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Dual-quaternion-based modeling and control for motion tracking of a tumbling target

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Journal of Systems Engineering and Electronics 2019年第5期30卷 985-994页

作者： PENG Xuan SHI Xiaoping gong yupeng Control and Simulation Center Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001China Research Center of Satellite Technology Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001China

This paper investigates the problem of controlling a chasing spacecraft(chaser)to track and rendezvous with an uncontrolled target.Based on the actual situation,the torque-free motion of an axisymmetric prolate rigid body is employed to represent the short-term attitude motion of the tumbling target.By taking advantage of the dual quaternion’s compact and efficient description of the general rigid motion,the coupled and integrated model of the 6-degree-of-freedom(6-DOF)relative motion between the chaser and the tumbling target is derived in the chaser’s body fixed frame after taking full consideration of coordinate transformation.Based on the logarithm of dual quaternion,a sliding mode control(SMC)law based on the exponential reaching law and the continuous relay function is brought forward to address the problem of synchronization control of the 6-DOF relative motion.Simulation results illustrate the effectiveness of the proposed method.

关键词： tumbling target dual-quaternion coupled dynamics relative motion

Secure optical communication using a quantum alarm

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Light(Science & Applications) 2020年第1期9卷 380-389页

作者： yupeng gong Rupesh Kumar Adrian Wonfor Shengjun Ren Richard V.Penty Ian H.White Centre for Advanced Photonics and Electronics University of Cambridge9 JJ Thomson AveCambridge CB30FAUK Quantum Communications Hub Information CentreDepartment of PhysicsUniversity of YorkYork YO105DDUK University of Bath Claverton DownBath BA27AYUK

Optical fibre networks are advancing rapidly to meet growing traffic demands.Security issues,including attack management,have become increasingly important for optical communication networks because of the vulnerabilities associated with tapping light from optical fibre links.Physical layer security often requires restricting access to channels and periodic inspections of link performance.In this paper,we report how quantum communication techniques can be utilized to detect a physical layer attack.We present an efficient method for monitoring the physical layer security of a high-data-rate classical optical communication network using a modulated continuous-variable quantum signal.We describe the theoretical and experimental underpinnings of this monitoring system and the monitoring accuracy for different monitored parameters.We analyse its performance for both unamplified and amplified optical links.The technique represents a novel approach for applying quantum signal processing to practical optical communication networks and compares well with classical monitoring methods.We conclude by discussing the challenges facing its practical application,its differences with respect to existing quantum key distribution methods,and its usage in future secure optical transport network planning.

关键词： communication quantum networks

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偶数重连续覆盖的Walker星座设计方法

宇航学报 2022年第9期43卷 1163-1175页

作者：龚宇鹏张世杰哈尔滨工业大学航天学院卫星技术研究所哈尔滨150080 鹏城实验室数学与理论部深圳518055

针对期望覆盖重数为偶数重时连续覆盖Walker星座的构型设计问题,提出一种基于覆盖带理论的构型设计方法。首先分析同轨道卫星组成覆盖带时的构型设计特例,随后将结论推广,改进了传统Walker星座的构型表征形式并提出覆盖带构型参数。基... 详细信息

针对期望覆盖重数为偶数重时连续覆盖Walker星座的构型设计问题,提出一种基于覆盖带理论的构型设计方法。首先分析同轨道卫星组成覆盖带时的构型设计特例,随后将结论推广,改进了传统Walker星座的构型表征形式并提出覆盖带构型参数。基于轨道参数的相平面映射,给出了异轨卫星组成覆盖带时特征宽度的计算方法。通过分析相平面上覆盖带的拼接情况,给出了轨道倾角的优化策略和偶数重覆盖任意纬度的Walker星座设计步骤。所提出方法能显著提高构型枚举效率,且能满足不同纬度范围的覆盖需求。仿真表明,该方法能减少约10%覆盖所需的卫星数量,并能通过调整构型参数进一步优化轨道面数量。

关键词： Walker星座连续覆盖构型设计覆盖带相平面法

钙钛矿太阳能电池中的二氧化锡电子传输层调控

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激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 378-396页

作者：崔玉鹏弓爵刘明侦电子科技大学材料与能源学院四川成都611731

作为平面异质结钙钛矿太阳能电池(PSCs)的重要组成部分,电子传输层(ETL)在提升PSCs器件的性能和稳定性上起着重要的作用。尽管最常用的两类ETL材料——二氧化钛(TiO_(2))和二氧化锡(SnO_(2)),均以纳米颗粒和溶液方式制备,TiO_(2)却面临... 详细信息

作为平面异质结钙钛矿太阳能电池(PSCs)的重要组成部分,电子传输层(ETL)在提升PSCs器件的性能和稳定性上起着重要的作用。尽管最常用的两类ETL材料——二氧化钛(TiO_(2))和二氧化锡(SnO_(2)),均以纳米颗粒和溶液方式制备,TiO_(2)却面临着电子迁移率低、器件滞回效应大、化学稳定性差、需高温制备等问题,相比之下,SnO_(2)具有优异的光电学性质、更高的稳定性、可低温制备等优势。聚焦于基于SnO_(2)ETL的PSCs稳定性和界面电荷提取,首先综述了SnO_(2)材料的物理性质和优点;然后从制备和成膜方法(如化学浴沉积、溶液旋涂等)入手,进一步阐明了SnO_(2)的体相和表面缺陷;最后基于SnO_(2)ETL的缺陷,从界面钝化、体相掺杂和双电子层构筑等三方面重点介绍了提升PSCs稳定性和界面载流子提取效率的途径。该综述可助力PSCs性能和稳定性的进一步提升,为该新兴光伏技术进一步实用化贡献有用的见解。

关键词：钙钛矿太阳能电池二氧化锡电子传输层运作稳定性界面调控载流子提取

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介孔二氧化硅KIT-6介观单晶微球的合成

无机盐工业 2022年第7期54卷 149-156页

作者：洪美花刘冠锋宫毓鹏李立青陈铁红中海油天津化工研究设计院有限公司天津300131 南开大学材料科学与工程学院

以非离子表面活性剂[聚环氧乙烷(PEO)-聚环氧丙烷(PPO)-聚环氧乙烷三嵌段共聚物,P123]和阳离子聚电解质(聚二甲基二烯丙基氯化铵,PAC)形成的复合物胶束为模板,合成了具有球形形貌的介孔二氧化硅KIT-6介观单晶微球。通过扫描电镜(SEM)、... 详细信息

以非离子表面活性剂[聚环氧乙烷(PEO)-聚环氧丙烷(PPO)-聚环氧乙烷三嵌段共聚物,P123]和阳离子聚电解质(聚二甲基二烯丙基氯化铵,PAC)形成的复合物胶束为模板,合成了具有球形形貌的介孔二氧化硅KIT-6介观单晶微球。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气物理吸附和热重分析(TGA)等手段对合成材料的形貌及孔结构进行了表征分析。结果表明,以有机复合物胶束为模板合成出的介孔KIT-6二氧化硅材料具有较规整的球形形貌,颗粒直径为2~3µm,具有较大的比表面积和孔体积(747 m^(2)/g和1.3 cm^(3)/g),介孔孔径为8.5 nm,且在整个颗粒内部介孔保持高度的有序排列。由于长链聚电解质PAC与硅源有着较强相互作用,样品可以在较高水热温度下(160℃)合成,有利于提升介观结构的稳定性。该合成方法对于介孔二氧化硅KIT-6单晶微球的合成及其在催化及吸附分离等领域的应用具有一定的启发意义。

关键词：介孔二氧化硅 KIT-6 有序介孔非离子表面活性剂阳离子聚电解质

硼掺杂Y分子筛的合成、改性及烯烃脱除性能研究

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无机盐工业 2022年第12期54卷 139-147页

作者：洪美花臧甲忠王凌涛刘冠锋宫毓鹏彭晓伟中海油天津化工研究设计院有限公司天津300131

采用水热合成法制备了硼掺杂Y分子筛(B-Y分子筛),并对其进行铵交换和水热处理,得到了改性B-Y分子筛(B-USY分子筛)。利用多种表征技术对B-Y分子筛及B-USY分子筛的组成、孔道结构、酸性质进行了表征,并将改性后的B-USY分子筛应用于重整生... 详细信息

采用水热合成法制备了硼掺杂Y分子筛(B-Y分子筛),并对其进行铵交换和水热处理,得到了改性B-Y分子筛(B-USY分子筛)。利用多种表征技术对B-Y分子筛及B-USY分子筛的组成、孔道结构、酸性质进行了表征,并将改性后的B-USY分子筛应用于重整生成油脱烯烃反应。结果表明:引入硼以后,Y分子筛的晶胞参数减小、相对结晶度降低、骨架稳定性下降;硼的引入促使改性过程中脱铝深度增加,并且形成连通介孔。相比于未掺杂硼的Y分子筛改性后的USY分子筛,B-USY分子筛具有丰富的连通介孔和良好的孔道扩散性能,并且保留了更多弱的B酸位点。以重整C_(7)^(+)芳烃为原料,在反应温度为170℃、反应压力为1.2 MPa、空速(LHSV)为10 h^(-1)条件下,BUSY分子筛催化剂的单程寿命较USY分子筛催化剂提升30%。

关键词：硼掺杂Y分子筛介孔扩散酸性质脱烯烃

基于网络药理学和分子对接探究白杨素和柚皮素抗PEDV的作用机制及试验验证

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中国畜牧兽医 2024年第4期51卷 1757-1772页

作者：植玉鹏刘雨桐陈弟诗宫萌菲夏学妹任玉鹏西南民族大学畜牧兽医学院成都610041 四川省动物疫病预防控制中心成都610041

【目的】探讨白杨素和柚皮素抗猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)的作用靶点和机制,为进一步以白杨素和柚皮素开发新型抗PEDV的治疗药物提供理论依据。【方法】利用PharmMapper、TCMSP、SEA Search Server和STITC... 详细信息

【目的】探讨白杨素和柚皮素抗猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)的作用靶点和机制,为进一步以白杨素和柚皮素开发新型抗PEDV的治疗药物提供理论依据。【方法】利用PharmMapper、TCMSP、SEA Search Server和STITCH在线数据库获得白杨素和柚皮素的潜在作用靶点,同时检索GeneCards数据库获得PEDV对宿主的作用靶点,利用在线程序Draw Venny Diagram获取白杨素、柚皮素与疾病的交集靶点。通过STRING数据库和Cytoscape 3.9.1软件构建靶蛋白互作(PPI)网络并筛选关键靶点,对靶点进行GO功能和KEGG通路富集分析。通过AutoDock Vina v 1.2.0软件对核心靶点及小分子进行分子对接,并分析白杨素和柚皮素与靶蛋白的结合能和结合模式,利用PyMOL v 2.5实现对接结果的可视化。采用实时荧光定量PCR和Western blotting检测白杨素和柚皮素对核心靶蛋白表达的影响。【结果】白杨素潜在抗PEDV的靶点有12个,其中白蛋白(ALB)、雌激素受体1(ESR1)、转化生长因子β-1蛋白(TGF-β1)可能是白杨素抗PEDV的核心靶点;柚皮素潜在抗PEDV的靶点有18个,其中ALB、胱天蛋白酶3(Caspase-3,CASP3)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)可能是柚皮素抗PEDV的核心靶点。白杨素抗PEDV靶点涉及21种生物过程、5种细胞组分和6种分子功能,共获得11条信号通路;柚皮素抗PEDV靶点涉及31种生物过程、8种细胞组分和19种分子功能,共获得13条信号通路。核心靶点与两种天然化合物之间以氢键和疏水作用力为主,有较强的相互作用。白杨素和柚皮素能极显著降低Caspase-3表达量(P<0.01),可能通过影响Caspase-3的表达和活化来颉颃PEDV诱导的细胞凋亡;极显著升高TGF-β1蛋白表达量(P<0.01),可能通过影响TGF-β1的表达抗PEDV诱导的炎症反应而治疗PEDV的感染。【结论】本研究揭示了白杨素和柚皮素分别通过潜在核心靶点ALB、ESR1、TGF-β1和ALB、Caspase-3、PPARG,以及IL17、PI3K-Akt和AMPK信号通路发挥抗PEDV作用的机制,为新型抗PEDV药物的研发提供新的思路。

关键词：猪流行性腹泻病毒(PEDV) 网络药理学分子对接白杨素柚皮素

均苯三甲酸合铜选择性降低卷烟主流烟气中的HCN

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烟草科技 2014年第10期47卷 45-48页

作者：者为廖头根王明锋宫玉鹏朱保昆云南中烟工业有限责任公司技术中心昆明市红锦路367号650231

为选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸(HCN)的释放量,采用水热合成法制备了金属有机骨架(MOFs)多孔材料均苯三甲酸合铜(℃)(Cu-BTC),运用X射线粉末衍射(XPRD)、比表面积孔径分析(BET)、热重分析(TG)等技术对材料的晶体结构、孔结构参数及... 详细信息

为选择性降低卷烟主流烟气中氢氰酸(HCN)的释放量,采用水热合成法制备了金属有机骨架(MOFs)多孔材料均苯三甲酸合铜(℃)(Cu-BTC),运用X射线粉末衍射(XPRD)、比表面积孔径分析(BET)、热重分析(TG)等技术对材料的晶体结构、孔结构参数及热稳定性进行了表征,并将材料添加于卷烟滤嘴中进行了烟气减害测试。结果表明:1Cu-BTC是一种典型的MOFs多孔材料,在270℃以下具有良好的热稳定性。2在卷烟添加剂减害性能模拟评价条件下,Cu-BTC对卷烟主流烟气中HCN的降低效果可达51.9%;在卷烟应用试验中,Cu-BTC对卷烟主流烟气中HCN的选择性降低率为21.83%,而常规烟气成分释放量与对照卷烟基本一致。

关键词：金属有机骨架(MOFs) 均苯三甲酸合铜(Ⅱ)(Cu-BTC) 主流烟气 HCN 选择性降低

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轮控小行星探测器建模及跳跃移动仿真

上海航天 2019年第3期36卷 61-67页

作者：龚宇鹏谢天林晓辉哈尔滨工业大学卫星技术研究所

小行星探测器在弱引力环境下无法采用传统的轮式机构进行移动。为解决该问题,采用反作用飞轮对探测器跳跃移动进行控制,并分析了该方案的可行性。根据Hertz碰撞定律及简化的Karnopp切向摩擦力模型,建立了探测器与地面的接触力模型。分... 详细信息

小行星探测器在弱引力环境下无法采用传统的轮式机构进行移动。为解决该问题,采用反作用飞轮对探测器跳跃移动进行控制,并分析了该方案的可行性。根据Hertz碰撞定律及简化的Karnopp切向摩擦力模型,建立了探测器与地面的接触力模型。分析了轮控小行星探测器的起跳过程,给出了探测器静止起跳所需要的最小飞轮力矩关系。考虑到反作用飞轮存在惯性、粘滞、摩擦等情况,建立了轮控探测器的姿态动力学模型,并对探测器在均匀重力场下的连续跳跃过程进行了控制策略设计及仿真。结果表明:基于飞轮控制的小行星探测器跳跃移动在微重力环境下是可行的,且可以通过施加合适的控制力矩维持探测器跳跃的方向及跳跃过程的稳定性。

关键词：小行星探测跳跃行走动力学微重力碰撞