西北太平洋环流及其对我国近海环流的影响

本论文介绍了MOM2.0模式的差分格式以及开边界情形的改进，较好地模拟了西北太平洋环流的季节变化和黄海冷水团环流结构。第三章计算了北太平洋环流的季节变化，模式先从年平均温盐场开始积分，积分8a后基本上达到动力平衡态，再以月平均海表面条件积分4a后达到季节平衡态。结果表明：1）PN断面黑潮流量冬季为29.0 * 10~6m~3/s （SV），夏季为32.2 * 10~6m~3/s （SV），这与Sverdrup关系相反，这主要是由于风应力涡度零线随季节变化而导致北赤道流在菲律宾以东的分叉线春夏季偏南而秋冬季偏北。2）由于层化影响，东海黑潮夏季较冬季表层流速明显地强化。3）在台湾以东，黑潮明显地分为黑潮主流与东分支，主流穿过苏澳海脊进入东海，然后经吐噶喇海峡进入日本以南海域，东分支则流向琉球群岛以东海域，然后也进入日本以南海域与前一个分支相汇合。4）与网格相关的Smagorinsky方案要比采用常数更能反映中尺度结构。第四章采用1997年7月的水文资料，计算了西北太平洋21.875°N～35.125°N、120.875°E～137.125°E°范围的环流，主要结果如下：在此期间，1）黑潮在台湾以东并不存在东分支流向琉球群岛以东海域；2）东海黑潮的流量约为30 * 10~6m~3/s（SV），日本以南黑潮流量厚大约为70 * 10~6m~3/s （SV）；3）在21.875°N～25°N之间大约有15 * 10~6m~3/s（SV）的流量向西流去。速度分布与流函数分布均表明这一支向西的海流大约在冲绳岛西南分为3支，主要分支转向东北沿冲绳以东海域向东北流去；4）琉球海流主要来自上述西向海流。第五章通过理论分析及数值模拟研究了底边界混合和地形热累积效应对黄海夏季斜压结构的影响。黄海的垂向混合系数为10～100cm~2/s。结果表明：1）不同强度的潮混合，导致黄海冷水团的温度分布完全不同，较强的潮混合造成了海底附近直立型温度分布。黄海的热传导特征时间尺度为几天。2）黄海冷水团的水平环流在垂直方向上分为两层，上层为气旋式环流，其流速较强而厚度较厚，下层为反气旋式环流，流速较弱而厚度较薄（约10～20m），二者的相对强弱与底边界混合的强弱关系不大。垂向积分环流则为气旋式的。3）黄海冷水团环流受温度分布影响，而后者受环流的平流效应的影响则较小。论文的主要创新有三点：1.发现PN断面黑潮流量的夏季略强于冬季的原因主要是因为风应力涡度零线随季节变化而导致北赤道流在菲律宾以东的分叉线春夏季偏南而秋冬季偏北。从动力学上阐述了PN断面黑潮流量季节变化的机制。2.在1997年7月黑潮在台湾以东并不存在东分支流向琉球群岛以东海；在21.875°N～25°N之间大约有15 * 10~6m~3/s的流量向西流去。速度分布与流函数分布均表明这一支向西的海流大约在冲绳岛西南分为3支，主要分支转向东北沿冲绳岛以东海域向东北流去；琉球海流在此期间主要来自上述西向海流。3.不同强度的潮混合，导致黄海冷水团的温度分布完全不同，较强的潮混合造成了海底附近直立型温度分布。黄海的热传导特征时间尺度为几天：黄海冷水团的水平环流在垂直方向上分为两层，上层为气旋式环流，其流速较强而厚度较厚，下层为反气旋式环流，流速较弱而厚度较薄（约10～20m），二者的相对强弱与底边界混合的强辫关系不大。垂直积分环流则为气旋式的。黄海冷水团环流受温度分布影响，而后者受环流的平流效应的影响则较小。

胶州湾典型增养殖海域有害赤潮生消过程及关键因子研究

有害赤潮（Harmful algal blooms, HAB）已成为全球性的海洋灾害，对我国近海养殖业危害尤为巨大，研究赤潮发生、发展的主要环境影响因子，对于控制赤潮的发生以及加强赤潮的防治具有十分重要的意义。本文根据国家自然科学基金“九五”重大项目“中国沿海典型增养殖区有害赤潮发生动力学防治对策研究”项目组近年来对胶州湾东北部养殖海域的监测资料，分析了该海区营养状况，结合该区自然环境特点，探讨了发生于1998年7月和1999年6月两次硅藻赤潮的主要影响因子；并应用胶州现场海水进行了室内模拟培养实验，对影响有害赤潮生消过程的关键环境因子进行了分析探讨。对1998和1999年赤潮多发季节胶州湾东北部增养殖水域海水的营养状况进行了分析，并参照潜在性富营养化的概念，应用NQI指数对该海域的富营养化水平进行了评价。结果表明：（1）胶州湾东北部增养殖海域赤潮多发季节TIN、DIP和活性硅酸盐的含量均较高，远高于同期胶州湾大面观测站各营养盐的平均含量；该海域有机污染物含量相对营养盐含量不高。（2）该海域春季氮、磷营养盐含量充足，水域属富营养化平；夏季该海域具有较高的生物具，磷酸盐水平相对较低，海域多数时间属于磷限制潜在性富营养化水平；但这种限制极易为外界补充所改变，如陆源输入、养殖废水的排放等。（3）该海域为典型增养殖区，养殖废水对海域营养盐的补充有重要意义，因此应当加强对该海域养殖业的综合管理。对分别于1998年7月和1999年6月在胶州湾东北部增养殖海域发生的中肋骨条藻（Skeletonema costatum）赤潮和浮动弯角藻（Eucampia zoodiacus）赤潮生消过程中环境因子的变化进行了探讨。发生赤潮生物量的升高常伴随海水pH值、溶解氧（DO）含量的升高以及各营养盐（氮、磷、硅）含量的降低；认为在该海域较高营养盐含量和较高生物量的情况下，赤潮发生前大规模的降雨过程及随后的气候条件为赤潮生物的快速生长繁殖创造了有利条件；无机磷和活性硅酸盐含量相对于无机氮显得较低，对该海域硅藻赤潮的生消过程起着控制作用。采集胶州湾现场海水进行了实验室模拟培养实验，对影响赤潮生消过程的主要环境因素进行了研究和探讨。结果表明，现场海水进行模拟培养时，排除了潮流、风以及水团间交流混合等因素对水体中浮游生物的影响，培养水体中的浮游植物生物量都存在增高的现象；在氮、磷、硅等营养盐含量充足的条件下，浮游植物可快速进入指数增长期，并较快发展形成赤潮，高浓度的营养盐常导致培养水体中浮游植物的较高的生长速率，浮游植物对氮磷营养盐的吸收受到环境中营养盐含量的影响；初始环境下营养盐的限制可抑制浮游植物的进一步增殖，发生赤潮水体中某种营养盐的含量降低最终导致了赤潮的消亡。

中国对虾不同群体的遗传差异与抗病群体选育的研究

为更好地管理和开发中国对虾的遗传资源,建立完善的中国对虾优良(抗病)品种的选育计划,该文对中国对虾自然群体和养殖群体进行了遗传多样性评估,并对一个养殖群体进行了抗病性状的遗传育种试验.从CS<,201>筛选个体大、活力强的对虾进行育种试验.CS<,202>和CS<,203>分别为感染WSSV爆发性流行病后存活的第二代和第三代群体.设计口饲毒饵法对CS<,203>进行人工感染,以确定连续选育的中国对虾的抗病能力.利用AFLP(Amplifiedfragmentlengthpolymorphisms)技术分析连续3代群体CS<,201>、CS<,202>、CS<,203>的遗传多样性和遗传标记.RAPD和同工酶的调查结果表明,中国对虾种群的遗传多样性水平低,群体内和群体间的2种分子标记都表现较高的稳定性.群体间比较分析,KP的遗传多样性最高,YB次之,CS<,1>最低.在用同工酶分析的4个群体中,CS<,201>的多态位点比例和杂合度等指标高于其它3个群体.从群体的分化指标来看,中国对虾种群的各群体间有一定的遗传分化.

滤食性贝类对浅海养殖系统生源要素动态的影响

在浅海养殖系统中，生源要素的形态和动态对滤食性贝类生长有着重要影响，与此同时，滤食性贝类对系统中的生源要素的动态也具有重要作用，国外学者对此研究的比较多，但在我国研究甚少。在本论文中利用室内模拟实验和海上调查的方法，研究滤食性贝类的生物过滤、生物沉积及排泄作用对浅海养殖系统中生源要素动态的影响。室内模拟实验部分：1998年4月至6月间，在烟台利用室内规格相同的水池，建立了栉孔贝扇（Chlamys farreri）不同养殖密度单养、栉孔扇贝和海带（Laminaria japonica）混养、栉孔扇贝和海带、刺参（Apostichopus japonicus）多元化养殖等三种养殖模式，九个养殖系统和一个对照系统，实验中各池的温度、光照、盐度和换水量基本一致，定期测定实验池中颗粒有机碳（POC）、颗粒氮（PN）和水体及沉积物中营养盐的含量。实验结果表明：1 栉孔扇贝大量滤食水体中的颗粒物质，导致水体中颗粒物质浓度的降低，水体中POC和PN的现存量与栉孔扇贝的放养密度负相关，水体中颗粒物的缺乏会限制栉孔扇贝的生长，当POC、PN的现存量分别降低到0.09mg/L、0.015mg/L时，就会限制栉孔扇贝的生长。2 栉孔扇贝排泄代谢产物增加了水体中无机营养盐的浓度，栉孔扇贝排泄的氮以NH_4~+-N为主，占三氮的93.5%；海带可为栉孔扇贝生长提供一部分饵料。3 实验期间硅浓度低于或近于2umol/L，限制了硅藻的生长，实验后期水体中氮盐浓度降低，氮磷比小于10，可能限制了浮游植物的生长，减少了栉孔扇贝的饵料生物，从而抑制了栉孔扇贝的生长。4 在栉孔扇贝单养和贝藻参混养系列中，沉积物中有机物、有机碳、有机氮、有机磷及总磷的含量随栉孔扇贝放养密度的增大而减少。5 在贝藻混养系列中的栉孔扇贝生长好于单养系列，在贝藻参混养系列中的海带生长速度快于贝藻混养系列；单养和贝藻参混养模式中栉栉孔扇贝的日产量均以放养密度中等的（20个/m~2）养殖系统较高。海上调查部分：于1997年冬季、1998年春季和夏季，在烟台四十里湾海区进行了三次野外调查，分别在养殖海区和非养殖海区取得沉积物柱状样，测定沉积物中有机质和间隙水中无机营养盐的含量。实验结果表明：6 养殖区沉积物中有机质的含量大于非养殖区，平均高约22%。7 养殖海区沉积物间隙水中营养盐的浓度大于非养殖海区，其中养殖区NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P 的浓度分别高于非养殖区50%和200%-400%，NO_3~--N, NO_2~--N 的浓度差别不明显；沉积物间隙水中营养盐浓度冬季较小，而春夏季浓度较高；氮盐以NH_4~+-N 为主，占90%以上。8 养殖海区沉积物－海水界面间营养盐扩散通量大于非养殖海区，烟台四十里湾沉积物－海水界面间NH_4~+-N, PO_4~(3-)-P, NO_3~--N, NO_2~--N 冬、春、夏三季平均扩散通分别为249.99 umol/m~2/d、3.78 umol/m~2/d、5.24 umol/m~2/d、0.83mol/m~2/d。

三种海洋红藻和两株放线菌次级代谢产物研究

海洋是一个巨大的天然产物宝库，约占地球表面积70%的海洋蕴藏着80%的生物资源。由于海洋生态环境的特殊性，导致海洋生物能够产生大量结构独特多变和活性特殊多样的代谢产物。我国海域辽阔，海洋资源丰富，为寻找结构新颖、生理活性独特的先导化合物，加强对海洋资源的开发利用，本论文对中国沿海的三种海洋红藻和两株放线菌次生代谢产物以及生物活性进行研究，为新药研究与开发提供模式结构和药物前体。 对红藻似瘤凹顶藻Laurencia similis乙酸乙酯萃取物进行分离纯化，从中得到单体化合物35个，通过波谱学方法（IR、MS、NMR等）鉴定了他们的结构。分别为：2, 2, 5, 5, 6, 6-sixibromo-3, 3-bi-1H-indole (1)，3,5-dibromo- 1-methyl-indole (2)，3',5',6,6'-tetrabromo-2,4-dimmethyldiphenyl ether (3)，1,2,5- tribromo-3-bromoamino-7-bromomethylnaphthalene (4)，2,5,8-tribromo-3-bromo- amino-7-bromomethylnaphthalene (5)，2,5,6-tribromo-3-bromoamino-7-bromo- methylnaphthalene (6), 2,5,6,5',6'-pentabromo-3,4,3',4'-tetramethoxybenzophenone (7), (4E)-1-bromo-5-[(1'S*,3'R*)-3'-bromo-2',2'-dimethyl-6'-methylenecyclohexyl] -3-methylpent-4-ene-2,3-diol (8)，4-hydroxy-Palisadin C (9)，Isopalisol (10)，Luzonensol (11)，Palisadin B (12)，Aplysistatin (13)，Palisadin A (14)，5-Acetoxypalisadin B (15)，Aristolan-1(10)- en-9-ol (16)，Aristol-8-en-1-one (17)，Aristolan-9-en-1-one (18)，Aristolan-1(10)-en- 9-one (19)，Aristofone (20)，Aristolan-1(10)-8-diene (21)，Aristolan-1,9-diene (22)，10-Hydroxyaristolan-9-one (23)，7,11,15-trimethyl-3-methylene-hexadecan-1,2-diol (24)，3β-Hydroxyergosta- 5,24(28)-dien-7-one (25)，Isofucosterol (26)，β-sitosterol (27)，豆甾-4-烯-3α,6β-二醇 (28)，Cholesta-5-en-3β-ol (29)，Stigmasterol (30)，2,3,5,6-四溴-吲哚 (31)，2,3,6-tribromo-1H-indole (32)，3,5,6-tribromo-1-methylindole (33)，3,5,6-tribromo -1H-indole (34)，2,3,5-tribromo-1-methylindole (35)，其中化合物1-9为新化合物，化合物10-15、20和化合物24-30均为首次从该种海藻中得到。对新化合物1-9进行PTP1B酶抑制剂活性筛选，新化合物1、3、7显示强的PTP1B酶抑制活性。 对红藻齐藤凹顶藻Laurencia saitoi乙酸乙酯萃取物进行分离纯化，从中得到单体化合物11个，通过波谱学方法（IR、MS、NMR等）鉴定了他们的结构，分别为：2-hydroxyl-Luzofuranone (1)，2-hydroxyl-Luzofuranone B (2)，4-hydroxyl-Palisudin C (3)，2-bromo-γ-ionone (4)，Aplysistatin (5)，5-Acetoxypalisadin B (6)，Palisadin B (7)，Palisadin A (8)，Pacifigorgiol (9)，豆甾-4-烯-3α,6β-二醇 (10)，2, 3, 5, 6-四溴-吲哚 (11)，其中化合物1-4为新化合物，所有化合物均为首次从该种海藻中得到。通过MTT法对分离得到的新化合物1-4进行肿瘤细胞毒活性筛选，结果显示4个新化合物对所测肿瘤细胞株均无明显的活性。 对红藻瘤状软骨凹顶藻Chondrophycus papillous乙酸乙酯萃取物进行分离纯化，从中得到单体化合物5个，通过波谱学方法（MS、NMR等）鉴定了他们的结构，分别为邻苯二甲酸二丁酯 (1)，邻苯二甲酸二异辛酯 (2)，胆甾醇 (3)，3,7,11,15-tetramethyl-hexadec-2-en-1-ol (4)，4-羟基苯甲醛 (5)，所有化合物均为首次从该种海藻中得到。 对海洋放线菌M159乙酸乙酯萃取物进行分离纯化，从中得到单体化合物13个，通过波谱学方法（MS、NMR等）鉴定了他们的结构，分别为：5-(4',6'-dihydroxy-6-methyloctyl)furan-2(5H)-one (A)，phenethyl alcohol (1)，4-羟基苯甲醛(2)，anthranilic acid (3)，4-Hydroxy-3-methoxy- phenyl-propionic acid (4)，5-(6,7-dihydroxy-6-methyloctyl)furan-2(5H)-one (5)，p-Hydroxyphenylethyl alcohol (6)，3-Indoleacrylic acid (7)，Indol-3-carboxylic acid (8)，Adenine cordyceposide (9)，腺嘌呤核苷(10)，尿嘧啶核苷(11)，Thymidine (12)，其中化合物A为新化合物。所有化合物均为首次从该株放线菌中得到。 对海洋放线菌L211乙酸乙酯萃取物进行分离纯化，从中得到单体化合物15个，通过波谱学方法（MS、NMR等）鉴定了7个结构，分别为：spatozoate (1)，anthranilic acid (2)，3-Indolylethanol (3)，1-Acetyl-β-carbolin (4)，p-Hydroxyphen- ylethyl alcohol (5)，Indole-3-acetic acid (6)，Indol-3-carboxylic acid (7)，所有化合物均为首次从该株放线菌中得到。

Growth of eight Pacific abalone families at three temperatures

Growth rates, measured as shell length and body weight daily growth, were studied in the eight families of Pacific abalone, Haliotis discus hannai Ino, reared at 12, 16 and 20 degrees C for 40 d respectively. The results show that J(1)Rh family grew the best at 12 degrees C, with growth rates of (32.88 +/- 4.66) mu m/d and (5.24 +/- 1.84) mg/d. C(1)Jm family had the highest growth rates of (58.00 +/- 2.00) mu m/d and (9.71 +/- 1.21) mg/d at 16 degrees C. J(1)Jm family ranked the first at 20 degrees C, with growth rates of (66.00 +/- 1.76) mu m/d and (10.99 +/- 0.34) mg/d. RjRh family had the slowest growth rates at all three temperatures. Shell length growth rates were 18.25, 33.00 and 43.13 mu m/d respectively, while body weight growth rates were 2.47, 2.56 and 4.75 mg/d respectively. Both temperature and family had significant effect on growth rates (P<0.05). At 16 and 20 degrees C, maternal effects on growth rates were not significant (P>0.05), but paternal effects on growth rates were significant (P<0.05). Results of this study indicate genetic difference among the families and importance of selecting male breeders in the commercial hatchery.

The inhibition of mild steel corrosion in 1 M hydrochloric acid solutions by triazole derivative

The title compound 1-(4,5-dihydro-3-phenylpyridine-1-yl)-2-(1H-1,2,4-triazole-1-yl)ethyl ketone (DTE) was synthesized and its inhibiting action on the corrosion of mild steel in 1 M hydrochloric acid solutions was investigated by means of weight loss, potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning electronic microscope (SEM). Results obtained revealed that DIE performed excellently as a corrosion inhibitor for mild steel in 1 M hydrochloric acid media and its efficiency attains more than 90.9% at 1.0 x 10(-3) M at 298 K. Polarization curves indicated that the inhibitor behave mainly as mixed-type inhibitor. EIS showed that the charge transfer controls the corrosion process in the uninhibited and inhibited solutions. Adsorption of the inhibitor on the mild steel surface followed Langmuir adsorption isotherm. And the values of the free energy of adsorption Delta G(ads) indicated that the adsorption of DTE molecule was a spontaneous process and was typical of chemisorption. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Synthesis and. crystal structure of N '-(4-fluorobenzylidene)-2-(1H-1,2,4-triazole-1-yl) acetohydrazide

N'-(4-fluorobenzylidene)-2-(1H-1 2,4-triazole-1-yl) acetohydrazide was synthesized by the reaction of 4-fluorobenzaldehyde with 2-(1H-1 2,4-triazole-1-yl) acetohydrazide. The structure was confirmed via elemental analysis, MS, H-1 NMR, IR, and X-ray diffraction. It crystallized in a monoclinic system with space group P2 (1) a = 0.4905 (1) nm, b = 0.8160 (2) nm, c = 1.4105 (3) nm, beta = 93.33 (3)degrees, Z = 2, V = 0.5636 (2) nm(3), D-c = 1.457 Mg/m(3), mu = 0.112 mm(-1), F(000) = 256, and final R-1 = 0.0685. Several intermolecular hydrogen-bond interactions existed in the crystal structure, facilitating the stabilization of the compound.

D型肉毒杀鼠素防治高原鼠兔灭效试验

针对江河源退化草地治理与示范项目要求，在果洛州玛沁县大武乡格多牧委会人工和半人工草场上，使用D型肉毒杀鼠素对高原鼠兔Ochotona curzoniae进行现场药效试验和大面积灭鼠。结果表明，0．1％和0.2％D型内毒杀鼠素毒饵时鼠兔具有良好的灭杀效果，且不污染环境，无二次中毒，对保护鼠粪天敌，维持生态平衡，控制害鼠种群数量回升，减少扩散，使治理后的草场植被再次免遭破坏等方面均具良好作用．

毛细管电泳法分析唐古特白刺种子中两种生物碱

利用毛细管电泳法分离测定唐古特白刺种子中的尿囊素和吲哚生物碱1-methyl-1，2，3，4-tetrahydro-β-earboline-3-carboxylic acid（MTCCA），所用毛细管规格为48，5cm×50μm i．d．，DAD检测波长220nm，最佳分离条件：电压19kV，分离温度25℃，背景电解质为含有32mmol／LSDS，体积分数10．0％乙腈的32mmol／L硼酸溶液，pH10．0。MTCCA与尿囊素分别在350．0～11.0μg／mL和112．5～3．5μg／mL质量浓度范围内与电泳峰面积呈现良好线性关系，检出限分别为5．0μg/mL和2.5μg／mL。对标准品进行6次测定，迁移时间的RSD为1.1％和1．4％，峰面积的RSD为2.3％和0.82％。

两种雀形目鸟类孵化行为对子代质量的影响

对高寒草甸地面营巢的小云雀（Alauda gulgula）和灌丛筑巢的黄嘴朱顶雀（Acanthis flavirostris）繁殖方式的研究表明：①小云雀孵化异步性较弱（1 d）；平均卵重与产卵顺序不显著相关，但最后1枚卵最重；出壳顺序与雏鸟生长率极显著正相关（P < 0.05）；出壳顺序对幼鸟的雏期和离巢体重无显著影响（P > 0.05）。②黄嘴朱顶雀孵化异步性较强（2～3）；平均卵重与产卵顺序显著正相关（P < 0.05），最后1枚卵最重，第1枚次之；出守则顺序对雏鸟生长率、雏期和离巢体重均无显著影响（P > 0.05）。结果分析表明，2种雀形目鸟类都选择了异步孵化和加强窜雏数对策的繁殖模式。

Separation and determination of flavone and xanthone glycosides in Tibetan folk medicinal species Swertia mussotii and S-franchetiana by capillary electrophoresis

The contents of five pharmacologically active flavone and xanthone glycosides, namely, swertianolin, swertisin, isoorientin, mangiferin, and 7-O-[alpha-L-rhamnopyranosyl-(1 -> 2)-beta-D-xylopyranosyl]-1,8-dihydroxy-3-methoxyxanthone, extracted from Tibetan folk medicinal species Swertia mussotii and S. franchetiana were determined by capillary electrophoresis with diode-array detection. The separation of five components has been optimized with a capillary column with a total length of 48.5 cm and effective length of 40 cm (50 mu m i.d). The influence of the running buffer, the sodium dodecyl sulfonate (SDS) concentration, organic modifier, etc. on the resolution was evaluated. The background electrolyte contained 30 mM borate buffer, 28 mM SDS, 1.0% (v/v) acetonitrile, and was adjusted to pH 9.0 with 0.1 M NaOH. A good baseline resolution was obtained for the separation of five components within 5 min with the working voltage of 24 kV and a column temperature of 25 degrees C. The established method was rapid and reproducible for the separation and determination of five flavone and xanthone glycosides from the extracts of S. mussotii and franchetiana plant samples.

有缆水下机器人主动升沉补偿技术研究

随着水下机器人技术的不断进步，水下机器人的作业范围和作业深度不断增加，深海水下机器人在深海领域有着其他手段无法比拟的优势。在深海区域，海面的海况条件相对比较恶劣，支持母船受风、浪、涌、流影响而产生较大幅度的升沉运动对有缆水下机器人正常作业和收放操作有较大的影响，水下机器人中继器的升沉运动甚至可以造成系缆的损坏而使机器人本体丢失。如何提高水下机器人在相对恶劣海况条件下的安全性能、特别是水下机器人与中继器安全的释放与回收成为当前深海有缆水下机器人开发所需要面临的一个重要问题。有缆水下机器人主动升沉补偿技术的研究，对于提高水下机器人在相对恶劣海况条件下的安全作业和收放具有重要的意义，对提高水下机器人抵御恶劣海况的能力具有重要的作用。 本文结合中国科学院沈阳自动化研究所研制的作业型遥控潜水器（ROV）在4级海况条件下安全作业和收放的实际需求以及“十五”期间国家863计划专题项目“基于母船升沉预测的深海装备主动升沉补偿测控单元的研究开发”的要求，开展有缆水下机器人主动升沉补偿技术研究，降低相对恶劣海况条件下母船升沉运动对水下机器人中继器的干扰，保证水下机器人与中继器安全的释放与回收。重点研究母船升沉运动的测量方法；研究以液压绞车为动力机构的主动升沉补偿控制方法；研究母船与水下机器人中继器升沉运动预报方法；研究母船、铠缆、水下机器人及中继器系统的有限元建模与运动分析方法。本文的主要研究内容如下： （1）研究海况条件、船舶尺寸与母船升沉运动之间的关系，分析在4级海况条件下作业型ROV母船升沉运动幅值和频率的分布范围和规律。利用惯性测量传感器测量母船升沉运动加速度值，通过积分和数字高通滤波处理得到母船升沉速度或位移信号。研究升沉运动测量误差来源，设计升沉运动自适应滤波器。 （2）以有缆水下机器人液压收放绞车为动力机构，开展基于常规液压收放绞车的主动升沉补偿控制方法研究。针对液压收放绞车的功率无法满足主动升沉补偿闭环控制的要求，研究在欠功率条件下液压绞车主动升沉补偿前馈控制策略，利用控制预值消除不对称负载作用时出现的液压绞车运动偏移。控制算法简单可靠，便于工程实现。 （3）针对液压绞车大负载、大惯量且系统参数时变、非线性等特征，研究液压绞车主动升沉补偿预测控制策略，通过水下机器人主动升沉补偿预测控制仿真实验分析液压绞车主动升沉补偿预测控制的补偿效率。 （4）研究母船与水下机器人中继器升沉运动预报方法。利用AR模型以及母船升沉运动历史数据，实现对母船未来极短时间内的运动预报，为液压绞车预测控制算法的应用提供参考轨迹。研究基于ARMA模型以及母船和水下机器人中继器升沉运动历史数据的水下机器人中继器升沉运动预报方法。 （5）通过升沉运动测量实验分析升沉运动测量模块的可靠性和测量精度的影响因素。利用模拟液压绞车主动升沉补偿实验验证常规液压绞车主动升沉补偿前馈控制的效率。并利用作业型ROV收放系统的实际液压绞车进行主动升沉补偿实验。结合模拟液压绞车与作业型ROV液压绞车主动升沉补偿实验的实验结果，分析4级海况条件下液压绞车主动升沉补偿控制效率。 （6）利用有限元理论建立母船、铠缆、水下机器人及中继器的有限元集中质量模型，通过数值方法求解有限元方程，得到母船与水下机器人中继器之间的运动耦合关系，仿真分析在液压绞车主动升沉补偿控制状态下水下机器人中继器升沉运动规律及铠缆张力变化规律。

四功能水下电动机械手设计与控制研究

随着人类对海洋开发和利用的不断增加，自治水下机器人（AUV）作为一种能够完成水下作业任务的重要工具，对其的研究受到国内外研究机构的广泛重视。特别是近十年来，由于水下机器人总体技术水平的提高，利用自治水下机器人进行海洋作业逐渐受到人们的重视。作业型自治水下机器人是为了满足当前海洋领域的需求而提出的一种大深度、大范围潜航并能够自主完成水下科学考察和作业的水下机器人系统，是目前水下机器人的一个发展趋势。 本论文以国家“十一五”863课题“自治水下机器人－机械手系统协调控制关键技术”为背景，针对水下电动机械手的关键技术进行了研究，论文的主要工作有： (1)根据自治水下机器人载体特点，自主设计出适合于载体搭载的四功能水下电动机械手。完成了机械手各关节模块的结构设计，驱动方式和传动方式的选择以及密封件和零件材料的选择。该机械手实现了紧凑与轻量化和关节模块化设计，具有可充油和内部走线功能。 (2)采用Denavit-Hartenberg方法设定了机械手的杆件坐标系，通过相邻连杆齐次变换矩阵建立了机械手运动学模型，推导出机械手的运动学方程；通过牛顿－欧拉方程算法推导出机械手动力学方程。借助单摆动杆水动力方程，推导出本论文机械手的水动力力矩，建立了考虑水动力力矩的机械手动力学方程。 (3)研究了基于PD控制的N关节机器人轨迹跟踪算法的应用问题，仿真实现了该控制算法在本论文机械手位置跟踪控制中的应用。 (4)以搭建的UVMS为对象，推导出其运动学模型，建立了系统仿真模型。针对系统运动学冗余的特点，以机械手末端位置控制为前提，结合加权伪逆矩阵法，基于速度运动学对系统关节限位运动规划即系统逆运动学求解问题进行了研究，仿真证明了运动规划算法的有效性。 关键词：水下机器人；水下电动机械手；自治水下机器人－机械手系统；动力学；运动规划

空间目标深度获取系统：“终点弹道炸点测量系统”方案设计

如何快速可靠地获取空间目标深度信息是计算机视觉领域中的一个关键问题。本文主要论述了利用立体视觉原理快速精确获取空间目标深度信息的方法。本系统是为测量落在多合相机有效视场内的炸点深度信息而设计的。其首先对各相机抽取出的特征点进行快速匹配处理，找到所有匹配点对；然后再利用已找到的匹配点对来恢复该空间目标的深度信息。系统所使用的特征点快速匹配算法是作者提出的一种新的算法，具有很好的效果，且对应用范围没有特殊要求，并给出了仿真结果。作者所做工作大致分成下面几部份：1、提出了一种基于熵算子的目标特征提取的平滑滤波器参数的自适应选取方法，即让计算机根据输入图象固有特性自动选择其平滑滤波器的参数，摆脱人为因素的影响，并给出了实例。2、提出了一种基子图象特征点的尘标约束的特征点快速匹配算法，该算法既保留了epipolar线约束快速匹配的优点，又解决了实际测量中epipolar无法解决的问题。这对于从硬件上实现本系统在理论上提供了可能。同时给出了由多相机特征点对来恢复该空间目标点深度信息的公式。3、对上述结果进行了误差分析，指出影响结果精度的主要因素，对提交实际测量精度提供了理论依据，并给出了仿真结果。4、为摄象机建立了成象几何模型，并对摄象机内部永外部参数进行了标定处理，介绍了一种简单快速标定摄象机内部和外部参数的方法。