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ISSN 1000-0054
CN 11-2223/N
创刊于 1915 年 (月刊)
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第十四届“清华大学-横山亮次优秀论文奖”暨2017年度“清华之友—日立化成学术交流奖”颁发
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  2018年, 第58卷, 第1期 上一期   
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计算机科学与技术
NDN名字查找算法的性能测试平台的设计和实现  收藏
张庭, 汪漪, 杨仝, 卢建元, 刘斌
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 1-7.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.001
摘要 ( 3 )   HTML    PDF(1305KB)
在内容标记网络(NDN)中,越来越多的名字查找算法被提出。这些算法的性能包括速度、可扩展性以及更新性能等亟需评估。但是,NDN目前还处在研究阶段,没有大规模NDN网络部署,缺少真实的大规模名字查找表以及相应的流量。该文设计并实现了一个用于评测名字查找算法性能的软件测试平台——NDNBench。NDNBench包含4个部分:种子表分析器、名字表产生器、名字流量产生器以及更新流量产生器。实验发现名字表和流量的特征会在很大程度上影响NDN名字查找的性能。NDNBench平台将这些特征进行提取,形成可以量化的参数并提供给用户。用户通过调整NDNBench的不同参数,可以得到具有不同结构特征以及表项数目的名字查找表和相应测试流量,从而对名字查找算法性能进行测试评估。该文还对现有的一些名字查找算法进行评估。NDNBench已经在最近的一些工作中得到应用。
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移动补贴市场运营商定价策略与收益分配  收藏
苏辉, 谭崎, 赵乙, 徐恪
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 8-13.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.002
摘要 ( 1 )   HTML    PDF(1056KB)
虚拟网络运营商(ISP)的出现改变了移动互联网市场中运营商之间的连接和经济关系。该文建立博弈模型,分别在合作情况下和非合作情况下,使用博弈理论分析了移动补贴市场中流量分配、运营商之间的定价关系及收益的变化,提出了一种在运营商之间分配收益的机制,并通过Nash讨价还价解的方法对收益分配因子进行了优化和求解。结果表明:运营商之间的定价随补贴的增加而升高,该文所提出的收益分配机制能促使运营商自发将其优化目标调整为社会福利最大化。
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伴随随机攻击的信息物理系统的同步控制  收藏
高洋, 马洋洋, 张亮, 王眉林, 王卫苹
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 14-19.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.003
摘要 ( 1 )   HTML    PDF(973KB)
信息物理系统(CPS)广泛存在于现代基础设施体系中,例如未来智能电网、智能交通网络和公众健康系统等。该系统的安全是社会正常运行的关键。该文介绍了信息物理系统的物理层网络和信息层网络,这两层网络是相互依存的。提出了在存在随机攻击条件下,相互依存的信息物理系统的数学模型,该攻击既存在于物理层网络,也存在于信息层网络。该文研究了在存在随机攻击条件下,相互依存的信息物理系统的同步问题,并提出了一种自适应非线性控制器。利用Weiner过程将这些控制器加入到物理层网络中,以实现相互依存的信息物理系统的同步。数值模拟证明了理论结果是有效的。
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运载火箭测发网络异常流量识别技术  收藏
徐洪平, 刘洋, 易航, 阎小涛, 康健, 张文瑾
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 20-26,34.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.004
摘要 ( 1 )   HTML    PDF(2971KB)
运载火箭测发网络系统是维系运载火箭各系统远距离测试发射控制的重要国防信息基础设施,测发网络流量数据的精准分析是检测异常行为和保障信息安全的关键举措。该文综合利用端口映射识别、载荷特征识别、统计分析和支持向量机(SVM)学习算法,构建动态混合识别策略,通过端口映射和载荷特征识别获取机器学习训练样本,利用信息增益完成特征选择,构建SVM机器学习识别模型并进行样本训练,建立投票机制实现流量数据综合分析。利用测发网络真实数据进行测试表明:该算法识别准确度达99.1%,并有效地降低了人工判决分析的次数。
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汽车工程
基于行星传动的双模混合动力履带车辆传动系统结构设计  收藏
秦兆博, 罗禹贡, 解来卿, 陈文强, 李克强
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 27-34.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.005
摘要 ( 1 )   HTML    PDF(3090KB)
该文提出了一种具有双输出的混联式混合动力履带车辆的传动系统结构设计。该结构具有双输出轴分别连接左、右履带,通过与3排行星齿轮结构连接,可以实现两侧履带的精确独立控制,通过控制发动机工作状态,使车辆的运行效率最优,在充分保证直线行驶性能的同时,增强行进中转向能力。相比于现有的复杂混合动力履带车辆传动系统,该设计可以省去转向机构,并提升系统综合运行能力。采用自动建模的方法对所有可行结构进行动力学分析,结合不同结构类型的特点确定双模结构组合方式。通过系统特性初筛、性能精细筛选得到满足设计要求的结构。通过动态规划算法对所选结构进行典型工况下的燃油经济性分析。仿真结果表明,得到的最优方案比目前常用的串联式混合动力履带推土机具有更优的直线行驶、转向行驶和燃油经济性能。
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锥形节流阀的三维流-固耦合非稳态动力学特性仿真分析  收藏
吕振华, 李明
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 35-42.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.006
摘要 ( 2 )   HTML    PDF(3369KB)
针对特种重型车辆用液阻减振装置的一种锥形节流阀的动态工作过程,建立了该阀较精细的三维流-固耦合有限元仿真分析模型,利用直接耦合计算方法求解入口瞬态流速激励下锥阀的耦合动力学响应;通过对锥阀在多种弹性压紧力特性、结构设计状态和多种入口流速激励工况下的流体压强差及速度分布、阀门开度及阀芯受力等动态响应的细致量化分析,解释了锥阀流-固耦合自激振动现象的机理:当弹簧预紧力较大而入口流速较小时,锥阀在开启过程中必然出现阀门开度高频波动、阀芯回弹接触冲击等流-固耦合自激振动现象;取消弹簧预紧力,即可有效地抑制阀门开启过程的非稳态自激振动;入口流速幅值较大时,阀门开启波动过程缩短。这些认识对于解决许多流体阀系存在的流-固耦合自激振动问题具有重要意义。
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质子交换膜燃料电池阴极单相流压降模型及验证  收藏
李跃华, 裴普成, 吴子尧, 贾肖宁
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 43-49.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.007
摘要 ( 1 )   HTML    PDF(1707KB)
燃料电池阴极单相流压降是进行阴极在线水管理的基准,已有研究缺少该压降的全工况模型。该文在156 W单片燃料电池上发现了阴极压降随电流、过量系数变化的二次方关系,并给出影响压降的5个参数:电流、过量系数、电池温度、进气压强以及进气湿度。提出了包括这些参数在内的流量二次方模型。通过分析各工况下模型系数与实验数据的对应关系得出模型与实验数据之间偏差小于10%。该模型可应用于蛇形流道或平行流道的所有电池堆,对在线水故障诊断具有一定的参考价值。
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基于几何与纹理特征相融合的磁粉探伤裂纹提取算法  收藏
马涛, 孙振国, 陈强
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 50-54.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.008
摘要 ( 2 )   HTML    PDF(1945KB)
为从荧光磁粉探伤图像中获得精确的裂纹提取结果,提出一种基于几何与纹理特征相融合的磁粉探伤裂纹提取算法。算法首先根据裂纹的几何形状特征,提取图像里亮线中心的脊线作为待定裂纹;然后提取待定裂纹上各脊线点的尺度不变特征变换(SIFT)描述子向量,取均值作为待定裂纹的纹理特征,并用支持向量机分类器识别。实验结果表明:针对磁粉探伤中的裂纹,该算法在查全率和查准率上都比传统单一使用几何形状特征或纹理特征的算法更高,结合裂纹的几何形状和局部区域纹理有效地提升了裂纹提取的精度。
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自动化
基于迁移学习的噪声鲁棒语音识别声学建模  收藏
易江燕, 陶建华, 刘斌, 温正棋
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 55-60.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.21.001
摘要 ( 0 )   HTML    PDF(1413KB)
为了提高噪声环境下语音识别系统的鲁棒性,提出了一种基于迁移学习的声学建模方法。该方法用干净语音的声学模型(老师模型)指导带噪语音的声学模型(学生模型)进行训练。学生模型在训练过程中,尽量使其逼近老师模型的后验概率分布。学生模型和老师模型间的后验概率分布差异通过相对熵(KL divergence)加以最小化。CHiME-2数据集上的实验结果表明,该方法的平均词错率(WER)比基线的绝对下降了7.29%,比CHiME-2竞赛第一名的绝对下降了3.92%。
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基于静音时长和文本特征融合的韵律边界自动标注  收藏
傅睿博, 陶建华, 李雅, 温正棋
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 61-66,74.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.21.003
摘要 ( 0 )   HTML    PDF(1161KB)
韵律边界标注对于语料库建设和语音合成有着至关重要的作用,而自动韵律标注可以克服人工标注中耗时、不一致的缺点。仿照人工标注流程,该文运用循环神经网络分别对文本和音频两个通道训练子模型,对子模型的输出采用模型融合的方法,从而获得最优标注。以词为单位提取了静音时长,与传统以帧为单位的声学特征相比更具有明确的物理意义,与韵律边界的联系更加紧密。实验结果表明:相比传统声学特征,该文所采用的静音时长特征使自动韵律标注的性能有所提高;相比直接特征层面的方法,决策融合方法更好地结合了声学和文本的特征,进一步提高了标注的性能。
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电机工程
集总参数热路结合温度场和流场的电机永磁体温升分析方法  收藏
曾颖宇, 蒋晓华
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 67-74.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.009
摘要 ( 0 )   HTML    PDF(2543KB)
烧结钕铁硼永磁体电导率高,永磁体内涡流有导致永磁体热失磁的风险,因而电机永磁体的温升分析非常重要。该文提出一种基于集总参数热路的永磁体温升分析方法,用有限元法分析定子温度场得到定子等效热路参数,用计算流体动力学方法分析定子开槽下的气隙热阻。应用该方法分析了一台30 kW 4极电机的永磁体温度,与红外测温结果相比,在永磁体涡流损耗较大的脉宽调制(PWM)电压激励的情况下,永磁体与定子外圆温度差的计算值与实验测量值相差小于3.7%。采用该方法能较准确地根据电机定子外圆温度预测电机转子永磁体温度。
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电子工程
基于幅度振荡的天线圆周运动多径检测技术  收藏
谢林, 崔晓伟, 陆明泉
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 75-80.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.010
摘要 ( 1 )   HTML    PDF(1216KB)
多径干扰是全球导航卫星系统(GNSS)高精度应用的主要误差来源之一。地球同步轨道(GEO)卫星在北斗全球系统中的应用导致了极低的多径衰落频率,致使大部分基于测量域的多径检测技术失效。该文提出了基于天线圆周运动的多径检测技术。通过控制天线转动参数,提高多径衰落频率从而使接收信号的幅度振荡在频谱中易于区分,以检测多径干扰。在基于GNSS信号源生成的多径场景实验中,所提方法能有效检测出低于直达信号30 dB的短时延多径干扰,且其性能优于基于载噪比(CNR)和码减载波(CMC)的多径检测方法。该方法大大缩短了多径检测时间,同时解决了GEO卫星多径检测问题。
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化学与化学工程
基于主元导数特征聚类的加氢裂化动态调整区间识别  收藏
陈晓方, 钱荧灿, 王雅琳, 阳春华
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 81-86.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.011
摘要 ( 0 )   HTML    PDF(2192KB)
加氢裂化过程流程长,操作变量多且耦合严重,加工方案多变,数据存在大量噪声。为能准确地从数据中提取动态调整操作序列,提出了一种基于主元导数特征聚类的加氢裂化动态调整区间识别方法。采用主元分析方法提取加氢裂化关键操作参数的主元,再基于带滑动窗口的多项式拟合方法拟合主元数据,提取拟合数据的一阶导数作为聚类特征,设计基于密度峰值确定聚类初始点的K-means算法,进行聚类分析,从而识别出加氢裂化动态调整区间。中国某石化企业实际生产数据验证结果表明:该方法可避免单个或几个变量误差的影响,能有效识别动态调整区间,且不依赖先验知识。
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精密仪器
基于参量激励的谐振子振动控制系统的设计  收藏
宋明亮, 周斌, 张嵘
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 87-93.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.012
摘要 ( 0 )   HTML    PDF(1553KB)
参量激励是一种时变的谐振子振动激励方法,在微机电(MEMS)传感器中有着重要的应用。该文针对基于参量激励的谐振子闭环振动控制系统,通过理论推导得到了谐振子及控制环的数学模型,并对控制系统稳定性进行了分析,得到了控制系统参数选取的准则。通过数值仿真对理论研究的结论进行了验证,并研究了控制环参数对系统性能的影响。基于上述分析实验实现了基于参量激励的谐振子振动控制,谐振子起振过程的稳定时间小于0.2 s,稳定后振动幅度的方差为0.04 mV。该研究对基于参量激励的谐振子振动控制系统的设计具有参考意义。
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航天航空
声传感器阵列风洞测量结果优化  收藏
季建朝, 张宇, 王明新
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 94-100.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.21.002
摘要 ( 0 )   HTML    PDF(3519KB)
风洞中使用声传感器进行声学测量,通道噪声和背景噪声不可避免,其强度甚至超过信号源。噪声的存在与风洞工作参数、风与壁面的相互作用以及声传感器选择有直接关系。该文根据噪声产生的原因,通过通道滤波与处理谱交叉矩阵对角线元素相结合来优化通道噪声,设计扩展Kalman滤波器渐进跟踪背景噪声相位差来优化相干背景噪声。仿真结果表明:所提出的方法可以有效减少旁瓣数量、抑制旁瓣水平,减少噪声对波束形成结果的影响,改善声传感器阵列的成像效果。
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水利水电工程
基于数值模拟的雅砻江流域风能资源初步评估  收藏
杨明祥, 王浩, 蒋云钟, 雷晓辉, 宋健蛟
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 101-107.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.013
摘要 ( 2 )   HTML    PDF(6552KB)
针对传统评估手段在大范围风能资源评估中的不足,基于数值天气模式,从2000至2016年再分析资料中获得了雅砻江流域近17年的高分辨率风速模拟资料,并对雅砻江全流域风能资源进行了初步评估。评估内容主要包括平均风速空间分布、风功率密度空间分布、风速年内分布以及年风能可利用小时空间分布等。初步掌握了雅砻江流域风能资源的时空特征,分析结果表明:流域内存在一定比例的风能资源富集区,如宁蒗河与敢鱼河之间、甘孜所在经度线两侧、安宁河谷等成片区域。该研究为进一步的风能资源详查与实地观测提供了依据。
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经济与管理
向下修正条款对中国可转债定价的影响  收藏
王茵田, 文志瑛
清华大学学报(自然科学版). 2018, 58 (1): 108-112.   DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.22.014
摘要 ( 1 )   HTML    PDF(931KB)
中国可转债市场价格普遍高于模型价格,市场存在"可转债溢价"。该文认为向下修正条款可以提高模型定价准确度并减缓溢价现象。该研究采用Tsiveriotis和Fernandes的可转债定价模型,严格引入了向下修正条款以及赎回条款、回售条款、转股条款,分析了向下修正条款对可转债定价的影响。结果表明:引入向下修正条款后,模型定价误差显著下降,减缓了"可转债溢价"现象。研究分析定价影响因素发现:具有较高的转股比率、价值状态和牛市股票波动率的可转债定价准确度较高,到期剩余时间和牛市虚拟变量可以通过影响可转债市场溢价,影响定价误差。
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