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天地一体化网络关键技术研究综述

软件学报 2024年第1期35卷 266-287页

作者：蒋长林李清王羽赵丹赵达毅江勇徐明伟鹏城实验室广东深圳518055 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 清华大学计算机科学与技术系北京100084

作为地面网络的补充和延伸,卫星网络有助于加速弥合区域间的数字鸿沟,扩展地面网络的覆盖和服务范围.然而卫星网络拓扑动态性高、传播时延大、星上计算能力和存储能力均受限,因此实现卫星网络与地面网络的有机融合,构建覆盖全球的天地... 详细信息

作为地面网络的补充和延伸,卫星网络有助于加速弥合区域间的数字鸿沟,扩展地面网络的覆盖和服务范围.然而卫星网络拓扑动态性高、传播时延大、星上计算能力和存储能力均受限,因此实现卫星网络与地面网络的有机融合,构建覆盖全球的天地一体化网络面临路由扩展性、传输稳定性等技术挑战.针对天地一体化网络的研究挑战,从网络架构、路由、传输和基于组播的内容分发等方面介绍了国内外的研究现状,并展望了天地一体化网络的发展趋势.

关键词：天地一体化网络路由传输软件定义网络网络功能虚拟化

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超表面光场成像研究现状及展望（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第16期 101-125页

作者：金欣龙振威曾云辉清华大学深圳国际研究生院鹏城实验室

光场成像由于其快速记录光线方向、深度的体成像能力，在生命观测、工业检测等领域具有重要的科学意义和应用前景。超表面光场成像技术将超表面技术与光场成像技术有机结合，为实现更高性能、更轻便和更多样化的光场调控与感知提供了全... 详细信息

光场成像由于其快速记录光线方向、深度的体成像能力，在生命观测、工业检测等领域具有重要的科学意义和应用前景。超表面光场成像技术将超表面技术与光场成像技术有机结合，为实现更高性能、更轻便和更多样化的光场调控与感知提供了全新的路径和方法。本文简要综述了超表面光场成像技术的发展，根据超表面实现功能与参数设计的方法差异，将现有工作分为基于物理机理推演、基于逆向设计和基于端到端设计三类。基于物理机理推演的方法又依据所优化的光场成像性能，分解为分辨率优化、扩大视场、增加景深、深度感知等方面的性能突破。通过实验对比端到端设计与多种基于物理机理推演的设计方案在考虑景深的彩色成像时性能差异，展示了端到端设计的优势与潜力。最后探讨了超表面光场成像在端到端设计方法、高性能光场捕获、微型集成化系统三个方面所面临的技术难点，展望了超表面光场成像的发展方向。

关键词：光场成像超表面光场成像端到端设计光场感知

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基于无线光通信的非正交多址技术研究

中兴通讯技术 2024年

作者：李亮董宇涵关迅宋健张晓平鹏城实验室清华大学深圳国际研究生院清华大学

将非正交多址接入（NOMA）技术应用于无线光通信系统，可以提高系统容量和频谱效率。首先阐述了基于无线光通信（OWC）的非正交多址技术的基本原理和系统结构，并综述了功率分配、用户分组、波束控制等优化技术的研究进展。之后，展示... 详细信息

将非正交多址接入（NOMA）技术应用于无线光通信系统，可以提高系统容量和频谱效率。首先阐述了基于无线光通信（OWC）的非正交多址技术的基本原理和系统结构，并综述了功率分配、用户分组、波束控制等优化技术的研究进展。之后，展示了该项技术与无人机（UAV）、智能反射面（IRS）、混合光/射频（RF）等新兴技术的融合，这些融合技术可以使能更多的通信场景和需求。最后，通过使用强化学习来优化一种新型无人机辅助无线光通信非正交多址方案，并展示了该方案在新型系统中综合性能提升的效果。

关键词：无线光通信(OWC) 将非正交多址接入(NOMA) 功率域NOMA 深度强化学习

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医用导管抗菌涂层的研究进展

表面技术 2024年

作者：王瑞麟赖长洪何孟泽何金枚刘岚兰王松刘伟强清华大学机械工程系清华大学深圳国际研究生院深圳清华大学研究院生物医用材料及植入器械实验室

导管相关性感染（CRI）作为目前最常见的医院获得性感染之一，导致死亡率和发病率增加，极大影响了医疗质量与患者健康，避免导管在植介入人体时产生感染已成为临床共性问题。细菌定植形成的生物膜是造成导管相关感染的主要原因，通过... 详细信息

导管相关性感染（CRI）作为目前最常见的医院获得性感染之一，导致死亡率和发病率增加，极大影响了医疗质量与患者健康，避免导管在植介入人体时产生感染已成为临床共性问题。细菌定植形成的生物膜是造成导管相关感染的主要原因，通过在医用导管表面设计功能性涂层来限制细菌定植及生物膜形成能有效避免感染。本文从防污改性、杀菌改性及防污-杀菌改性三个方面综述了近年来医用导管表面改性策略。防污改性一般通过将亲水的非离子型聚合物（如聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮）以及两性离子聚合物制备在材料表面防止细菌及蛋白质黏附。杀菌改性根据机制可分为接触灭杀、释放灭杀和多机制联合灭杀，主要通过将杀菌剂接枝或负载在材料表面来赋予表面杀菌能力。防污-杀菌改性主要通过制备复合材料及聚合物刷、构建自适应表面及亲水聚合物负载杀菌剂等方式使表面同时具备防污及杀菌的能力。最后，在上述综述基础上对医用抗菌导管存在问题进行了分析和展望，以期为制备应用于临床的高性能医用抗菌导管提供参考。

关键词：导管相关性感染医用导管表面改性抗菌策略多机制抗菌生物膜

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基于无线光通信的非正交多址接入技术研究

中兴通讯技术 2024年第1期30卷 12-18页

作者：李亮董宇涵关迅宋健张晓平清华大学深圳国际研究生院中国深圳518055 鹏城实验室中国深圳518000 清华大学中国北京100084

将非正交多址接入(NOMA)技术应用于无线光通信系统,可以提高系统容量和频谱效率。首先阐述了基于无线光通信(OWC)的非正交多址技术的基本原理和系统结构,并综述了功率分配、用户分组、波束控制等优化技术的研究进展。之后,展示了该项技... 详细信息

将非正交多址接入(NOMA)技术应用于无线光通信系统,可以提高系统容量和频谱效率。首先阐述了基于无线光通信(OWC)的非正交多址技术的基本原理和系统结构,并综述了功率分配、用户分组、波束控制等优化技术的研究进展。之后,展示了该项技术与无人机(UAV)、智能反射面(IRS)、混合光/射频(RF)等新兴技术的融合,这些融合技术可以使能更多的通信场景和需求。最后,通过使用强化学习来优化一种新型无人机辅助无线光通信非正交多址方案,并展示了该方案在新型系统中综合性能提升的效果。

关键词： OWC NOMA 功率域NOMA 深度强化学习

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省间电力现货交易优化设计与定价机制

电力系统自动化 2024年第4期48卷 76-85页

作者：刘昊郭烨孙宏斌清华-伯克利深圳学院清华大学深圳国际研究生院电力规划设计总院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 清华大学电机工程与应用电子技术系

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下，受新能源地理分布与随机性影响，以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前，中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段，需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。基于... 详细信息

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下，受新能源地理分布与随机性影响，以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前，中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段，需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。基于上述背景，设计了一种不依赖于跨区域投标者的省间电力现货交易方法。首先，提出了基于报价区的市场出清模型，采用分区边际定价的方法计算每个报价区的结算价格；然后，基于等效双边配对方法,按潮流贡献计算得到各区域间交易所需承担的输电费用；最后，采用算例验证了所提方法的有效性。与已有方法相比，所提方法在不依赖于跨区域投标者的前提下完成了跨区跨省电力交易，充分利用了输电线路容量，且市场出清过程中保护了各区域内部网架信息隐私。

关键词：省间电力现货交易市场出清结算方法输电费用定价机制

整合设计策略下的工程化类器官与类器官芯片技术

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合成生物学 2024年

作者：胡可儿王汉奇黄儒麒张灿阳邢新会马少华清华-伯克利深圳学院深圳湾实验室清华大学深圳国际研究生院工业生物催化教育部重点实验室

类器官和类器官芯片技术是一种由干细胞或特定类型的细胞在体外培养而成的模拟真实器官功能和微环境的三维组织结构，帮助研究者更准确地研究生物过程、疾病机制，为体外疾病模型的建立、药物筛选和个性化医疗提供了新的可能性。然而，... 详细信息

类器官和类器官芯片技术是一种由干细胞或特定类型的细胞在体外培养而成的模拟真实器官功能和微环境的三维组织结构，帮助研究者更准确地研究生物过程、疾病机制，为体外疾病模型的建立、药物筛选和个性化医疗提供了新的可能性。然而，当前类器官模型的构建还存在无法全面、准确模拟体内生物过程的诸多问题。为应对这一挑战，本文将讨论利用基于工程化原理的整合设计策略，指导类器官与类器官芯片技术的进一步优化，并通过将器官发育和疾病发展中的生物要素与跨学科工程方法建立合理的系统性联系，实现类器官的在时间维度和空间维度上高度模拟体内器官自组织过程、结构与形态构建、生物功能获取的目标。进一步，利用整合高维数据集的数字孪生类器官系统，实现对类器官与类器官芯片的大数据管理、分析、追踪，将有助于更准确的疾病分析、指导预测、提出提前干预方案，推动精准医疗向“治未病”时代的进步。

关键词：类器官类器官芯片整合设计策略跨学科数字化类器官

自由漂浮空间机器人捕获翻滚目标的力-位-型融合控制方法

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宇航学报 2024年第6期45卷 958-969页

作者：梁斌徐文福王学谦闫磊清华大学自动化系北京100084 启元实验室北京100095 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院深圳518055 深圳清华大学国际研究生院深圳518055

翻滚目标捕获过程中,空间机器人的运动会对基座产生扰动、接触过程的冲击碰撞容易产生安全风险。因此,为了在捕获翻滚目标的同时抑制空间机械臂对基座的扰动和对目标的碰撞冲击,提出一种自由漂浮空间机器人力-位-型融合控制方法。首先... 详细信息

翻滚目标捕获过程中,空间机器人的运动会对基座产生扰动、接触过程的冲击碰撞容易产生安全风险。因此,为了在捕获翻滚目标的同时抑制空间机械臂对基座的扰动和对目标的碰撞冲击,提出一种自由漂浮空间机器人力-位-型融合控制方法。首先将自由漂浮空间机器人的非完整冗余性、运动冗余性表征为型空间,构建由末端位姿、型状态组合的广义状态空间并建立系统的运动学和动力学模型;通过优化基座与机械臂的位-型及零空间运动,减小机械臂抓捕运动在基座产生的扰动;通过优化基座、机械臂与翻滚目标的相对位-型,减小碰撞冲击力在基座产生的姿态扰动。给定最优位-型及末端操作力,基于阻抗控制原理及零空间投影策略,实现多优先级力-位-型融合控制。最后,开展了空间机器人捕获翻滚目标的典型任务仿真,结果表明通过力-位-型融合优化与控制方法可以有效减小空间机器人捕获过程产生的基座扰动。

关键词：在轨捕获翻滚目标空间机器人多目标优化力-位-型融合控制

基于高压微流控芯片的水合物相变与气泡演化研究

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力学学报 2024年第6期56卷 1615-1623页

作者：张吉东殷振元李清平李淑霞焦红梅刘晓惠海洋天然气水合物全国重点实验室北京100028 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 北京怀柔实验室北京101499 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

天然气水合物因其巨大的资源量与高能量密度而被视为一种前景广阔的能源.理解孔隙尺度下天然气水合物生成与分解动力学及气-水-水合物三相分布对优化天然气水合物开采工艺至关重要.文章设计了一种新型的高压微流控可视化实验装置(最高耐... 详细信息

天然气水合物因其巨大的资源量与高能量密度而被视为一种前景广阔的能源.理解孔隙尺度下天然气水合物生成与分解动力学及气-水-水合物三相分布对优化天然气水合物开采工艺至关重要.文章设计了一种新型的高压微流控可视化实验装置(最高耐压19.0 MPa),可实现孔隙尺度下气体水合物生成和分解相变的直接观测.首先,观测并分析了南海神狐海域温压条件下(压力15.5 MPa)甲烷水合物的成核与生长过程.通过图像识别算法分析了热激法下3种升温速率(0.5,2.0和8.0 K/h)对甲烷水合物分解动力学与气泡演化规律.实验结果表明,孔隙中存在两种不同的甲烷水合物生成机制:(1)甲烷气泡主导生成的气-水-水合物三相共存的疏松多孔型水合物;(2)水中溶解相甲烷主导生成的致密单晶型水合物.其中,单晶型水合物包裹在多孔型水合物周围并呈树突状生长,在接触甲烷气泡时会诱导多孔型水合物的快速成核与生长.水合物分解过程中,气-水-水合物三相共存的多孔型水合物优先分解,单晶型水合物相对稳定,其分解温度高于多孔型水合物约0.3 K.孔隙内水合物分解后产生明显的气泡聚集与融合现象,气泡平均直径为60~100μm.提高升温速率显著加快了水合物分解速率,更有利于气泡融合,造成较大气泡在孔隙内分布.本研究为甲烷水合物在孔隙尺度下生成、分解与微米级气泡演化提供直接实时观测证据,研究结果对深入理解水合物分解动力学与水合物沉积物两相渗流理论提供基础支撑.

关键词：甲烷水合物高压微流控水合物形貌气泡演化相变动力学多孔介质

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