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弹性飞行器飞行动力学建模与刚柔耦合阶次分析

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宇航学报 2024年第2期45卷 240-249页

作者：安阳王天舒清华大学航天航空学院北京100084

基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹... 详细信息

基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹性本体和刚体舵面组成的刚柔耦合多体系统为例,通过对比不同刚柔耦合阶次下动力学模型的时域响应与保守系统的动量计算结果,分析了动力学模型及动量公式中弹性变形项的保留阶次对动力学响应及动量计算精度的影响。揭示了传统模型忽略弹性变形高阶项可能导致的误差水平,为弹性飞行器动力学模型的简化与验证提供了参考。

关键词：弹性飞行器耦合动力学刚柔耦合阶次虚功率原理混合坐标法

Apache IoTDB中的多模态数据编码压缩

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软件学报 2024年第3期35卷 1173-1193页

作者：贺文迪夏天睿宋韶旭黄向东王建民清华大学软件学院北京100084 大数据系统软件国家工程研究中心(清华大学) 北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心(清华大学) 北京100084

时间序列数据在工业制造、气象、船舶、电力、车辆、金融等领域都有着广泛的应用,促进了时间序列数据库管理系统的蓬勃发展.面对愈加庞大的数据规模和多样的数据模态,高效的数据存储和管理方式十分关键,而数据的编码压缩愈发成为一个具... 详细信息

时间序列数据在工业制造、气象、船舶、电力、车辆、金融等领域都有着广泛的应用,促进了时间序列数据库管理系统的蓬勃发展.面对愈加庞大的数据规模和多样的数据模态,高效的数据存储和管理方式十分关键,而数据的编码压缩愈发成为一个具有重要意义和价值的问题.现有的编码方法和相关系统未能充分考虑不同模态的数据特点,或者未把一些时序数据的处理方法应用于数据编码问题中.全面阐述了ApacheIoTDB时序数据库系统中的多模态数据编码压缩方法及其系统实现,特别是面向工业物联网等应用场景.该编码方法较为全面地考虑包括时间戳数据、数值数据、布尔值数据、频域数据、文本数据等多个不同模态的数据,充分挖掘和利用各自模态数据的特点,特别是包括时间戳模态中时间戳序列间隔近似的特点等,进行有针对性的编码方案设计.同时,将实际应用场景中可能出现的数据质量问题因素纳入编码算法的考量中.在多个数据集上的编码算法层面和系统层面的实验评估和分析,验证了该编码压缩方法及其系统实现的效果.

关键词：数据编码时间序列数据数据库工业物联网多模态

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蛇形管内燃油变物性流动换热特性数值模拟

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 337-345页

作者：李玉王相钦闵敬春清华大学航天航空学院北京100084

蛇形管空油换热器可用于航空发动机的冷却,该文通过数值模拟研究了蛇形管内航空煤油的流动换热特性,分析了燃油入口流速、管壁温及蛇形管直管段长度对流动换热的影响,对比了直管段与弯管段、常物性与变物性下流动换热特性的差异。综合... 详细信息

蛇形管空油换热器可用于航空发动机的冷却,该文通过数值模拟研究了蛇形管内航空煤油的流动换热特性,分析了燃油入口流速、管壁温及蛇形管直管段长度对流动换热的影响,对比了直管段与弯管段、常物性与变物性下流动换热特性的差异。综合考虑换热器的紧凑度及燃油流过换热器时可能发生结焦,蛇形管内径取值2.0 mm,另外燃油流过蛇形管时被加热,温度可以升高数百摄氏度,燃油物性将会产生剧烈变化,因此本研究特别关注蛇形细管内燃油的变物性流动换热特性。研究结果表明:弯管段的对流换热系数明显高于直管段,但同时弯管段压降也显著增大;变物性的对流换热系数明显高于常物性,而变物性的压损明显低于常物性;变物性时管壁温对流动换热特性的影响较为显著,而直管段长度对流动换热特性的影响相对较弱。

关键词：蛇形管航空煤油变物性流动换热数值模拟

适用于大攻角与大舵偏角的刚柔耦合飞行动力学线性化模型

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第9期64卷 1547-1554页

作者：安阳王天舒清华大学航天航空学院北京100084

针对飞行器大攻角与大舵偏角等不满足传统模型假设的飞行特点,采用小扰动法建立了飞行器刚柔耦合飞行动力学线性化模型,并与航天工程中常用模型进行了对比分析。推导了矩阵形式的动力学方程线性化的一般形式,得到了飞行器纵向动力学模... 详细信息

针对飞行器大攻角与大舵偏角等不满足传统模型假设的飞行特点,采用小扰动法建立了飞行器刚柔耦合飞行动力学线性化模型,并与航天工程中常用模型进行了对比分析。推导了矩阵形式的动力学方程线性化的一般形式,得到了飞行器纵向动力学模型的方程系数。给出的舵面摆动惯性力与力矩的线性化表达式,精确描述了攻角与舵偏角的扰动对摆动惯性力与力矩的影响。通过在大攻角与大舵偏角条件下将该文推导的线性化模型、传统线性化模型与原始的非线性模型的仿真结果进行对比,验证了所提出的模型具有更高的仿真精度。该文指出了传统模型将攻角和操纵机构摆角视为小量可能导致较大误差,为飞行器制导与控制系统设计提供了高精度的线性化模型。

关键词：飞行动力学线性化大攻角大舵偏角高精度小扰动法

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基于CT检查的集成深度学习模型对肝门静脉定性与定量分型研究

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中华消化外科杂志 2024年第7期23卷 976-983页

作者：徐卓凡靳琪奥王开宇张新静张刘彤张然然廖洪恩项灿宏董家鸿清华大学附属北京清华长庚医院肝胆胰外科北京102218 清华大学医学院北京100084

目的基于CT检查的集成深度学习模型对肝门静脉定性与定量分型研究。方法采用回顾性研究方法。收集2017年10月至2019年1月清华大学附属北京清华长庚医院收集291例行上腹部增强CT检查患者的影像学数据;男195例,女96例;年龄为(51±12)岁。... 详细信息

目的基于CT检查的集成深度学习模型对肝门静脉定性与定量分型研究。方法采用回顾性研究方法。收集2017年10月至2019年1月清华大学附属北京清华长庚医院收集291例行上腹部增强CT检查患者的影像学数据;男195例,女96例;年龄为(51±12)岁。采用三维重建系统对增强CT检查肝门静脉系统进行重建,并将三维点云输入至编码器模型后,得到三维重建的向量化表示。该向量化表示可以用于预测定性分型和定量表示分型。正态分布的计量资料以x±s表示,组间比较采用配对t检验。计数资料以百分数或绝对数表示,组间比较采用配对χ^(2)检验。结果(1)门静脉三维重建结果及解剖分型。291例患者重建肝门静脉的三维结构,肝门静脉主干分型:Akgul A型211例,Akgul B型29例,Akgul C型16例,Akgul D型10例,无Akgul E型患者,无法分型25例。(2)门静脉主干定性分型的预测。291例患者样本中,排除25例因成像质量差或无法进行Akgul分型的样本,266例样本用于机器模型肝门静脉主干的自动定性分型(肝门静脉分类器),其中Akgul A型211例,Akgul B型29例,Akgul C&D型26例。266例患者Macro‑F1为61.93%±40.50%,准确率为84.99%,Random分类器的Macro‑F1为32.38%±19.81%,准确率为61.65%,两者上述指标比较,差异均有统计学意义(t=7.85,χ^(2)=62.89,P<0.05)。(3)定量表示门静脉分型。定量分型相似样本的Akgul定性分型的概率P@1为73%±45%、P@3为70%±37%、P@5为69%±35%、P@10为67%±32%、MRR为80%±34%;基线模型P@1为57%±50%、P@3为58%±35%、P@5为58%±32%、P@10为58%±30%、MRR为70%±37%;两种模型上述指标比较,差异均有统计学意义(t=5.22,5.11,5.00,4.99,3.47,P<0.05)。结论基于CT检查使用三维重建和深度学习技术建立肝门静脉结构的自动分型模型,可实现自动定性分型并定量描述肝门静脉结构。

关键词：三维重建深度学习肝门静脉分型相似患者检索 CT检查

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面向机器学习应用的可解释性需求分析框架

计算机研究与发展 2024年第4期61卷 983-1002页

作者：裴忠一刘璘王晨王建民大数据系统软件国家工程研究中心(清华大学) 北京100084 清华大学软件学院北京100084

基于大数据机器学习的智能软件研发过程需要综合运用软件工程、数据与领域知识工程、机器学习等多方面的知识和工具,涉及的研究主题和人员角色众多,技术实现手段复杂、研发难度大.面向智能软件的需求工程需要面对领域知识、业务知识、... 详细信息

基于大数据机器学习的智能软件研发过程需要综合运用软件工程、数据与领域知识工程、机器学习等多方面的知识和工具,涉及的研究主题和人员角色众多,技术实现手段复杂、研发难度大.面向智能软件的需求工程需要面对领域知识、业务知识、数据科学交织带来的挑战.然而,如何将领域知识和端到端的机器学习技术恰当地融合到给定的业务流程之中,以及如何应对工业、医疗等高可信要求场景中的可解释性需求,仍是亟待探索的重要研究问题.调研了近年来面向机器学习应用的需求工程研究文献,对该领域的发展现状、核心问题和代表性方法进行综述.提出了面向机器学习应用的可解释性需求分析框架.基于该框架,通过一个工业智能应用案例分析了未来待研究的重要问题,展望了可行的研究路径.

关键词：需求工程机器学习领域模型工业工程可解释性

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垂体瘤合并肝硬化患者生长激素反常升高1例

北京大学学报(医学版) 2024年

作者：王燕磊段敏肖建中赵文惠清华大学附属北京清华长庚医院清华大学临床医学院

垂体瘤是临床的常见疾病，垂体生长激素(growth hormone， GH)瘤导致的肢端肥大症是垂体瘤的主要类型之一。在现有指南中葡萄糖GH抑制试验时GH不能抑制 (口服葡萄糖GH抑制试验GH谷值>1μg/L)，是诊断GH分泌异常的重要标准[1]。正常情况... 详细信息

垂体瘤是临床的常见疾病，垂体生长激素(growth hormone， GH)瘤导致的肢端肥大症是垂体瘤的主要类型之一。在现有指南中葡萄糖GH抑制试验时GH不能抑制 (口服葡萄糖GH抑制试验GH谷值>1μg/L)，是诊断GH分泌异常的重要标准[1]。正常情况下GH的分泌受血糖调控，健康人服用葡萄糖后GH受抑制，其谷值<0.4 μg/L；垂体GH瘤患者可出现GH水平不受葡萄糖水平的调节，甚至出现GH水平随血糖升高而升高，即GH反常增加(paradoxical increases in GH，PI-GH)。

关键词：垂体瘤肝硬化葡萄糖生长激素抑制试验

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影像组学在尿石症诊疗中的研究进展

中华泌尿外科杂志 2024年第1期45卷 71-74页

作者：宋海峰梁磊刘宇保苏博兴肖博胡卫国李建兴清华大学附属北京清华长庚医院泌尿外科、清华大学临床医学院北京102218

影像组学是一种新兴的影像数据定量分析手段,目前已广泛应用于各种疾病尤其是肿瘤的研究中,推动了疾病诊疗的个体化和精准化发展。在尿石症诊疗领域,影像组学主要应用于输尿管结石的鉴别诊断、术前对不同结石成分的预测以及各种治疗模... 详细信息

影像组学是一种新兴的影像数据定量分析手段,目前已广泛应用于各种疾病尤其是肿瘤的研究中,推动了疾病诊疗的个体化和精准化发展。在尿石症诊疗领域,影像组学主要应用于输尿管结石的鉴别诊断、术前对不同结石成分的预测以及各种治疗模式的疗效预测等方面,本文介绍影像组学的基本流程,并对其在尿石症领域的研究和应用情况进行综述。

关键词：泌尿系结石影像组学人工智能计算机断层扫描

实时超声心动图引导下输液港植入导管尖端的定位

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中华医学杂志 2024年第14期104卷 1184-1187页

作者：郭丽婧白熠洲李兆悦赵培俍罗斌清华大学附属北京清华长庚医院普通外科清华大学临床医学院，北京102218

分析2021年1至7月北京清华长庚医院乳腺中心进行实时超声心动图引导下输液港植入手术的23例患者的临床资料。所有患者先采用体表测量法预估导管置入长度L1,术中应用经胸壁超声心动图技术通过心尖四腔心切面在右心房内探测导管影像,记录... 详细信息

分析2021年1至7月北京清华长庚医院乳腺中心进行实时超声心动图引导下输液港植入手术的23例患者的临床资料。所有患者先采用体表测量法预估导管置入长度L1,术中应用经胸壁超声心动图技术通过心尖四腔心切面在右心房内探测导管影像,记录超声心动图法指导下导管置入长度L2。术后拍摄胸部X线正位片观察导管尖端位置,结合患者胸部CT计算导管尖端位于上腔静脉和右心房连接处时应置入理想长度L。将L1和L2分别与L进行Bland-Altman散点图一致性分析和线性回归拟合度检验,分析其一致性。研究共纳入23例患者,其中1例左侧乳腺癌患者保乳手术区域靠近心尖部,因残腔浆液肿,影响心尖部四腔心切面的成像效果,难以识别导管尖端位置。22例患者术中超声成像效果良好,其中1例导管异位至奇静脉,另外21例可经超声探测到右心房内导管。统计学分析显示,L1与L、L2与L的一致性较好,两者差值分别为d=0.28 cm(95%CI:-1.76~2.31 cm)、d=0.20 cm(95%CI:-0.84~1.23 cm),差异无统计学意义(P>0.05)。线性回归模型下,与L1相比L2与L的拟合度更高,差异有统计学意义(R^(2)=0.954,P<0.001)。研究发现超声心动图实时定位技术可应用于成人输液港手术,替代术中X线辅助下实时探查导管尖端并调整至最佳位置。

关键词：乳腺肿瘤化疗超声心动图完全植入式输液港