，就是該軟體的魯棒性。所謂「魯棒性」，是指控制系統在一定（結構，大小）的參數攝動下，維持其它某些性能的特性。根據對性能的不同定義，可分為穩定魯棒性和性能魯棒性。以閉環系統的魯棒性作為目標設計得到的固定控制器稱為魯棒控制器。