2015年, 第55卷, 第5期　
刊出日期：2015-05-15

  

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电子工程
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  混叠频分/码分多址(O-FCDMA)系统框架

  顾娜, 匡麟玲, 吴胜, 陆建华

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 485-490.

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  针对Ku频段甚小口径天线终端(VSAT)多点回传应用中面临的频谱利用效率和功率谱密度约束的矛盾, 提出一种混叠频分/码分多址(O-FCDMA)系统框架。每个用户采用不同的序列扩频并分别调制到存在频谱混叠的不同子载波上, 在保持较低接收机复杂度的同时提高频谱利用效率。仿真表明:部分混叠的O-FCDMA方案可以有效降低多用户干扰(MAI), 其性能接近最优的基于置信传播(BP)多用户联合迭代检测译码的直接扩频码分多址(DS-CDMA)系统的, 并优于混合频分/码分多址(H-FCDMA)系统的, 逼近单用户无干扰时的性能, 而且对传统基于匹配滤波的DS-CDMA系统具有更好的兼容性, 更易于工程实现。
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  中继卫星系统的多星多天线动态调度方法

  林鹏, 晏坚, 费立刚, 寇保华, 刘华峰, 陆建华

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 491-496,502.

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  面向空间网络中任务发生的时间和空间随机性, 建立中继卫星系统服务模型, 并提出了一种动态的空间任务调度方法。基于中继卫星天线资源的差异, 对2种天线资源分别建模, 构建中继卫星系统的多星多天线服务模型。利用空间网络拓扑动态变化的特点, 结合空间任务的多优先级和容忍延时特性, 提出一种基于种群联合进化的资源分配算法。仿真结果表明:与贪婪算法相比, 种群联合进化算法能够多完成18.7%的空间任务, 有效提高了中继卫星系统的任务完成能力。
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  基于多粒度计算和多准则融合的情感分类

  王丙坤, 黄永峰, 李星

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 497-502.

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  随着在线用户生成内容的激增, 无监督情感分类方法有着广泛应用前景。现有基于情感词的无监督情感分类方法没有考虑句子类型和句间关系对情感分类的影响,分类效果较差; 基于自学习的无监督情感分类方法在生成伪标注数据集时, 又会引入较多错误。针对上述问题, 该文提出了一种基于多粒度计算和多准则融合的无监督情感分类方法。该方法通过多粒度计算, 提高现有基于情感词的无监督情感分类精度; 同时通过多准则融合来减少伪标注数据错误率。在3个真实中文数据集上的实验结果表明: 与现有无监督情感分类方法相比, 该方法平均提高了6.5%的分类精度。
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  基于外推陷波滤波的孤立强散射旁瓣抑制

  李增辉, 常雯, 杨健

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 503-507.

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  为了有效抑制极化合成孔径雷达(SAR)图像中的孤立强散射旁瓣, 并同时保持图像统计特性和极化散射特性, 提出了一种基于二维外推陷波滤波的孤立强散射旁瓣抑制的方法。该方法首先运用Chirp-Z变换进行AR(1)模型参数辨识, 并在此基础上推导得到了基于稳态Kalman预测理论的数据外推公式; 然后, 运用线性相位等波纹陷波滤波器实现强散射信号滤除; 最后, 在频域还原强散射信号主瓣, 并精确补偿滤波时引入的图像幅度误差。不同于空间变迹法和自适应旁瓣抑制方法, 该方法处理过程简单, 且有效保持了图像分辨率、图像统计特性和极化散射特性。仿真和实测数据处理验证了该方法的有效性。
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  基于网格的语音关键词检索算法改进

  肖熙, 王竞千

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 508-513.

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  针对多候选汉语音节网格语音关键词检索任务,在Gauss混合模型以及多候选识别算法方面进行了研究改进。首先探讨了Gauss混合模型的不同简化策略并用实验进行了验证, 证明了全协方差矩阵在识别性能上的优越性; 随后对经典的多候选令牌传递算法做出了针对汉语特点的改进。实验表明这2方面的研究不仅提高了以音节作为输出的语音识别引擎的单候选识别效果, 也大幅提高了多候选的识别性能。最后搭建了一个基于多候选网格的语音关键词检索系统, 在该系统中验证了上述改进的效果。
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  基于多径指纹的概率匹配室内定位方法

  李佳徽, 张焱, 栾凤宇, 李雪茹, 周来, 周世东

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 514-519,525.

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  空间交替广义期望最大化(SAGE)算法可以高效地实现室内信道多径参数的估计,同时提供相对较高的精度。该文提出一种基于多径指纹的概率匹配室内定位方法,将SAGE算法得到的信道多径参数作为指纹数据进行定位,以求获得更好的定位精度和鲁棒性。通过分析典型场景下的定位实验测量结果,并与同类型的传统室内定位方法进行比较,验证了该方法的有效性。
  
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  基于LDPC码的速率增强JTIDS波形设计

  吴钊, 张彧, 宋健

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 520-525.

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  联合战术信息分发系统(JTIDS)因其抗干扰性强、 保密好、 通信范围大和部署灵活等特点吸引了众多关注。该文在研究JTIDS信号传输模型的基础上, 提出了一种基于低密度奇偶校验码(LDPC)的速率增强波形方案。该方案将优化的MSK软解调方式与LDPC码结合, 从而获得了良好的传输性能。计算机仿真表明: 该方案不仅传输速率比原JTIDS信号的提高了一个数量级, 而且解调门限和通信距离并未大幅下降。与当前几种速率增强方案相比, 该方案具有一定的领先性, 能满足JTIDS终端对于高速数据传输的需求。
  
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  大规模MIMO系统中多小区导频重用对上行可达速率的影响

  何强, 张秀军, 肖立民, 周世东

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 526-531.

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  在大规模多入多出(MIMO)系统中, 导频在多小区间重用是影响系统可达速率的一个重要因素。该文选取一般化的信道模型, 考虑系统采用功率控制, 导出了最小二乘(LS)和最小均方误差(MMSE)这2种信道估计方法下上行可达速率的下界。利用该下界对基站天线数无穷多时导频重用的影响进行分析, 结果表明: 在非相关信道下, 用户上行极限可达速率仅仅受限于导频污染, 且功率控制的引入使得该速率部分地由导频干扰用户到各自小区基站的大尺度衰落系数决定; 在相关信道下, 导频污染不是制约系统极限可达速率的唯一因素, 在使用LS信道估计时导频污染会始终存在, 而MMSE信道估计下导频污染可能会消失。
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  基于恒流外特性和SOC的电池直流内阻测试方法

  何志超, 杨耕, 卢兰光, 吴海桑

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 532-537.

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  电池的直流内阻是电池内部离子电阻与电子电阻之和。它决定电池功率特性, 同时也反映电池的老化状况与一致性, 因此对于电池的外特性建模与应用非常重要。该文提出了一种基于电池恒流外特性的直流内阻测试方法。该方法将不同恒流工况下的电池荷电状态(state of charge, SOC)变化过程归一化, 从而能够利用恒流充放电曲线来获取不同工作电流及SOC条件下的直流内阻。该方法在保证测试精度的同时比已有方法更加简便。
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  考虑协作方的服务组合分析

  辛乐, 范玉顺

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 538-542,549.

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  在业务服务网络中, 服务组合的交付往往由多方协作完成。为了在服务组合的分析和选择中考虑不同协作方的影响, 该文构建了兼容协作方的服务组合模型, 以服务流程逻辑为核心, 拓展定义支持性服务个体的影响因子; 随后通过定义服务组合的结构性关联关系指标, 提出基于关联的服务组合优选方法。该方法支持用户结合个人偏好等信息进行分析, 并将支持性服务的效用纳入了考虑范围, 更全面地评估了服务的交付效果。通过算例说明了该模型的有效性。
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  基于模糊综合评价的海上直驱风电机组运行状态评估

  黄必清, 何焱, 王婷艳

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 543-549.

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  直驱式技术正在成为海上风电机组传动系统采用的主流技术之一, 对其运行状态的实时正确评估显得极为迫切。该文提出一种集成了相关系数法、劣化度分析法和模糊综合评判等多种方法的风电机组运行状态评价模型。采用客观赋权法中的相关系数法来计算指标权重; 归一化指标参数采用劣化度分析法; 利用多层次模糊综合评价法, 自下而上、逐级地对风电机组各个子系统的运行状态进行评价。并对该评价模型进行实际直驱风机在线监测数据的应用分析, 评价结果符合实际运行数据的分析。该文研究结果可为海上风电场直驱式风电机组日常运行维护的管理提供决策辅助, 提高海上风电场运营效率。
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  单电梯紧急疏散调度问题求解

  王晶, 王书宁

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 550-557.

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  该文研究单电梯紧急疏散调度问题, 即在紧急情况下, 如何调度楼内可用的1部电梯, 以在最短时间内将各楼层已知人员全部疏散的问题。在已有整数规划模型及求解方法的基础上, 通过增加电梯运行约束以及线性化非线性约束等方法, 将问题表达为等价的整数线性规划问题, 并提出改进的启发式算法, 算法的核心思想在于使每个往返疏散的人数尽可能多且楼层被访问次数尽可能少。数值实验表明: 该算法比现有算法具有更好的疏散效果。
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  基于群体偏好的交易评价可信度

  陈元琳, 柴跃廷, 刘义, 徐扬

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 558-564,571.

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  利用交易评价数据对商品和卖家进行信用评价以供用户参考成为电子商务在线交易平台最基本的服务。然而,目前的信用评价方法很少考虑不同用户间的评价偏好差异,将所有用户的评价同等看待,导致蓄意刷分或恶意差评等信用造假问题屡禁不止。该文提出了一种基于群体偏好的交易评价可信度确立方法。首先采用K-means聚类算法将用户分为3类用户群,通过实证数据分析验证了用户群间明显的评价偏好差异,然后利用评价偏好特征确立每类用户不同类型交易评价的可信度,并提出了动态的交易评价可信度更新策略。该方法能够有效地限制信用造假行为。
计算机科学与技术
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  基于IEEE 802.15.4的星形拓扑无线传感器网络性能分析

  蔡劼, 顾明

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 565-571.

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  网络性能分析是无线传感器网络中的关键问题之一。该文对基于IEEE 802.15.4标准的星形拓扑无线传感器网络性能进行分析。针对无线信道衰落所导致的隐藏终端问题, 分析了传感器节点之间数据冲突的概率, 并在此基础上运用理论分析的方法, 推导了网络的收包率、 平均延迟和平均能耗的这3个性能指标的理论表达式, 并通过仿真实验进行验证。实验结果表明理论结果与仿真结果误差小于5%, 证明了理论表达式的正确性和准确性。
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  堆分配大小可控的检测与分析

  肖奇学, 陈渝, 戚兰兰, 郭世泽, 史元春

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 572-578.

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  不当内存操作一直是引发软件漏洞的主要原因之一。堆分配大小可控(CMA)是指当动态内存分配的关键参数可以被外界输入控制时, 恶意用户可以通过精心构造输入数据导致非预期的内存分配。该文讨论了CMA可能引发的相关安全问题和CMA的检测方法。该CMA检测方法主要通过结合静态路径分析和路径导向符号执行技术的优势, 系统地检测目标代码中的CMA问题。在经典的符号执行引擎KLEE的基础上, 实现了CMA检测原型系统SCAD; 通过对Linux系统常用的工具程序Coreutils进行测试, SCAD发现了10个CMA相关的问题, 其中3个属于未公开漏洞。实验结果表明:SCAD的导向路径搜索算法与KLEE提供的8个路径搜索算法相比具有明显优势; 针对内存分配相关的代码, SCAD的导向符号执行相比传统的符号执行引擎具有更高的代码覆盖率。
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  基于副本的跨数据中心虚拟机快速迁移算法

  刘圣卓, 姜进磊, 杨广文

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 579-584.

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  跨广域网的虚拟机动态迁移是多数据中心云计算环境的重要技术支撑。与局域网上相比,跨广域网的动态迁移由于受到带宽的限制而面临更多的技术挑战。基于跨数据中心虚拟机迁移的特性,提出了多数据中心虚拟机快速动态迁移架构和跨数据中心快速动态镜像迁移(FlimCD)算法。FlimCD算法利用脏块去冗、缺块预取和热区排序传输等优化方法,减少了虚拟机整体迁移时间,并降低了迁移对性能的影响。实验表明: 对于中等I/O强度工作流,FlimCD算法的迁移时间比前拷贝方法的减少64.3%;FlimCD的优化机制使后拷贝阶段的缺块率下降49%以上。
电机工程
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  10kV固体绝缘真空断路器外绝缘体电场

  罗凌, 杨朝翔, 梅红伟, 赵晨龙, 王黎明, 关志成

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 585-591.

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  10 kV固体绝缘真空断路器近年来在配电网中广泛应用。为了研究其环氧树脂外绝缘体的沿面、空间工作场强以及金属屏蔽层对固封极柱电场强度的影响, 根据外绝缘体实际尺寸参数, 采用Solidworks软件建立了三维仿真模型。并针对客户提出的固封极柱外屏蔽接地可触摸的要求, 建立镀铝层固封极柱的简化仿真模型, 采用Ansoft Maxwell 3D仿真软件分别对外绝缘体和固封极柱进行仿真计算。结果表明: 现有外绝缘体的工作场强距最高标准尚有较大裕度; 镀铝屏蔽层的安装会增大固封极柱的工作场强; 若环氧树脂固封极柱中有气泡, 则镀铝层的安装可能加剧固封极柱的局部放电。
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  漏磁图像的改进灰度级—彩色变换法

  彭丽莎, 王珅, 刘欢, 黄松岭, 赵伟

  清华大学学报（自然科学版）. 2015, 55(5): 592-596.

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  漏磁图像的伪彩色图比灰度图具有更好的辨识效果。该文在2种传统的伪彩色编码方法的基础上, 提出了一种改进的灰度级—彩色变换法。首先根据漏磁特点确定变换的初步分段线性表达式, 再利用最大类间方差法对灰度值进行聚类划分, 计算出表达式各段的节点值, 最终得到变换后的伪彩色图像。该方法根据实际的灰度值数据确定变换的具体表达式, 具有良好的自适应性。通过实验对比, 该方法得到的图像清晰且颜色鲜明, 更有利于漏磁特征识别。