中国科学院大学学报

徐会希, 姜成林

2021, 38 (2): 145-159. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.001

摘要 ( 1001 ) HTML ( ) PDF (9959KB) ( 1242 )

对基于无人水面艇（USV）和多自主水下机器人（AUVs）组成的异构协同海洋探测系统进行综述。首先介绍不同的USV与多AUVs组成的异构海洋探测系统的最新进展和应用成果，从系统设计概念和技术特点对这些异构系统进行分析和比较；其次对多水下机器人异构系统研究中的协同关键技术进行综述，重点分析协同问题中异构协同、系统任务分配、路径规划和编队控制等问题；而后从环境和硬件的外界约束以及海洋探测系统辅助技术两个方面分析海洋探测系统所面临的技术难点与问题；最后通过分析当前取得的进展和实际需求对多水下机器人异构海洋探测系统的发展前景进行展望。

线性随机泊松系统基于Padé近似的随机泊松积分子

王鹏钧, 王丽瑾

2021, 38 (2): 160-170. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.002

摘要 ( 436 ) HTML ( ) PDF (2494KB) ( 398 )

利用Padé近似，得到线性随机泊松系统的一类随机泊松积分子。证明数值格式的均方收敛阶，及其对泊松结构和Casimir函数的保持。数值实验验证了数值格式的均方收敛阶及保结构特性。

基于高维精度矩阵的置信区间的一致性理论

王月, 李阳, 郑泽敏

2021, 38 (2): 171-180. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.003

摘要 ( 432 ) HTML ( ) PDF (1198KB) ( 311 )

随着高维数据的不断发展，精度矩阵作为衡量变量间条件相依性的有效工具引起广泛关注。尽管已有大量文献研究精度矩阵，但如何发展一种低计算成本的方法构造高维精度矩阵的同时推断变得尤为迫切。基于nodewise Lasso估计量，利用bootstrap assisted策略构造同时置信区间。与现有方法相比，该方法在理论上不需要不可解释性条件且计算成本非常低。进一步，总结出在次高斯情形下，精度矩阵同时置信区间的一致性理论，即只要精度矩阵某些估计性质满足，该方法可以基于不同的精度矩阵估计方法进行推断。此外，不同于传统的Bonferroni-Holm，该方法是渐近非保守的。模拟结果验证了该方法的优势。

基于Group-Lasso方法的非均衡数据信用评分模型

韦勇凤, 向一波

2021, 38 (2): 181-188. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.004

摘要 ( 617 ) HTML ( ) PDF (2008KB) ( 648 )

目前商业银行面临的个人信用风险问题极其复杂，如何对个人信用风险进行管理非常重要。个人信用风险建模是其中很关键的一步。利用某商业银行信用卡数据，构建信用评分模型，预测客户的违约概率。通过采用ROSE（random over sampling examples）方法处理类别不均衡的问题，利用Group-Lasso（AUC准则）方法进行变量选择，构建基于Logistic回归的信用评分模型。实证结果表明，该方法对样本数据进行类别不均衡处理的结果比其他模型在判别能力和预测能力上更为有效。采用该方法所构建的模型能够作为客户信用评价决策的有效依据，指导银行及其他金融机构评估顾客个人信用风险，在实际运用中具有良好的可操作性。

静电除尘器中的活性炭喷射脱汞数值研究

冯宇轩, 罗坤, 樊建人

2021, 38 (2): 189-197. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.005

摘要 ( 347 ) HTML ( ) PDF (5040KB) ( 369 )

依托Ansys Fluent平台及其二次开发程序建立静电除尘器（ESP）内除尘及活性炭汞吸附的数值模型，多场模型耦合了流场、电场、颗粒吸附、颗粒荷电及颗粒运动等子模型，通过该模型对静电除尘器内喷射活性炭汞吸附及颗粒收集的机理和影响因素进行探讨。结果表明活性炭颗粒粒径和ESP内的离子风效应对于除汞除尘效率均有重要影响。活性炭颗粒粒径越小，除汞效率越高，当活性炭粒径为5 μm时，ESP脱汞效率可达89.6%。而离子风的作用对于ESP内两种汞吸附机制有着不同的影响。其中，在ESP内悬浮活性炭颗粒对于汞的吸附机制占主导地位，而近壁面汞吸附效率较低，最大除汞效率不超过10%。将汞吸附子模型的计算结果与实验结果进行对比验证，发现该模型能较好地预测活性炭的脱汞率。

衬垫与箱壁间空隙对苹果预冷效果的影响

宫亚芳, 曹玉会

2021, 38 (2): 198-206. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.006

摘要 ( 377 ) HTML ( ) PDF (4416KB) ( 367 )

为确保果蔬品质、延长储存期和货架期，采收后快速预冷去除田间热是冷链物流的关键环节。装有内部衬垫和产品的包装箱内部结构复杂，导致严重的冷却异质性。着眼于内部衬垫设计对苹果预冷效果的影响，尝试给出衬垫与箱壁间空隙的最佳宽度。以目前市场上广泛使用的瓦楞双层苹果包装箱为研究对象，建立三维模型，采用直接计算流体力学方法研究苹果的预冷过程。研究结果表明：增大空隙宽度是缩短预冷时间，提高预冷均匀性的有效方法；但是，空隙宽度不能无限增大；综合考虑空隙宽度增量对预冷时间和预冷均匀性的影响，衬垫与箱壁间空隙宽度的最佳增量为7.5 mm；此时能获得较短的预冷时间和较好的预冷均匀性。

巴豆酸甲酯的光电离实验与理论研究

孙瑞瑞, 李淹博, 陈军, 孟庆慧, 王欢欢, 张航, 单晓斌, 刘付轶, 盛六四

2021, 38 (2): 207-216. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.007

摘要 ( 295 ) HTML ( ) PDF (6462KB) ( 322 )

利用可调谐同步辐射与飞行时间质谱实验，研究巴豆酸甲酯在9.0~14.5 eV能量范围内的真空紫外光电离和光解离过程。通过光电离效率曲线测定巴豆酸甲酯的电离能以及主要碎片离子C₄H₅O₂⁺、C₄H₅O⁺、C₄H₄O⁺、C₂H₃O₂⁺、C₃H₅⁺和C₂H₅⁺的出现势，分别为10.11、10.73、10.88、12.2、11.93（12.77）和12.44 eV。通过实验结果和G3B3计算结果的比较，分析主要碎片C₄H₅O₂⁺+CH₃、C₄H₅O⁺+CH₃O、C₄H₄O⁺+CH₄O、C₂H₃O₂⁺+C₃H₅、C₃H₅⁺+C₂H₃O₂（CO+CH₃O）和C₂H₅⁺+C₃H₃O₂的可能解离通道以及解离通道上经历的过渡态和中间体。在巴豆酸甲酯的光电离和光解离过程中，大多数碎片是母体离子异构化之后形成的，氢转移和开闭环是主要的过程。

基于正交设计葡萄废弃物基生物活化炭的制备及其吸附性能

常春, 白杨, 宋欣怡, 单爽, 李明哲

2021, 38 (2): 217-227. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.008

摘要 ( 364 ) HTML ( ) PDF (4713KB) ( 452 )

以葡萄皮为原材料，用限氧热解法制备生物炭。通过设计3因素3水平的正交实验，选择出最佳的活化条件进行活化，得到活化生物炭用于吸附实验。考察反应物初始浓度、反应温度和接触时间对吸附的影响规律，并进行分析。由动力学拟合结果，可以得出葡萄皮基生物炭对甲基橙的吸附过程用准二级动力学方程较好拟合，说明生物炭对甲基橙的吸附不是单一的单层吸附过程。颗粒内扩散方程表明颗粒内扩散不是唯一的限速因素，吸附过程由液膜扩散和颗粒内扩散两个过程控制。双室模型表明快吸附反应在吸附过程中起主导作用。用Temkin-Pyzhev模型对等温线进行拟合，表明活化炭对于甲基橙的吸附更倾向于不规则的表面吸附，吸附热力学数据证明吸附反应易发生。

NaHCO₃和Na₂CO₃胁迫对碱茅和披碱草种子萌发、幼苗生长和生理指标的影响

郑译儒, 赵俊超, 龚束芳, 王金刚

2021, 38 (2): 228-239. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.009

摘要 ( 388 ) HTML ( ) PDF (3697KB) ( 508 )

盐碱化土壤限制植物的正常生长，明确禾本科草本植物对NaHCO₃和Na₂CO₃胁迫的适应机制对于盐碱土壤的开发利用以及作物的种植具有重要意义。以碱茅和披碱草为材料，用NaHCO₃和Na₂CO₃混合物胁迫处理，测定碱茅和披碱草的种子发芽率、幼苗干重、叶片细胞膜透性、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶片超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量，以及叶片和根系Na⁺、K⁺离子含量。结果显示，胁迫处理降低碱茅和披碱草种子发芽率、幼苗干物质积累、叶片净光合速率和电子传递量子效率，并提高两种植物相对电导率和丙二醛含量。胁迫处理下碱茅叶片质膜的受损程度大于披碱草，叶片光合气体交换参数受影响更大，而披碱草更能维持SOD酶活性，相同混合物浓度处理时其叶片MDA含量低于碱茅。综上，NaHCO₃和Na₂CO₃混合处理抑制碱茅和披碱草的正常生长，但披碱草的抗逆性强于碱茅。本研究通过生理特性分析筛选出潜在的更具耐盐碱材料，能够为盐碱地区土壤的生物修复以及禾本科作物的种植提供理论依据。

水足迹视角下的农业生产空间布局——以天山北麓农产品主产区为例

陈洪星, 李江月, 杨德刚, 李啸虎, 蔡天毅, 夏富强

2021, 38 (2): 240-251. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.010

摘要 ( 287 ) HTML ( ) PDF (6554KB) ( 466 )

农业生产水足迹这一视角为研究区域农业空间资源要素匹配提供了新思路。以天山北麓农产品主产区15个县市为例，运用定量分析模型和GIS可视化技术，测算差异指数和不平衡指数，并进行水足迹与农业生产各要素的时空匹配分析。结果显示：2000—2017年区域内部水足迹指数不平衡且具有波动性，呈现出中部高、东西部偏低的空间格局。区域农业生产优势度整体上呈现出“中部高，东西低”的宏观态势，东中西地区分异趋于弱化，且2017年普遍下降。农业布局现状可分为过密型、合理型和过疏型3种类型。就水足迹指数与资源、环境、经济等各要素的匹配关系而言，发现沙湾县、乌苏市的水足迹-资源环境经济要素外部不公平性最为突出。具体而言：沙湾县和乌鲁木齐市水足迹-灌溉用水量不匹配问题较为突出；昌吉市、乌苏市、博乐市、克拉玛依市农产品水足迹与耕地资源匹配度较低；克拉玛依市区域水足迹-经济不平衡性较高；沙湾和奇台县农产品水足迹和农业面源污染的匹配状况较差；乌苏和奇台县水足迹-农业技术不平衡性较为显著。在此基础上，针对各县市水足迹与各要素之间的不平衡关系给出相应建议与对策。

多用户毫米波大规模MIMO系统中收发端联合的混合波束成形设计

殷锋, 邱玲, 梁晓雯

2021, 38 (2): 252-259. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.011

摘要 ( 488 ) HTML ( ) PDF (1104KB) ( 639 )

毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统可以带来频谱效率和能量效率数个量级的提升。但是由于硬件成本和能耗的限制，传统的每个天线元件需要一条射频链路的全数字波束成形技术不再可行。为解决这个问题，考虑采用部分连接的数模混合波束成形架构，提出一种联合设计基站（BS）端和用户端波束成形矩阵的方案。为了充分利用大规模MIMO系统的阵列增益，提出基于稀疏主成分分析的算法来获得相应的BS端模拟预编码和用户端模拟接收矩阵。然后，从最小化系统加权均方误差角度，提出迭代算法以联合优化数字预编码和接收矩阵。经过仿真验证，本文所提方案频谱效率接近现有的全连接混合波束成形架构的方案，而系统能耗大幅降低。

随机介质背景下的空频TR-MUSIC成像方法

马田, 陈锟山, 刘玉, 李婷婷, 许镇

2021, 38 (2): 260-269. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.012

摘要 ( 377 ) HTML ( ) PDF (11202KB) ( 479 )

针对空空时间反转多信号分类（time reversal multiple signal classification，TR-MUSIC）抗噪性能差而难以实现对复杂随机介质影响下目标的聚焦成像，以及空空多态数据矩阵的获取较为复杂等问题，提出基于空频分解的时间反转成像新方法，即空频TR-MUSIC。该方法利用天线阵列采集的散射场回波信号建立空频多态数据矩阵，对该矩阵进行奇异值分解得到噪声子空间向量，从而实现对目标的成像。基于完全散射场数据的成像函数包含多个子矩阵的贡献，具有统计特性。仿真结果表明，无论是在自由空间中还是在随机介质背景下，空频TR-MUSIC的成像效果均优于传统的空空TR-MUSIC，具有较好的分辨率和定位精度。即使在信噪比为10 dB的高斯白噪声影响下，也能实现对目标的准确成像。

中文语境下基于事件关联挖掘的金融网络构建与分析

李朋远, 于华, 江成

2021, 38 (2): 270-279. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.013

摘要 ( 403 ) HTML ( ) PDF (4234KB) ( 749 )

近年来，围绕金融网络进行的构建与分析研究受到学界的广泛关注。现有研究视角主要集中在利用金融市场内的交易数据，构建网络并开展分析；然而，在大数据时代，如何利用包括新闻文本在内的非金融市场另类数据开展研究，仍有较大探索空间。采用文本挖掘中的共现分析思路，提出一套针对中文语境基于事件关联挖掘的金融网络构建方法，并在此网络基础上分别进行拓扑结构分析、金融事件路径传递分析和事件-实体关联映射分析。实验结果表明，基于金融网络构建方法，不仅能帮助理解金融市场演变路径，而且可以在一些情境下更好地识别金融市场参与实体间的关联关系。

基于改进神经过程的缺失数据填充算法

孙晓丽, 郭艳, 李宁, 宋晓祥

2021, 38 (2): 280-287. DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2021.02.014

摘要 ( 278 ) HTML ( ) PDF (4103KB) ( 658 )

缺失数据填充是数据分析处理领域的一个重要研究课题。特别是在采集数据量较少的情况下，缺失数据填充的难度极大。针对这个问题，提出一种基于改进神经过程模型的缺失数据填充算法，该算法可有效提升小数据集背景下的缺失数据填充性能。首先，将观测到的时间序列进行单一表示，由神经网络得到各自的表征向量；其次，通过神经过程模型获得数据的分布函数，并在训练阶段引入修正系数α，从而根据数据缺失率更加精确地确定训练数据的采样率；最后，加入填充过程，通过训练好的模型估计数据缺失值。为检验算法性能，在海洋表面温度数据集以及北京PM_2.5含量数据集上进行仿真实验，结果表明该算法在小数据集背景下具有良好的填充效果。与其他算法相比，所提算法在高缺失率的情况下具有更低的均方根误差。

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