制造机器人正朝着轻型机器人的人机协作方向发展。类似地，被动式（弹簧和平衡制动）和主动式（电机制动）外骨骼也可用于人类穿戴并移动身体部位。被计算机和集成传感器控制的外骨骼也被称作“可穿戴机器人”。通过风险评估，符合安全标准的制造机器人和可穿戴机器人现已允许人类使用。然而，两种系统都缺少其性能标准。可穿戴机器人性能标准测试方法可以从目前针对制造机器人和紧急响应机器人的类似性能标准测试方法的研究中得到启发。本文对制造机器人和搜救机器人性能测试的最新研究进行了介绍，同时讨论了如何利用相同测试方法更好地获得可穿戴机器人的性能。

信息物理融合系统（cyber physical systems, CPSs）的计算、通信与物理过程紧密耦合且持续交互的独有特性使CPS设计与实现的复杂程度明显增加。基于CPS运行支撑平台构造CPS应用任务是应对这一挑战的一种有效手段。为了更好地深化相关研究，论文分析和评价了现有CPS运行支撑平台。首先从体系结构角度给出了一种CPS运行支撑平台的分类方法；同时结合具体实例深入论述了每一类CPS运行支撑平台的设计思想、关键技术问题及其解决方法；在此基础上，从CPS应用任务构造、非功能属性支持等方面比较了现有CPS运行支撑平台；最后指出了在后续研究中需要进一步关注的关键问题。

使用逼近方法获得一类连续非线性最优控制问题的近似最优解。该方法基于伽辽金逼近理论（Galerkin approximation）求解广义哈密尔顿—雅可比—贝尔曼（Hamilton-Jacobi-Bellman, GHJB）方程。勒让德—伽辽金逼近方法（GALP）尚未被用于求解连续非线性最优控制问题。由于勒让德多项式（Legendre polynomials）具有正交性，在计算函数内积时，该方法可以明显减少积分计算量。详细证明了此方法的稳定性和收敛性。数值算例表明，按此方法获得的控制律，能够收敛到连续非线性控制系统的最优控制。

本文主要探究了在传感器采样频率较高（如高速相机、位置传感器）、倾斜镜动态特性不可忽略的情况下，如何基于实验数据建立开环倾斜镜系统的动态耦合数学模型的问题。分析了系统的动态特性以及输入与输出之间的耦合，提出了基于倾斜镜系统的输入输出数据、采用子空间辨识算法建立倾斜镜系统动态耦合数学模型的方法，并通过实验评估了模型的准确性和建模方法的可行性。实验结果显示，通过该方法所建立的倾斜镜动态耦合模型的VAF（variance-accounted-for）值达到了97%，其准确性相比传统的静态模型有了很大提高，验证了建模方法的可行性。研究成果可用于闭环倾斜镜系统优化反馈控制器的设计，提高系统对于光束偏移矫正的性能。

字符串相似性连接（string similarity join, SSJ）在很多应用中，特别是在需要找出重复对象的应用中发挥着关键作用。本文关注基于编辑距离的字符串相似性连接。现有算法大多采用先过滤再细化的框架，使得它们很难发现和利用字符串子集间的不相似性，也很难利用如字符频率这样的统计信息。本研究提出了一种基于数据划分的字符串相似性连接算法，它充分利用了这种统计信息。采用频率向量将字符串集划分成一系列较小的子集，使得子集之间的不相似性很容易被发现。本文提出的新算法利用划分后的数据高效地对字符串进行相似性。此外，本文还给出了一个新的过滤器，它能利用字符频率来过滤很多能够通过现有过滤器的不相似字符串。真实数据集上的试验表明，本文提出的算法性能较现有算法有较大幅度的提升。

科研文献数据库中的重要主题随时间的演化的方式已经越来越受到全球研究者的关注。在一个科研论文数据集中，任何一篇论文可以被认为是由组成论文本身的词和论文引用的文献所组成的。在本文中，我们提出了一种名为“Citation-content-LDA (latent Dirichlet allocation)”的主题发现方法，该方法在一个概率生成模型中同时生成文献的引用关系和文献本身的词。Citation-content-LDA模型利用了一种两层结构的主题模型，即利用引用信息生成父主题和利用文本信息生成子主题。模型参数通过吉布斯采样算法来估计。我们还提出了一个主题演化算法，该算法包括主题分割和主题间依赖关系计算两个步骤。我们在IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (PAMI)和IEEE Computer Society (CS)两个数据集上测试了提出的Citation-content-LDA模型和主题演化算法，证明了我们提出的算法能有效的发现重要的主题和反映重要研究主题的主题演化情况。经过我们的评价指标的评测，Citation-content-LDA算法的性能优于Content-LDA和Citation-LDA算法。

旅行商问题（traveling salesman problem, TSP）是经典的NP（non-deterministic polynomial）难问题，在实际工程中有许多应用。而果蝇优化算法作为一种用于求解TSP问题的新群智能算法，具有易于理解、实现简单等优点。然而，该算法收敛速度慢、易陷入局部最优，从而导致寻优精度不高。为了有效求解TSP问题，本文提出了三种改进方法，以优化果蝇算法在TSP求解中的应用。一是，更加注重果蝇觅食行为中的视觉搜索能力，从而增强果蝇算法的收敛能力；二是，在果蝇优化算法中融入了淘汰机制以增加种群多样性；三是，提出了逆序操作算子和乘法操作算子，并将这两种基本操作算子运用到果蝇算法求解TSP问题上。本文对TSPLIB中的10个算例进行仿真实验，并与其它算法的实验结果进行对比，结果证明该算法不仅收敛速度快，而且寻优精度高。

串到树模型是统计机器翻译中最为成功的基于句法的模型之一。它通过对目标语言端句法信息进行建模，使得机器输出的译文更符合语法。然而，它并未利用任何语义信息，产生的译文仍然包含语义角色混淆和语块顺序混乱等错误。提出两种方式，利用语义角色提高串到树模型性能：（1）在句法树上添加语义角色标签；（2）先将语义角色转换成树结构，再引入句法信息。将上述两种新的树结构用于串到树机器翻译模型训练，使得系统能够利用语义信息学习或选择更好的翻译规则。实验表明，在口语和新闻两种语料上，我们的方法都超越了传统串到树翻译系统；在大规模新闻语料上，我们的方法超越了基于短语的机器翻译系统。

根据查询关键字找到相应地图区域，可以应用于购物推荐、旅游景点检索、无线传感网络冲突干扰区域检测等诸多场景。传统地图检索一般返回若干个兴趣点，而用户经常希望找到感兴趣的区域，比如不同风格的购物区域、推荐旅游景点区域，或查找无线节点最密集区域以避免无线网络冲突，等。由于区域形状不确定性等原因，地图区域检索是一个具有高度挑战性的问题。本文提出一种不规则区域检索算法DRS（dense region search）及其扩展形式，可高效预估搜索区域关键字密度，从而快速找到感兴趣的区域。在模拟和真实数据集上的试验证明，算法在不规则密集地图区域检索任务时有效。

抄袭源检索是抄袭检测的核心任务。使用从可疑文档提取的查询来检索抄袭源已成为抄袭源检索的标准方法。从可疑文档生成查询是源检索最重要的步骤。当前研究主要使用了基于启发式的查询生成方法。然而，每个启发式方法都有其优点，不同方法生成的查询可以获得不同的源检索结果，没有一种方法生成的查询的源检索性能可以在所有的文本片段上具有统计有效性地优于其他方法。这使得基于启发式的源检索查询生成方法的性能改善主要依赖专家经验。因此，很难开发一种可以克服现有启发式方法的新方法。本文提出使用统计机器学习方法解决源检索的查询生成问题，将源检索的查询生成形式化到一个排序学习的框架下，从备选查询中选择有利于提高源检索性能的查询，力争在每个可疑文档片段上获得最优的源检索性能。据我们所知，这是第一项应用机器学习方法解决源检索查询生成问题的工作。为了解决排序学习训练用例的缺失，提出了基于现有源检索语料构建查询生成语料的方法。在PAN抄袭源检索评测数据上的试验结果证明了该方法具有统计意义地优于多个基线方法。

作为一种非常有希望的未来网络架构，命名数据网络已经被公认为一种非常适合多跳无线网络的网络协议。在命名数据的多跳无线网络中，拥塞控制是一个关键问题。如果单独优化拥塞控制，而不考虑与其它协议层协同，那么有可能造成性能的严重降低。跨层优化的拥塞控制是一种提升性能的潜在方式。在利用互联网协议（internet protocol, IP）构造的多跳无线网络中，已经有很多跨层的拥塞控制机制。然而，这些机制无法应用在命名数据的多跳无线网络中，因为IP与命名数据网络的通信特点不同。本文研究了命名数据的多跳无线网络的联合拥塞控制、转发策略和链路调度问题。该问题被建模为一个网络效益最优化（network utility maximization, NUM）问题。基于近似次梯度算法，我们提出了名为JOCFS（Jointly optimized congestion control, forwarding strategy, and link scheduling）的算法来求解NUM问题。就我们所知，我们的算法是命名数据的多跳无线网络中的第一个跨层的拥塞控制机制。通过与现有的拥塞控制机制对比，证明了JOCFS在网络吞吐量、公平性和待定兴趣表大小方面性能更优。

由于用户信任关系具有一定稀疏性和动态性，准确预测在线社交媒体中的信任关系变得较为困难；此外，大多数社交媒体平台都没有提供明确的信任关系。这些因素使得预测信任关系并构建信任网络具有一定挑战性。首先，验证了利用稀疏学习模型能够较好实现信任关系预测；然后，提出一个新颖框架bTrust，不使用任何信任关系，仅仅利用交互数据和同质性效应构建信任网络；最后，在Epinions和Ciao两个真实数据集上验证了bTrust框架的有效性，表明交互行为和同质性效应在构建信任网络中的重要性。

无线协作下载系统中广泛采用密集网络编码。无线设备具有计算资源有限的特点，研究表明密集网络编码的解码复杂度过高，无法用于无线协作下载系统。因此，有必要结合分代网络编码。然而，分代网络编码会引起额外的系统通信量，且通信增加量与分代大小相关。因此，合理设置分代大小，从而提升分代网络编码的整体性能，对无线协作下载的实际应用具有重要意义。现有分代网络编码方面的研究大多针对集中式广播系统，不能适应无线协作下载系统的无中心特性。据此，研究基于分代网络编码的无线协作下载系统性能分析和优化问题。首先，针对无线协作下载系统的无中心特性，提出基于马尔可夫过程的系统分析模型；然后，在系统分析模型基础上，对协作下载系统的编码块收集完成时间进行优化；最后，使用排队论给分代网络编码解码过程建模，进一步结合系统分析模型，提出最小化协作下载解码完成时间的方法，并推导出最优分代大小设置方法。数值模拟结果表明，经过优化，无线协作下载系统的编码块收集完成时间和文件解码完成时间大大缩短。

We propose a novel statistical distribution texton (s-texton) feature for synthetic aperture radar (SAR) image classification. Motivated by the traditional texton feature, the framework of texture analysis, and the importance of statistical distribution in SAR images, the s-texton feature is developed based on the idea that parameter estimation of the statistical distribution can replace the filtering operation in the traditional texture analysis of SAR images. In the process of extracting the s-texton feature, several strategies are adopted, including pre-processing, spatial gridding, parameter estimation, texton clustering, and histogram

确保主镜支撑位置控制系统的响应速度、定位精度及稳定性是提高大口径望远镜成像质量的关键。镜室的姿态调整及环境温度的变化会改变位置控制系统的工作参数，加剧系统非线性，增加望远镜精确成像的难度。我们提出了基于定量反馈理论的位置控制器设计，辨识系统工作参数，确定工作参数范围，设计补偿控制器及前置滤波器。仿真及实验结果说明，主镜支撑位置控制系统的定量反馈控制器在保证较好的响应速度前提下，具有很好的位置控制精度及稳定性。

提出一种应用于可变气门正时技术无凸轮轴发动机的新型电磁驱动机构。该机构具有轴对称结构，且采用永磁（permanent magnet, PM）和电磁（electro magnet, EM）两种力混合驱动；可提供较大磁动势但保持较低能耗，且改善了瞬态响应，具有较低线圈电感、永磁退磁隔离等优点。仿真和试验结果证实，该机构在平衡位置处可产生约200 N作用力（线圈通电），在电枢底座可以产生500 N作用力（线圈不通电）。对该机构同双电磁阀驱动机构（double solenoid valve actuator，DSVA）进行了比较分析。所提机构和DSVA有限元设计方法经过自主制作的试验样机验证。

为简化布尔函数中12类对称变量的检测过程，本文提出基于最小项展开或真值表的对称性检测新算法。首先，根据逻辑变量的对称性定义，定义基于真值表的有序特征值矩阵。通过分析12类对称变量有序特征值矩阵的约束条件，提出对称变量检测算法。该算法适用于含无关项布尔函数和不含无关项布尔函数中的对称变量检测。该算法避免了图形方法、谱系数方法、与—异或方法中的变量数限制，也解决了快速算法中的完备性问题。算法用C语言实现并对MCNC91标准电路进行测试。结果表明，与传统方法相比，新算法在适用的变量数、检测含无关项布尔函数、检测类型、检测过程复杂度方面是最优算法。

共振隧穿器件（resonant tunneling device, RTD）比传统电子器件CMOS具有更优秀的性能，极有可能成为下一代集成电路的电子器件。通用逻辑门因其强大的逻辑功能，成为数字电路的重要单元电路，而目前基于RTD通用逻辑门实现n变量逻辑函数的综合算法还很缺乏。本文基于RTD通用逻辑门，提出实现任意n变量逻辑函数的综合算法。首先，提出真值矩阵的概念，并提出一种运用真值矩阵将任意n变量逻辑函数分解成3变量子集函数的非相交分解算法；在上述工作基础上，提出用基于RTD通用阈值逻辑门（universal threshold logic gates, UTLG）、基于RTD三变量异或门XOR3和基于RTD三变量通用逻辑门ULG3实现n变量逻辑函数的综合算法。当n变量逻辑函数为可直接非相交分解函数时，用所提出算法实现的电路十分简单；当n变量逻辑函数为不可直接非相交分解函数时，用所提算法实现的电路比用单一UTLG门或ULG3门实现n变量逻辑函数的电路简单。提出的综合算法规范、可程序化，可方便地用于设计基于RTD通用逻辑门的任意n变量逻辑函数电路。

认知无线电通过将空闲频谱动态地分配给未授权用户,可以有效地解决频谱资源稀缺的问题。然而，在认知无线电网络中，存在着一种严重的拒绝服务攻击，称为“主用户仿真攻击”，该攻击会导致认知无线电网络系统性能的下降。在本文中，我们提出了一种在认知无线电网络中利用无线信道信息进行主用户仿真攻击检测的方法。在该方法中，我们利用信号源与从用户之间信道冲激响应的独特性，判断从用户接收到的信号来源是主用户还是仿真主用户。我们进一步推导了所提出检测方法的虚警概率和检测概率的闭合表达式。另外，为使所提出的检测方法在从用户没有主用户信号结构和内容先验信息的场景下也能顺利工作，我们提出了一种改进的基于子空间的盲信道估计方法。仿真结果表明，即使主用户与仿真主用户到从用户之间信道冲激响应的差别较小，所提出的主用户仿真攻击检测方法也能取得较好的检测性能。