软考 - 05 信息物理系统（Cyber Physical Systems, CPS)

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题目

信息物理系统（Cyber Physical Systems, CPS)技术己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，公司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化、智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。

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【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。

【答案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—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和物理进程的交互，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。

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【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，实现子系统间的数据交换，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知识，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

【答案2】

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

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

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【问题3】

王工在提交的战略规划中指出：未来宇航领域装备将呈现网络化、智能化和综合化等特征，形成集群式的协同能力，安全性尤为重要。在宇航领域的CPS系统中，不同层面上都会存在一定的安全威胁。请用100字以内文字说明CPS系统会存在哪三类安全威胁，并对每类安全威胁至少举出两个例子说明。

【答案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。

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