DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 讨论 4.1. 外壁破裂在小孢子发育中的作用 小孢子外壁通常具有如下作用：1) 外壁的弹性对细胞具有一定的束缚作用；2) 外壁的隔离减少与外界交流的表面积；3) 外壁提供一些活性因子对细胞代谢产生影响 [ 4 ] [ 6 ] 。而外壁的破裂则可能改变了：1) 细胞各个部位承受的机械压力；2) 细胞各个部位与外界接触和交流的程度；3) 表面活性因子的分布。这样，破裂的外壁就作为一种不均一的环境信号因子，决定胚胎发生过程中细胞的定向扩展和极性轴的排列。同时，裂外壁小孢子与具完整外壁小孢子胚胎发生不同，具完整外壁小孢子胚胎发生只有均等分裂，不产生具胚柄的胚，而裂外壁小孢子的分裂模式可以为均等，也可以为不均等两种，大部分裂外壁小孢子所形成的胚能形成与合子胚类似的胚柄结构。 图1. 裂外壁小孢子的超微结构观察 图2. 发生一次分裂的裂外壁小孢子的超微结构观察 图3. 发生几次分裂的裂外壁小孢子的超微结构观察 图4. 裂外壁小孢子，示复淀粉粒。N：细胞核，S：淀粉粒，Os：复淀粉粒，V：液泡。Bar = 0.5 μm 裂外壁小孢子胚状体轴向的排列以及取向都与破裂的外壁有关。先前的研究表明，小孢子外壁的破裂诱导了细胞极性的产生 [ 2 ] ，这种极性可能决定了胚胎发育的轴向的确定以及细胞命运的抉择。但是，极性的产生与细胞分裂面的排列是解偶联的，细胞分裂面总是与外壁的断裂面平行或重合，推测可能与外壁的机械压力有关。尽管裂外壁小孢子第一次分裂之后在发育过程中分裂方向存在多样性，无论是均等分裂还是不均等分裂，外壁破裂所诱导的极性必然不均等地分布在两个子细胞中。这也可能决定了两个子细胞不同发育命运的物质基础。 4.2. 淀粉粒与裂外壁小孢子胚胎发生 淀粉粒的积累可能是小孢子胚、体细胞胚早期发育的重要标志 [ 7 ] ，研究者发现，油菜小孢子在培养2~3 d后，胚性细胞中积累大量淀粉，并随细胞分裂，淀粉的含量有明显变化。Zaki [ 8 ] 认为，富含多糖的培养基可能刺激细胞合成淀粉。淀粉在细胞分裂和分化中起着重要作用。Thorpe等 [ 9 ] 提出，淀粉作为能量有许多优点，一方面，多糖水解后可以得到大量ATP的合成底物；另一方面，葡萄糖经糖酵解和TCA循环可得到大量ATP。此外，淀粉在调节细胞渗透势方面也具有一定作用。 崔凯荣等 [ 10 ] 认为细胞中淀粉和多糖类化合物的积累发生在重要的发育转折时期，为新的发育阶段提供能源。在烟草 [ 10 ] 、小麦 [ 11 ] 、棉花 [ 12 ] 等植物体细胞胚胎发育早期或发育过程中都出现淀粉大量积累。Huang [ 13 ] 曾报道，在烟草、芍药等植物的花药培养过程中，小孢子分裂发生于充满淀粉的细胞。可见，淀粉的积累有可能是小孢子发育途径转换和启动胚胎发育的重要指征。 淀粉粒的分布还可能与胚胎轴向的建立有关。正常发育的胚胎中，淀粉的积累和分布具有极性特征。Indrianto等 [ 14 ] 和Hause等 [ 4 ] 发现，在分裂多次的小孢子中，淀粉粒极性分布于破裂的外壁所依附的原胚团一侧，他们推测，这种现象可能与根的向地性形成有关。对于水稻和台湾芦竹的研究也表明，淀粉粒从胚胎的基部开始积累 [ 15 ] [ 16 ] ，这也表明淀粉粒分布的位点标记了发育轴向。尽管如此，关于淀粉粒大量出现的机理，是否确实在胚胎发生过程中发挥作用、如何起作用，仍需进一步研究。
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user: 摘 要 2012~2015期间，在云南西双版纳和元江那唐山南亚热带高档油料植物试验基地，我们开展了皱叶黑膏桐与美藤果(Inca Peanut)伴生种植的试验。本项试验的目旨在利用膏桐活体根系释放的挥发性化感物质对实验区土壤有害生物进行实时生物防控，以保证美藤果植株健康地生长、开花和结果，实现美藤果引种开发的优质高产。试验结果表明，采用皱叶黑膏桐伴生种植以后，在美藤果种植试验区内线虫、白蚁和病原微生物的危害已明显低于美藤果单一种植区。与此同时在伴生种植区内，美藤果植株生长速率、分枝数量、开花结果物候，雌花比例、坐果率等指标，也得到了明显提高。 关键词 :皱叶黑膏桐，美藤果，伴生种植，生物控制，南亚热带
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user: 1. 引言 美藤果是我国近期从南美洲引进的、具有高档油料开发价值的重要经济植物，目前在云南及其邻近国家(老挝、泰国、缅甸)已推广种植近10万亩 [ 1 ] - [ 3 ] 。美藤果在我国西南干热河谷引种和推广，可发挥其对生态修复和生物产业开发双重功能。利用西部热区充足的山地资源，开发颇具特色美藤果油料，对满足我国食用植物油的需求具有十分重要的意义 [ 4 ] 。 美藤果(Plukenetia volubilis L.)，又称星油藤、南美油藤、印加花生(Inca Peanut)或印奇果(Sacha Inchi)，隶属于大戟科(Euphorbiaceae)。从秘鲁和巴西引入的美藤果，在云南的西双版纳和红河上游干热河谷地区的引种试验已获得成功。美藤果原产南美洲亚马逊河流域雨林，当地原住民食用该植物油已有上千年的历史。美藤果油富含ω-3、ω-6、ω-9等多不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸的含量达92%以上，对人体具有良好的营养价值，可用于食品、保健品、药品、化妆品等，且具有预防心血管疾病、保养皮肤等功效。 目前，对美藤果引种和开发最具挑战性的问题是病虫害，尤其是线虫、白蚁的危害 [ 5 ] 。对此，尽管已引起美藤果开发地区和相关研究机构的注意，但是采用传统防治措施所取得的效果尚不尽如人意。本项目研究，从生物物种之间相生相克的原理出发 [ 6 ] - [ 9 ] ，利用先前膏桐新品种化感效应的研究成果 [ 10 ] - [ 19 ] ，采用建立膏桐新品种皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植模式，以美藤果单一种植作为参照。其目的是利用膏桐活体根系生长中不断释放的挥发性化感物质对实验区土壤可能出现的线虫、白蚁和病原微生物进行实时防控，促进美藤果植株健康地生长、开花和结果，在美藤果引种开发中实现优质高产。
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user: 2. 材料和方法 2.1. 试验区概况 皱叶黑膏桐与美藤果种植伴生种植试验在中国科学院西双版纳热带植物园内进行。该植物园，距离云南西双版纳傣族自治州府所在地景洪市有96 km，距勐腊县城有100 km，东经101˚25'，北纬21˚41'，占地面积为11.25 km 2 。试验地地处北回归线以南，海拔500~700 m，属于澜沧江(湄公河上游)水系，属北热带季风气候。1992~2003年间多年平均年均温21.4℃，降雨量为1555.1 mm。其中干季(11~4月)、雨季(5~10月)分别占全年降雨量的15.8%和84.2% [ 20 ] 。其特点是热量丰富，夏无酷热，冬无严寒，降水充沛，旱雨两季分明。土壤类型属于砖红壤性红壤。 2.2. 皱叶黑膏桐伴生美藤果种植模式的建立 供试植物苗木培育：在6、7月份皱叶黑膏桐和美藤果的果实集中成熟时期，分别采集成熟果实、剥离种子晾干；8、9月份培育营养袋苗，塑料袋大小为10 × 12 cm；10月末或11月初，幼苗株高15~20 cm时，即可出圃定植。 皱叶黑膏桐的特性：皱叶黑膏桐是作者利用在云南境内红河沿岸发现的膏桐突变体定向培育而成的膏桐新品种，已在云南省园艺植物新品种注册登记办公室注册，且获得了云南省林木品种审定部门颁发的良种证 [ 21 ] [ 22 ] 。在形态特征和遗传性状上，皱叶黑膏桐与地方品种鲜明的对照，有演化为新变种或独立物种的趋势。其特点是树冠稀疏、枝柔软，叶上表面黑绿色、叶脉凹陷、叶肉凸起，叶下表面翠绿色、叶肉凹陷、叶脉隆起。 皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植：实验设计为种植穴(塘)株行距3 × 3 m，即每亩约75穴(塘)；种植穴(塘)设计为长方形(长 × 宽 × 深 = 50 × 30 × 30 cm)；倆测试植物被纵向安排在种植穴的两端，使二者在幼龄生长期既都有扩展的空间，同时又要使伴生植物皱叶黑膏桐根系释放挥发性化感物质能够辐射被保护植物美藤果根系生长的土壤范围；植株定植的时间宜选在大雨过后2~3天之内；定植以后种植行(带)间，可考虑用黑色不透光除草地膜覆盖，兼顾除草和保水两种功能。与此同时，应以同样的技术标准，采用美藤果(Plukenetia volubilis cv. peruvian， PVP)实生苗建立了一个单一种种植试验区，以供对照。 2.3. 皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植生物防控效果检测 本实验检测主要放在两个方面。即，一是与美藤果单一种植相比较，伴生种植区美藤果植株病死率的变化；二是伴生种植中，美藤果植株生长速率、开花结果物候期、雌花比例和坐果率等生物学特性的变化。 美藤果植株病死率的观察，首先划定观察样区，每个样区面积为20 × 20 m (400 m 2 )，共计3个重复；美藤果单一种植设1个样区，作为对照。划定样区后，每隔3个月调查1次，每年调查4次。调查内容包括各个样区定植美藤果植株的数量，不同时期因病虫等有害生物侵害而凋萎和枯死的植株数量及其它们各自所占的比率。 伴生种植美藤果生物学特性变化的观察，内容包括美藤果藤条分枝数量及各分枝伸长的长度，不同分枝层次上单位藤条长度(50 cm)上叶片、花序、雌花和坐果的数量。植株、花器和果实表型特征的观测方法以目测法为主，辅以直尺、游标卡尺和卷尺等工具测量。 2.4. 数据分析 以上美藤果观测数据分别进行汇总后，采用IBM SPSS Statistic 19.0和EXCEL软件进行以下处理： 1) 用方差分析检验各性状的差异显著性，以进行Tukey HSD多重比较； 2) 做性状间的相关分析，明确各性状间的相互关系。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 伴生种植提高美藤果植株存活率 皱叶黑膏桐伴生种植与美藤果单一种植，美藤果植株存活率的调查见表1。调查结果(表1)表明，皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植后，美藤果植株存活率被显著提高，平均存活率在88.3%~93.3%之间，而单一种植区美藤果植株存活率仅为33.3%。 另据观察(见图1)，皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植，美藤果植株保持了旺盛的生长态势(图1)和(图2)，而单一种植区美藤果植株易被病、虫侵害，常常在生长期枯萎和死亡(图2)。 3.2. 伴生种植促进美藤果植株生长、开花和坐果 皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植中，美藤果植株生长、开花和坐果的观察见图2和表2。由图2可见，同期(2015年11月10日)定植的，采用不同方式配置的美藤果植株，在其生长和发育态势上大相径庭差异十分明显。 统计结果(表2)表明，皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植，对美藤果植株生长、开花坐果有明显的促进作用。与美藤果单一种植比较，植株分枝数达16~20，是单一种植植株(分枝数6)的2.5倍；单位藤条长度(50 cm)叶片数平均为13.0，是单一种植(8.3)的1.5倍。 此外，花序数和坐果率(幼年期)也有明显改善，投产期干果数和籽实产量亦有明显提高。调查(表2)表明，在皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植，美藤果植株的结果量(126~226个/株)明显高于单一种植的(35个/株)；籽实产量在517.1~927.5克/株(平均723.7克/株)，是单一种植(143.6克/株)的5.0倍。 3.3. 皱叶黑伴生种植的生物防控效应 之所以选择皱叶黑膏桐与美藤果种植，来防控目前正在推广种植的美藤果病虫害，一个重要的依据就是皱叶黑膏桐植株根系生长中可持续地释放挥发性的化感物质。关于膏桐化感物质，在膏桐属内膏桐(Jatropha curcas) [ 12 ] [ 14 ] 、藤蔓膏桐(Jatropha ribifolia) [ 13 ] 和厚叶膏桐(Jatropha elliptica) [ 15 ] 物种中已有报道。在它们的根生长中释放的挥发性成分主要是麻疯树酮(Curcasenone A~E)和𝛽-蒎烯(𝛽-pinene 9.16%)，𝛽-vatirene (8.34%)，𝛼-古芸烯(𝛼-gurjunene， 6.98%)，𝛼-蒎烯(𝛼-pinene， 6.35%)，樟脑(camphene， 4.34%)，三环烯(tricyclene， 3.79%)等萜烯类。 2012年10月，对我们培育的膏桐新品种——皱叶黑膏桐根系挥发性成分，通过实地采样送昆明植物研究所进行了分析，发现皱叶黑膏桐根系挥发性化合物种类与文献报道的其他麻疯树物种有很大的相似性。其中文献中那些具有化感活性的成分，如麻疯树酮、𝛼-蒎烯、樟脑、三环烯等萜烯类，在皱叶黑膏桐根系挥发性成分中也有分布，而且在所分离鉴定的31个成分中还出现了10个新的成分 [ 11 ] 。 根据皱叶黑膏桐根挥发性成分的分析结果，我们推测皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植，之所以能促进美藤果植株生长、开花坐果，其原因在于伴生植物皱叶黑膏桐根系生长中可不断释放挥发性的化感物质，消除或驱避美藤果根际土壤中可能出现的病虫侵害，改善了美藤果植株的生存环境，因而可促其健康迅速地生长，多开花坐果，进而实现优质高产。 Table 1 Comparison in survival rate or/and death rate of Inca peanut plants between collocated planting and monoplantin No 定植数 Planting plants (n) 存活数 living plants (n) 保存率 Survival rate (%) 死亡数 Death plants (n) 死亡率 Mortality (%) A 60 53 88.3 7 11.7 B 60 56 93.3 4 6.7 C 60 56 93.3 4 6.7 CK 60 20 33.3 40 66.7 表1. 伴生种植与单一种植美藤果植株保存率的比较 图1. 对皱叶黑膏桐与美藤果伴生种植中不同植株生长的观察。(A) 显示伴生植物皱叶黑膏桐特点；(B) 显示美藤果单一种植植株生长态势 图2. 伴生种植与单一种植美藤果植株生长发育比较。(A) 显示皱叶黑膏桐伴生种植情况；(B) 显示美藤果单一种植植株枯死的情况 Table 2 Effects of associated wrinkled-leaf jatropha (Jatropha nigroviensrugosus CY Yang) on growth， flowering and fruiting of Inca peanut (Plukenetia volubilis L. No 植株数 PN (n) 分枝数 BN (n) 叶片数 LN (n) 花序数 IN (n) 坐果数 FN (n) 干果数 DF (n plant −1 ) 籽实重 SW (g plant −1 ) A 16 20 18.19 ± 6.61 10.00 ± 2.78 2.88 ± 1.36 177 726.4 B 16 18 8.56 ± 1.09 7.00 ± 1.75 2.63 ± 1.41 226 927.5 C 16 16 12.31 ± 4.03 8.81 ± 2.79 1.63 ± 1.20 126 517.1 CK 16 6 8.31 ± 2.21 2.50 ± 1.79 0.00 35 143.6 表2. 皱叶膏桐伴生种植对美藤果生长、开花和结果的影响 Note: PN—plant number; BN—branching number; LN—leaf number; IN—inflorescence number; FN—fruiting number; DF—dried-fruit number; SW—seeds weight
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user: 4. 结论 采用皱叶黑膏桐伴生种植，在显著降低美藤果植株凋萎枯死的比率的同时，改善了美藤果植株生长环境，并使其获得较高的生长速率、较多的分枝和雌花数量，多结果产籽。这对于处于方兴未艾的美藤果引种和产业发展具有重要意义。 作为一项有害生物防控措施，皱叶膏桐半生种植优点就在于其根系生长中可不断释放挥发性化感物质，对与之伴生的美藤果根系扩展生长土壤中有害昆虫和微生物实时进行触杀和驱避，因而可以健康地生长、开花和坐果，实现优质高产。而时下常用的病虫害措施则只能有限时间或次数的防控，即便如此防控，其效果也不尽如人意。近期的研究表明，皱叶黑膏桐根系挥发性成分 [ 11 ] 与先期报道的膏桐根系的 [ 12 ] [ 13 ] 十分相似。它的根在生长中释放的挥发性成分主要是麻疯树酮(Curcasenone A~E) [ 11 ] - [ 13 ] 和𝛽-蒎烯(𝛽-pinene 9.16%)，𝛽-vatirene (8.34%)，𝛼-古芸烯(𝛼-gurjunene， 6.98%)，𝛼-蒎烯(𝛼-pinene， 6.35%)，樟脑(camphene， 4.34%)，三环烯(tricyclene， 3.79%)等萜烯类 [ 13 ] 。这些成分大多已被证实具有较强的生物活性，麻疯树酮类主要展现杀虫活性 [ 15 ] [ 16 ] ，萜烯类主要展现抗菌活性 [ 17 ] - [ 19 ] 。
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user: 摘 要 目的：观察盐酸戊乙奎醚(长托宁)与阿托品联用救治急危重症AOPP的临床疗效。方法：回顾性分析本院2012年1月至2015年10月急救中心收治的180例危重度AOPP患者的临床资料。观察组选用阿托品快速达化后续以长托宁维持体内抗胆碱药物浓度，对照组单用长托宁，两组均辅以氯磷定注射液及快速清除毒物等一系列救治措施，每组90例。分析各组阿托品化时间、胆碱酯酶(ChE)活性恢复达70%的时间、并发症发生率、住院费用、治愈率等指标。结果：观察组阿托品化时间(26.1 ± 14.7) min，ChE活性恢复70%时间为(4.0 ± 1.1) d，并发症发生率(1.11 (1))，平均住院日(5 ± 1.2) d，住院费用(6268 ± 238)元，治愈率(100.00 (90))；对照组阿托品化时间(43.7 ± 21.8) min，ChE活性恢复70%时间为(6.0 ± 2.3) d，并发症发生率(6.67 (6))，平均住院日(9 ± 1.5) d，住院费用(7921 ± 230)元，治愈率(96.67 (87))。观察组与对照组之间的观察指标均差异具有统计学意义(P < 0.01)。结论：长托宁与阿托品联用救治急危重症AOPP较长托宁达化时间短，胆碱酯酶不易老化，用药剂量少，药效持续时间长，疗效显著，并发症发生率低，显著提高AOPP患者救治成功率，安全可靠。 关键词 :长托宁，阿托品，急性口服有机磷农药中毒(AOPP)
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user: 1. 引言 急性有机磷农药中毒(AOPP)是基层急诊科常见病，尤以农业城市为显，病情变化凶险，若抢救不及时或措施不得当就会出现多种并发症甚至危及患者生命，其致死率占急诊中毒死亡者的83.63% [ 1 ] 。临床上抗胆碱药物分为周围作用较强的阿托品与中枢性的长托宁(盐酸戊乙奎醚)，如果单用阿托品或长托宁救治危重度AOPP时，存在阿托品剂量个体化 [ 2 ] 或耐药现象 [ 3 ] ；如果单用长托宁对急性肺水肿、循环衰竭者显效速度不及阿托品，药费过高，部分患者经济难以承受等等。因此，鉴于两药联用的协同互补特点，我科将长托宁与阿托品联用和单用长托宁与氯磷定注射液规范联合解毒，在抢救危重度AOPP的临床疗效，医药费用等指标进行了回顾性分析，结果显示：联合应用可减少两种药物剂量，降低毒副反应，节约医药成本，提高救治成功率，较单用长托宁显著降低例均住院费与病死率。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 研究对象 2011年1月至2014年10月我院急救中心收治180例AOPP患者，其中女性108例，男性72例，年龄在14~72岁，平均年龄(42 ± 1.75)。中毒药物有：3911 (甲拌磷)、乐果、氧化乐果、敌敌畏、敌百虫、甲基对硫磷、草甘膦、甲基乙异柳磷、毒死蜱等。符合急性危重度诊断标准：血胆碱酯酶活力降低 < 30%。上述患者的临床资料均经统计学处理，观察组与对照组比较差异无统计学意义(P > 0.05)。 2.2. 研究方法 随机将180例患者按长托宁序贯阿托品与单用长托宁分为观察组与对照组，每组90例；观察两组达化时间、胆碱酯酶恢复70%的时间、并发症、医疗成本、治愈与死亡率等指标。 2.3. 仪器与方法 2.3.1. 治疗仪器 选用珠海健帆生物科技股份有限公司的JF-800A血液灌流机，灌流器选用珠海健帆生物科技股份有限公司的HA-330，微量注射泵采用WZ-50C6型，浙江浙大医学仪器有限公司。 2.3.2. 治疗方法 两组均采用抗胆碱药物与复能剂联合解毒，观察组选用阿托品快速达化与氯解磷定解毒，依患者临床表现、血胆碱酯酶活性、个体耐药性选择反复给药剂量，使患者皮肤干燥、口干、心率100次/分左右、体温37.5℃左右，逐渐减少阿托品剂量序贯小剂量长托宁维持阿托品化表现；对照组选用长托宁达化后减量维持阿托品化表现。两组患者均辅以洗胃、胃肠减压、导泻、利尿、血液灌流等清除体内毒物的措施。待临床症状消失、胆碱酯酶活性达70%以上停药观察，24小时以上无明显中毒症状或全血胆碱酯酶仍保持在正常值的70%以上，可出院。见表1。 2.3.3. 观察指标 阿托品化时间，ChE恢复70%时间，并发症发生率，平均住院日，平均住院费用，治愈率，死亡率。 2.3.4. 有效标准 阿托品化，全血胆碱酯酶活性上升或恢复，呼吸循环衰竭纠正。 2.4. 数据处理和统计分析 将收集数据采用SPSS 13.0软件进行统计分析，数据均采用均数 ± 标准差( )表示，计量资料及组内比较采用t检验，计数资料及组间比较采用χ 2 检验，以P < 0.05为有统计学意义。
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user: 3. 结果 对照组并发呼吸衰竭2例、肺水肿1例，死亡3例，药物起效不如观察组，医疗费用高；观察组除1例贲门癌术后中毒患者出现中间综合症，经机械通气、成分输血、血浆输注等辅助措施已治愈外，其余病例无并发症发生；阿托品达化迅速，血胆碱酯酶不易老化，ChE恢复70%时间短，住院时间短，医疗费用低。两组对比：观察组较对照组病死率低，抗胆碱药物剂量少，疗效高，无阿托品耐药，并发症相对低，胆碱酯酶复活快，住院时间短。治疗组与对照组的差异均有统计学意义P < 0.01，见表2。 Table 1 The use of anti cholinergic drugs in two groups of patients with acute critical illness AOPP (mg 组别 达化用药方案 维持量 观察组 阿托品5~10 mg/5 min iv 阿托品1~2 mg/h微量泵入 + 长托宁1 mg.Bid.im 对照组 长托宁首剂4~6 mg.im之后减半im 长托宁1~2 mg.Bid.im 表1. 两组急危重症AOPP患者抗胆碱药物使用方法(mg) Table 2 Comparison of treatment of two groups of patients with acute critical illness AOPP ( 组别 阿托品化时间(min) ChE恢复70%时间(天) 并发症发生率(%) 平均住院日(天) 住院费用(元) 治愈率病死率 (%(例)) (%(例)) 观察组n = 90 26.1 ± 14.7 4.0 ± 1.1 1.11(1) 5 ± 1.2 6268 ± 238 100.00(90) 0.00(0) 对照组n = 90 43.7 ± 21.8 6.0 ± 2.3 6.67(6) 9 ± 1.5 7921 ± 230 96.67(87)3.33(3) P <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01<0.01 表2. 两组急危重症AOPP患者治疗情况比较( )
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user: 4. 结论 长托宁与阿托品联用救治急危重症AOPP较长托宁达化时间短，胆碱酯酶不易老化，用药剂量少，药效持续时间长，疗效显著，并发症发生率低，显著提高AOPP患者救治成功率。
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user: 5. 讨论 5.1. AOPP 是基层急诊科常见的急危重症之一，病变凶险，时间就是生命，接诊后尽快切断毒源，清除毒物，迅速阿托品化，早期、足量、合理复能，避免胆碱能危象，甚至危及生命。 5.2. 用于AOPP的抗胆碱药临床常用 1) 周围作用较强的抗胆碱药——阿托品；2) 中枢性抗胆碱药——长托宁(盐酸戊乙奎醚)。 阿托品作为抢救有机磷农药中毒的传统药物，虽有较好的疗效．但缺乏受体选择性，导致不良反应过多，尤其是治疗量与中毒量接近，易致阿托品中毒。有统计：阿托品的用法与用量不适当导致死亡者可高达67.8% [ 4 ] 。因此，阿托品并非治疗AOPP的理想药物。 长托宁能透过血脑屏障，具有选择性M1、M3和N1、N2受体拮抗作用，可拮抗N样症状，对中枢和外周神经均有很强的抗胆碱作用，而对M2、M4受体无明显作用，可有效避免阿托品因缺乏M受体亚型选择性所致的心动过速与阻断突触前膜M受体调动功能．且药效长而副作用少．能全面对抗有机磷的M及N样作用和中枢神经系统症状 [ 5 ] 。表现在比阿托品毒副作用少或轻，有效剂量小，抗胆碱作用强而全面和持续作用时间长。因此，长托宁的应用被认为是有机磷农药中毒救治的一个进步，可以取代阿托品作为常规抗胆碱类解毒药使用 [ 6 ] 。然而，长托宁的半衰期长，约是阿托品的2.5倍 [ 7 ] ，在维持阿托品化方面起到非常重要作用，但在急救中起效慢，中毒后不易代谢，因此，在重度中毒抢救治疗中并不能完全替代阿托品 [ 8 ] 。经临床观察：1) 长托宁肌注不如阿托品静注显效快，对抗腺体分泌作用较阿托品弱，尤其是气道分泌物多、呼吸衰竭、肺水肿患者。2) 达化时间不如阿托品快。3) 医疗成本较大(66.7元/支)。4) 基层医院推广应用有一定的困难。 5.3. 临床观察 长托宁与阿托品联用救治急危重度AOPP，达化与复能时间短(P < 0.01)，既减少了两种抗胆碱药物的用量，又避免了单一用药剂量过大，静注费用或药品成本过高，毒副作用多等不足，为患者节约了医疗成本，两药联用显著提高了抢救成功率，杜绝了各类并发症的发生，降低了医疗风险与医护人员的工作量。 综述，长托宁与阿托品联用救治急危重症AOPP具有下列优点：1) 起效快，病程短，治愈率高；2) 用药次数和用药总量少，简单易行；3) 出现毒副作用少或轻，安全可靠。
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user: 摘 要 船舶引航是水上交通运输的重要环节，它对于船舶安全进表出港、港口正常作业、环境保护和提升国家港口形象等方面具有重要意义。船舶引航是一个复杂的过程，它与人、船舶和环境等各种因素密切相关，研究各种因素对引航安全的影响以及这些因素之间的相互关系，动态识别船舶引航风险，有利于及时采取措施，确保船舶安全进出港。本文提出一种用于船舶引航风险预警的贝叶斯网络模型，通过文献调研和对专家进行深度访谈，利用专家知识和文献资料的信息确定网络的拓扑结构和相关参数。用SamIam软件建模并对一些船舶引航案例进行分析，结果表明本文的贝叶斯网络能够对船舶引航过程的相关风险做出正确的预警，具有实际应用的价值。 关键词 :船舶引航，引航风险，风险预警，贝叶斯网络
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user: 1. 引言 国际贸易的快速发展给世界航运业带来了良好的机遇，同时也给水上交通运输带来了新的挑战。由于水上交通运输活动日益繁忙，港口生产、通航环境不断发生变化，通航条件日趋复杂，船舶进出港的安全生产面临着越来越大的压力。引航事故的发生将导致严重的生命、财产损失，同时也给正常通航和海洋环境保护带来潜在的威胁。因此，深入分析船舶引航过程的各种风险因素，有效地对这些风险因素进行管理和控制，降低引航风险，提高船舶航行安全，对于保障港口安全生产，提升港口服务水平和综合竞争力，保护海洋环境，提升国家港口形象具有重要意义。 影响船舶引航安全的因素是复杂多变的，既包括引航员、船员和船舶本身的因素，也有潮流、环境和气象等因素。如何识别和评价船舶引航过程中的风险因素并采取合适的控制措施，确保船舶安全进出港，一直以来是海事领域关注的焦点。国内外学者基于船舶引航事故的历史数据，提出了各种用于分析、预测船舶引航风险的方法。方泉根 [ 1 ] [ 2 ] 采用规范化安全评估(FSA)方法对海上船舶引航风险做了全面的分析与评估。马飞 [ 3 ] 比较了资产脆弱性的风险评估模型和事故树分析方法，认为前者在小样本的情况下更加有优势。周丽丽 [ 4 ] 采用灰色综合评价模型对引航风险进行分析，确定了影响引航安全的四种最主要原因。这些基于历史数据的引航风险分析方法存在一定的极限性。这是由于在研究事故发生的可能性时应该考虑不发生事故的引航数据，然而在实际工作中，人们一般没有收集正常通航的数据；另外，由于水上交通环境不断发生变化，比如船舶逐渐大型化、高速化、自动化，高性能助航设备的不断出现，航道条件也会发生变化，这些因素使得历史数据在分析引航安全方面受到某些限制。 贝叶斯网络是一种不确定知识表达和推理领域最有效的理论模型，在处理不确定信息方面具有明显的优势。近年来，随着贝叶斯方法在很多领域得到成功应用 [ 5 ] [ 6 ] ，海事领域的研究人员逐渐将贝叶斯网络应用到船舶航行安全方面来 [ 7 ] - [ 10 ] 。Khakzad等人 [ 11 ] [ 12 ] 将贝叶斯网络用于评估特定海上情境下事故发生概率的预测。Eleye-Datubo [ 8 ] 用贝叶斯网络对事故风险情境下船舶特定排放物进行检测。Trucco [ 10 ] 通过将人和组织的因素综合到贝叶斯网络中来分析船舶的风险。Antão [ 13 ] [ 14 ] 基于葡萄牙海事局的数据库建立贝叶斯网络来分析海面状况对事故发生的影响。Eleye-Datubo [ 15 ] 用贝叶斯网络分析油轮之间的转油的可能性。刘克中 [ 16 ] 用贝叶斯网络预测船舶的溢油风险。Zhang [ 17 ] 根据专家知识和历史事故数据建立天津港的风险预测模型。在船舶航行风险预警方面，胡中凯 [ 18 ] 用贝叶斯网络预测船舶搁浅的概率。Hu等人 [ 19 ] 基于贝叶斯方法估计船舶发生事故的可能性，胡甚平 [ 20 ] 采用贝叶斯推理方法分析船舶航行风险。汤旭红等人 [ 21 ] 运用贝叶斯网络研究船舶碰撞风险。Kevin [ 7 ] 基于贝叶斯网络和logistic回归技术建立船舶风险分析系统。Hänninen [ 22 ] 根据专家的判断建立贝叶斯网络来研究船舶碰撞和搁浅的风险。 基于已有的研究成果，本文考虑采用贝叶斯网络研究船舶引航的风险预警问题。我们通过专家访谈和文献调研的方式详细研究船舶引航过程中的各种风险因素；基于这些因素之间的相互关系建立船舶引航风险预警的贝叶斯网络模型；最后将这个模型用于对部分历史数据进行测试。实验结果表明，本文提出的贝叶斯网络模型能够正确预测船舶航行的风险，适合于实际的船舶引航风险预警。
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user: 2. 贝叶斯网络模型 贝叶斯网络也称贝叶斯信念网，或者因果网络，最初由Pearl提出并应用于专家系统 [ 23 ] ，它是一种用来描述随机变量之间概率依赖关系的概率图模型 [ 24 ] 。从结构上看，贝叶斯网络是一种有向无环图，包含网络拓扑结构和条件概率两部分。其中网络拓扑结构包含网络节点和连接节点的边，节点用来表示研究的随机变量，而连接节点的边则表示随机变量之间的依赖关系或者因果关系。如果两个随机变量之间存在概率依赖关系，那么他们所代表的节点之间用一条有向边连接起来 [ 25 ] ；条件概率表用来度量随机变量之间的相互依赖关系的强度。 假设 表示贝叶斯网络中节点所代表随机变量的集合，那么这些随机变量的联合分布可以用如下的链式法则表示 [ 26 ] ， 其中 是满足局部马尔柯夫性质的条件概率分布， 表示 的父节点组成的集合。贝叶斯网络的优点在于可以根据网络结构和已知的信息对未知的信息进行推断，这种推断的依据是贝叶斯定理，即结合先验概率和条件概率来计算随机事件的后验概率，这个后验概率的值是通过如下贝叶斯公式来计算的， 其中，后验概率 表示在事件 发生的条件下事件 发生的概率， 表示事件 的先验概率。 一般情况下，为某个特定的研究问题建立相应的贝叶斯网络需要解决三个基本问题，即变量选择、结构选择和概率选择。变量选择就是确定与研究问题有关的变量，以及这些变量的取值范围；结构选择是确定网络中节点之间的关系，即哪些变量之间存在相互依赖关系，哪些变量之间没有关系，并在有依赖关系的节点之间确定有向边的方向；概率选择问题是根据相关信息确定节点所代表的随机变量之间相互依赖关系的强度，即是贝叶斯模型中节点条件概率的确定。
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user: 3. 船舶引航风险预警的贝叶斯网络模型 3.1. 贝叶斯网络结构的确定 为了建立船舶引航风险预警的贝叶斯网络模型，首先需要确定船舶引航过程中影响船舶安全的因素。船舶引航是一个复杂的过程，其中涉及到人、船舶、环境等各种因素，本文通过文献研究和专家访谈，考虑从人对船舶的操纵能力、船舶可操纵性和船舶航速三个大的方面来分析船舶引航安全问题。其中船舶操纵能力主要涉及到一些跟人有关的因素，包括工作能力、责任心、疲劳程度、沟通的有效性和航行信息的掌握程度等；船舶可操作性主要包括船舶自身因素和船舶航行环境的因素，而船舶自身因素有主机、舵机、船舶吨位和装载的货物类型，环境因素包括自然环境和航道环境。自然环境因素包括能见度、风况、潮汐等因素；航道条件包括船舶所在的水域、它船的影响以及航道的交通流状况。图1是我们根据文献调研和专家知识建立的贝叶斯网络，该网络显示了影响船舶引航安全的各种因素，以及它们之间的相互影响关系。这个贝叶斯网络共有32个节点：A1：管理水平；B1：船员责任心；B2：船员年龄、B3：引航经历；B4：培训情况；B5：疲劳作业；B6：细心程度；B7：注意力；B8：沟通能力；B9：瞭望情况；B10：船员技能；C1：引航时间；C2：能见度；C3：风力、风向；C4：潮流、潮汐；D1：水域状况；D2：它船影响；D3：交通流状况；E1：船员助航设备；F1：船舶；F2：主机状况；F3：舵机状况；F4：船舶吨位大小；F5：装载货物；G1：自然环境；G2：航道条件；G3：信息；H1：环境状况；I1：操纵能力；I2：船舶可操作性；I3：航速；J1：安全。 确定了网络中的随机变量之间的依赖关系之后，接下来需要估计网络的相关参数，首先需要确定各节点所代表随机变量的可能取值。为简单起见，本文用规定网络中各节点所代表随机变量取离散值，即每个随机变量只能取有限多个状态值，而且大多数变量只取“0”或“1”两个值来表示随机变量的两种状态。例如引航管理这个变量可以取“1”或“0”，“1”表示“有效管理”，当引航管理当局能够建立完善的引航管理制度，合理分配任务，也定期对引航员进行业务培训、心理调节，保证引航员以正常的精神状态去实施引航任务，就认为是“有效管理”，反之认为“一般”。对于人员疲劳状态，该变量也可取两个值“0”(疲劳)或“1”(“不疲劳”)，“疲劳”表示当存在或将要发生险情时，引航员不能够通过比较充分的瞭望，对当前态势保持可控状态，并且能够采取相应的避让措施；反之，如果能够采取适当措施，使船舶保持可控状态，即认为“不疲劳”。表1列出了所有节点的可能取值，以及每个取值的语义。 3.2. 贝叶斯网络参数的估计 网络参数估计是贝叶斯网络研究的重要内容，主要包括各节点先验概率和局部条件概率估计。尤其是条件概率表，随着网络节点的增加，需要估计的参数数量迅速增加，相应的计算量和计算的复杂程度也将明显上升。贝叶斯网络参数估计一般有两种途径，一是采用机器学习的方法，利用已有数据来学习各变量的先验概率和局部条件概率表；二是利用行业专家的知识来确定相关参数。在船舶引航领域，由于引航发生事故的概率非常小，数据积累比较少，很多实际上数据没法得到，要收集到符合本研究所需的数据难度较大，因此我们采用第二种方法来确定网络中的相关参数，即结合文献研究和行业专家的知识来确定先验概率和条件概率表。通过对多位引航管理人员、引航人员和船员的深度访谈，结合对相关文献资料的分析，给出了网络中各根节点的先验概率如表2所示。 由于贝叶斯网络中节点之间的关系满足局部马尔柯夫性质，即在知道了某个节点的父节点之后，该节点与其他的祖先节点没关系。因此节点之间的依赖问题就可以通过研究节点的局部条件概率来实现。根据专家的知识和文献资料，我们在分析网络中节点之间关系时发现如下一些关系： 1) 有效的引航管理能够减少引航员疲劳作业，提高他们工作时的注意力；也能够强化引航员的责任心，使得他们在引航过程能够细心操作、充分进行瞭望；同时也能够对引航员进行有效、全面的业务培训，提高引航员的业务能力和沟通能力。 2) 年轻的引航员工作经验不丰富、操作技能不是非常熟练，这些缺点往往使得他们操作更加细心；中年的引航员工作经验不断丰富、操作技能不断熟练，细心程度有所降低；年纪大一些的引航员工作经验丰富、技能熟练，同时他们操作倾向于细心、保守。 3) 疲劳作业和在夜间引航时，引航员的注意力往往没有白天集中，操纵能力也没有白天强。 4) 充分瞭望、助航设备的使用，以及良好能见度情况下，有利于及时了解船舶航行的状况信息，这是有利于及时采取正确的控制措施。 5) 良好的能见度、风况、潮流、潮汐是引航作业的有利条件。 6) 良好的航道交通流状况、引航水域的特性有利于引航作业。 7) 附近船舶的航行状态会对本船的作业产生不同程度的影响。 8) 船舶自身的状况，如吨位、主机和舵机的工作状态影响着船舶的引航作业。 9) 船舶装载货物类型的不同会导致船舶可操纵性的差异。 10) 船舶航速太高或者太低都不利于船舶在紧急情况下的操纵。 根据这些关系，我们综合专家的意见确定了贝叶斯网络中各随机变量的局部条件概率表。
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user: 5. 结论 本文针对船舶引航过程的安全问题，提出了一种用于风险预警的贝叶斯网络模型。首先根据文献调研和专家访谈，分别从船舶操纵能力、船舶可操纵性和船舶航速三个方面来分析引航安全问题，确定影响船舶引航安全的32个因素。然后根据专家知识确定这些因素之间的相互依赖关系，以及它们之间相互依赖的程度，建立船舶引航安全预警的贝叶斯网络模型。将实际的海事事故案例应用于所构建的网络，发现在给定的那些海事案例数据状态下，船舶引航的安全风险明显高于正常引航的风险。因此本文提出的模型可以用于实际的引航风险情景，在提高船舶引航安全方面具有应用价值。
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user: 摘 要 本文利用影子随着时间的变化，建立了太阳影子定位的模型。首先对视频中提取的图像进行裁剪、灰度化以及二值化的预处理，可以大大降低图像处理的计算量；其次利用透视变换，求出视频中实际的杆影长，对于受测量误差影响较大的异常数据，我们给予剔除；然后利用天文学中太阳运行轨迹相关理论，我们给出了太阳高度角，实际杆影长等的公式；最后，在已知杆长和未知杆长的情况下，把模型定位问题转化成求解经纬度和日期的非线性优化问题。通过比较，求解结果较好地吻合了实际的拍摄地点和日期。 关键词 :影子定位，透视变换，太阳高度角，非线性优化
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user: 1. 引言 随着数据业务和多媒体业务的扩展，人们对定位的需求日益增大，从最开始15世纪的路基无线电导航到现代的GPS定位、超声波定位和蓝牙定位等，定位技术获得了快速发展。为弥补传统定位技术在信号接收、网络环境和设备性能等方面的局限性 [ 1 ] ，本文结合计算机视觉 [ 2 ] 这一研究热点，建立了利用太阳影子变化的定位模型。通过任意一段太阳下拍摄的视频，太阳影子定位模型能利用影子的变化推算出视频拍摄地点与日期。目前国内对太阳影子定位技术的研究与记载甚少，2015年全国大学生建模竞赛A题涉及相关思路，但研究者的定位模型在图像识别和模型建立方面都存在不足，例如胡毅华 [ 3 ] 、黄小卉 [ 4 ] 等测量影长时未对视频图像做透视变换图像校正，朱海洋 [ 5 ] 建立模型时忽略地球绕日的椭圆轨道影响，降低了模型精度。 本文首先利用Matlab软件提取视频中的图像，经过裁剪、灰度化以及二值化降低运算量后，利用透视变换校正图像，从而消除了照相机拍摄带来的视觉偏差，随后基于Hough变换的直线检测技术测算出视频中不同时刻下杆子的影长；然后利用影长与赤纬角、纬度和时角等参数的理化关系建立非线性优化模型的过程中，本文先从已知视频里杆长的情况出发，求解出视频拍摄的地点和日期，其次为提高模型的适用性，将原模型拓展到杆长未知的情况下，建立新的模型同样能求解出视频拍摄的地点与日期；最后讨论了拍摄地的大气折射率对结果的影响。
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user: 2. 透视投影校正 2.1. 图像预处理 本文以2015年全国大学生建模竞赛A题提供视频为例 [ 6 ] ，将时长为40分钟的视频导入Matlab软件，共61，022帧。若提取图像时间间隔过短时，提取的相邻图像中影子长度变化将不明显，同时计算复杂度变大，导致难以定位，而提取图像时间间隔过长时，样本数据变少，同样难以定位，因此提取图像时间间隔不宜过短或过长。本文每隔1525帧即1分钟提取视频图像，得到41张图像。由于提取的图像里面包含了大量的无效信息，我们首先对图像进行剪裁，只保留有效信息，见图1。 其次为了降低图像处理的计算量，我们对剪裁的图像先后进行灰度化和二值化处理。依据人眼对不同颜色的敏感度，将彩色图像的R、G、B三个颜色分量进行加权平均求和，可得到灰度化后的图像。本文采用Matlab中的rgb2函数进行图像灰度化 [ 7 ] ，其默认的亮度方程为 (1) 其中 ， ， 为图像各像素点的红、绿、蓝像素值。 然后对灰度化后的图像进行二值化处理，我们选择普遍采用的最大类间法 [ 8 ] 。通过最大类间法，我们确定了一个二值化的阈值 ，当图像上的灰度值大于等于该阈值 时，像素点灰度设置为255，否则为0。该方法能在不影响图像整体和局部分布的基础上呈现明显的黑白效果。最后利用形态学的开、闭操作剔除一些杂点和去除小面积形状，最终得到图2。 2.2. 利用透视变换计算影长 以降噪后图像的左上角为坐标原点建立平面直角坐标系，利用Hough变换 [ 9 ] ，检测出降噪图像中的杆影所在线段及端点坐标，由于照相机拍摄得到的物像存在视觉透视，因此不能直接根据降噪后的图像计算杆影长。降噪后的图像中，Matlab能识别出杆子底座的4个顶点及杆末端的坐标分别为A(14，137)，B(20，113)，C(123，113)，D(122，137)和E(70，125)，见图3。已知底座底面是正方形，AD平行于横坐标轴， 故在透视变化下，线段AD长度不变，从而得到A’(14，137)，B’(14，29)，C’(122，29)以及D’(122，137)。利用四对透视变换前后对坐标即可求得透视变换矩阵 [ 10 ] ，本文直接调用Matlab的cp2tform函数 [ 11 ] 计算出透视变换的转换矩阵Tform，进而求出不同时刻透视变换后的E'和F'的坐标，然后计算E’，F’的欧式距离便得到所需要的实际杆影长。 2.3. 影长数据处理 经过透视变换后，我们可得到41张图片中的实际杆影长。在视频时间段内，杆影长是逐渐减少的， 图1. 图像裁剪效果 图2. 降噪后的图像 如图4所示。因为短期内影长变化微小扩大了误差的影响，导致图4中存在部分异常点，为了保证模型的可靠性，我们需要剔除这些异常点。最终保留41个影长中的前10个与后12个，共22个数据作为有效杆影长数据，用于后续的非线性优化求解。
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user: 3. 模型建立与求解 3.1. 杆长已知日期未知求解地点 在现实生活中要在视频拍摄地寻找一个已知高度的物体并非难事，并且通常能轻易获知当时日期，部分相机拍摄时也会在视频上体现拍摄日期，但是也会经常遇到搜集的视频没有拍摄时间记载的情况，因此建立一个杆长已知，拍摄日期未知，求解拍摄地经纬度的模型具有一定现实意义。本例视频中杆长为2米，拍摄日期为7月13日，我们在假设日期未知的情况下建立模型，模型的目标函数和约束条件需涉及太阳高度角、赤纬角、时角、时差、本地太阳时等相关天文物理参数。 首先给出太阳高度角的公式 [ 12 ] ： (2) 其中 为高度角， 为赤纬角， 为纬度， 为太阳时角，而赤纬角 近似公式 [ 13 ] 为： (3) 其中 为自1月1日算起的累计日。 时角 的计算公式 [ 14 ] 为： 图3. 透视变换示意图 图4. 影长随时间的变化 (4) 其中 为本地太阳时， 为正表示偏东， 为负表示偏西。通常 可用本地时 代替，但本地时与本地太阳时因为地球自转和人为调整等因素存在差异，故本文利用调整公式计算精度更高的 ： (5) 上式中本地时 可由视频中提供的拍摄时对应的北京时间 和拍摄地经度 转换得到 (6) 而时差 的近似公式 [ 15 ] 为： (7) (8) 根据太阳影长和折射后的太阳高度角的几何关系可以得到太阳影子的长度 为 (9) 在已知杆长 为2米，得到实际的太阳影长 是关于本地时 ，经度 ，纬度 和累积日 的函数，即 (10) 因此模型定位问题可转化为求解非线性优化问题，其中目标函数为： (11) 其中 为论文2.3部分得到的不同时刻 对应的实际杆影长，共22个数据， 为由公式(10)得到的理论值，即： (12) 而关于 ， ， 的约束条件为： 使用变步长搜索法、拟牛顿法以及lingo软件都可以解出以上非线性优化问题，最终得最优解为： ， 即拍摄地点为内蒙古鄂尔多斯(E109.9727˚， N39.0051˚)，比较吻合实际拍摄地点，而对应日期为7月12日，与真正的日期相差一天，关于日期结果的相对误差为 ，也比较接近拍摄日期。结果的误差主要来自于剔除部分异常的杆影长数据，测量有一定的误差等，这些最终都对结果有稍微的影响。 3.2. 杆长和日期未知求地点 当拍摄的视频没有杆长的信息，或者视频从他处获得，持有者对视频中对象了解较少时，需要重新建立模型。上述情况对应于杆长和时间信息未知，确定拍摄地点和时间的模型。 由太阳高度角公式(2)可计算出正切值 ，也是关于本地时 ，经度 ，纬度 和累积日 的函数，即： (13) 函数实际上应该等于杆长与影长之比，由本文2部分，利用透视变换我们可以求得实际杆长，以及筛选得到的22个杆影长数据，于是便得到相应的22个的 。由此杆长和日期未知的模型定位问题便转化为下列非线性优化模型，其中目标函数为： (14) 约束条件为： 求解得到： 这与实际拍摄地点内蒙古自治区鄂尔多斯的经纬度非常吻合，而求解的对应日期仍然为7月12日，与实际的日期也比价接近。与3.1部分类似，剔除部分异常的杆影长数据，测量本身存在一定的误差等导致对结果有稍微的影响。
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user: 4. 模型的进一步讨论 为了进一步提高模型精度，考虑大气折射率 对太阳高度角的影响，原太阳高度角为 ，经过折射后，太阳高度角为角 ，如图5。 若设大气层的折射率为 ，则可得： (15) 而大气层折射率近似的计算公式 [ 16 ] 为： (16) 图5. 太阳折射角示意图 其中 为该点的大气压， 为温度， 为相对温度。根据中国天气网，鄂尔多斯在2015年7月13日气温为18℃~29℃，视频拍摄时为8点54分到9点34分， 取20℃，气压为895.6 hpa， 为37%，得 ，说明当天鄂尔多斯地区大气折射作用非常弱，可以忽略不计。 5. 结论和评价 本文利用影子随着时间的变化，建立了太阳影子定位的模型。在已知杆长和未知杆长的情况下，把模型定位问题转化成求解拍摄地点的经纬度和拍摄日期的非线性优化问题。通过比较，求解的结果较好地吻合了实际的拍摄地点和日期。 在模型中，视频图像是否经过透视校正，本地太阳时与时差的模拟计算公式选择以及是否考虑不同地区大气折射率的差异都将对模型结果的精确程度产生影响，本文综合考虑了上述影响因素，得到了较为理想的结果。另外测量误差，剔除异常数据，求解优化模型等环节也不可避免地会影响最终的结果。
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user: 摘 要 模型直升机是一个非线性、多变量的欠驱动系统，飞行稳定受到风力等外界因素的干扰，需要闭环控制来保证系统稳定性。首先本文的重点及难点是建立模型直升机的动力学方程，考虑发动机转子动力学、旋翼挥舞动力学和机体动力学来建立数学模型，然后应用PID闭环控制方法来实现系统的稳定性并且消除扰动带来的误差，最后搭建Simulink仿真模块进行仿真验证。结果表明基于动力学方程建立的闭环控制系统使模型直升机有很好的飞行性能及稳定性。 关键词 :模型直升机，动力学方程，闭环控制，稳定性，Simulink仿真
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user: 1. 引言 近年来，无人直升机由于其独特的优势如价格低、噪声小、可以垂直起飞和降落、机动灵敏，在农业领域、军用领域和娱乐领域等方面得到了普遍的应用 [ 1 ] 。但是由于无人直升机的控制系统具有高度的复杂性和强耦合性 [ 2 ] ，所以如何实现无人直升机的稳定控制是无人机学术研究领域所面临的挑战。 目前很多国内外研究者对直升机的控制进行了研究，例如文献 [ 3 ] 运用了滑模控制方法来跟踪直升机的轨迹，对系统进行内外环仿真，提高系统的动态性能。文献 [ 4 ] 讲了卡尔曼滤波和直升机自主着陆的相关性，证明了直升机可以实现稳定、灵活、无误差的飞行。文献 [ 5 ] 在直升机模型中运用线性二次型调节器来实现控制系统所需的性能。文献 [ 6 ] 主要是解决了直升机在飞行过程中遇到的风力等外界的影响，通过直接反馈同步设置和状态观测提高了系统的鲁棒性，预估并减小不确定性因素。文献 [ 7 ] 运用神经网络模型实现系统的姿态跟踪。为了实现系统的稳定性和抑制风力等干扰因素，实现系统的可靠性飞行，本文采用闭环控制的方法。 本文以X-Cell 60 SE直升机为研究平台，详细介绍了模型直升机的动力学方程，将各个因素考虑在内，并且将PID闭环控制方法应用在模型直升机的建模中，使系统能够快速响应，消除外界风力干扰等产生的误差，达到轨迹跟踪的目的，通过Simulink仿真验证了控制系统的有效性。
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user: 2. 模型直升机动力学模型 模型直升机的装置有主旋翼、稳定杆、尾桨、垂尾和平尾等，主旋翼主要是提供模型直升机所需升力和扭矩，稳定杆的作用是作为主旋翼的稳定装置，提高系统的稳定性，尾桨的作用是提供偏航力矩，并且与主旋翼产生的反扭矩相抵消，控制模型直升机的航向，垂尾和平尾作为稳定装置来提高整个系统的稳定性，建立的坐标系如图1 [ 8 ] 。 在无人机飞行力学中，假设机体坐标系与地面坐标系之间的欧拉角为 ，根据刚体运动的牛顿-欧拉方程可得到模型直升机的相关方程。 (1) (2) (3) 图1. 模型直升机坐标结构图 (4) (5) (6) 在上式中，公式(1)为平移方程，公式(2)为转动方程，公式(3)为导航方程，公式(4)为姿态方程，公式(5)(6)为旋翼挥舞方程， 为线速度， 为角速度， 为欧拉角， 为位置信息， 为旋翼挥舞角， 为模型直升机三个方向的受力情况， 为三个方向的力矩， ， 表示挥舞角的变化量，计算公式为 ， 表示稳定性导数，旋翼挥舞阻尼时间常数 为 ， 、 是从舵机输入到主旋翼挥舞角的纵向和横向增益 [ 9 ] 。 2.1. 受力分析 模型直升机非常复杂，受力情况包括主旋翼、尾桨、平尾、垂尾和机身所受的力，即 ，分析如下。 1) 主旋翼受力情况：要计算模型直升机的主旋翼产生的拉力，首先要分析主旋翼的拉力系数，即 (7) 所以可得到， (8) 主旋翼的拉力系数 以及入流比 的计算方法，可以通过不断进行迭代，运用动量理论来实现，如下： (9) (10) (11) (12) 其中， 为模型直升机的前进比， ， 为模型直升机的垂向比， ， 为大气密度， 为主旋翼的速度， 为主旋翼的半径， 是非理想尾流收缩系数， 为主旋翼升力曲线斜率， 为主旋翼实度， ，其中， 为桨叶片数， 为桨叶宽 [ 10 ] ，对于本文研究的模型直升机， ， 是总距角，其计算公式为 。 下面求解主旋翼的反扭力矩，求解公式 [ 5 ] 为 (13) 根据扭矩系数可得到主旋翼的反扭力矩为 (14) 其中， 为主旋翼桨叶的侧向阻力系数，求得的值为 ， 为主旋翼反扭矩。 2) 尾桨受力情况：尾桨受力的计算方法与主旋翼的计算方法类似，如下： (15) (16) 其中， 是尾桨的拉力系数， 是尾桨的转速， ， 是尾桨到主旋翼的传动比， ， 是尾桨半径。 (17) (18) (19) 其中， ， 。 尾桨的反扭力矩为 。 3) 机身受力情况：由机身所产生的力可以表示如下 (20) 其中 、 和 分别表示机体的前向、侧向和垂直方向的受力面积， 、 和 分别表示相对于空气机身中心的速度的三个分量， ， ， ， ， 和 表示的风速在坐标轴下的三个分量 [ 11 ] 。 4) 垂尾受力情况：垂尾产生的侧向力可表示如下 (21) 其中 表示垂尾的面积， 表示垂尾升力曲线斜率， 是尾桨轮毂的轴向速度， 表示的是垂尾相对于空气的侧向速度， 是垂向速度。 5) 平尾受力情况：平尾产生的Z方向上的力计算公式如下 (22) 其中， 是水平稳定杆的面积， 是升力曲线斜率。 2.2. 力矩分析 根据上一章所介绍的受力情况，模型直升机的力矩也包括主旋翼、尾桨、垂尾和平尾的力矩，同时还有转子的扭矩，即 ，分析如下： 已知主旋翼的受力情况和桨毂中心距直升机重心高度 ，可得到主旋翼的力矩在坐标轴下的三个分量为 [ 12 ] (23) 已知尾桨的受力情况和尾桨桨毂中心相对于机体重心的垂向距 和纵向距离 ，可得到尾桨所产生的力矩为 (24) 垂尾产生的力矩有滚转力矩和偏航力矩，计算公式如下： (25) 最后，计算平尾产生的俯仰力矩为 (26) 是电机产生的扭矩， ， ， 是电机功率， 是电机的最大功率， 为油门开度控制量， 。 2.3. 转子动力学方程 在模型直升机中，主旋翼总距和油门使用的是联动控制方法，转子的动力学方程可描述为 [ 13 ] [ 14 ] ： (27) 其中， 是主旋翼转速， 是主旋翼的转动惯量， 、 、 的值在上面已求出。
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user: 3. 闭环控制方法实现 为了实现系统的闭环控制，首先就要设计模型直升机的数学模型结构图，整个系统的控制过程为由主旋翼、尾桨、垂尾、平尾、机身和转子组成的数学模型产生力与力矩，然后受力方程产生力提供给平移方程，力矩方程产生力矩提供给转动方程，最后根据平移方程得出的 和转动方程得出的 经过动力学模型可得到模型直升机的状态量，其设计框图如图2。 然后加入闭环控制环节，并在其中引入PID控制器，既能加快系统的响应速度，又能消除误差，提高稳定性，结合模型直升机的模型，本系统中控制器设计的基本思想如图3。 图2. 模型直升机数学模型 其中，r(k)表示输入量，在本系统中为 ，y(k)表示系统输出的返回值，为 ，e(k)表示系统的误差，即 ，x(k)表示系统的状态量，为 、 、 、 ，K 1 和K 2 是通过极点配置得到的系数矩阵，u(k)表示系统的4个控制量，为 ，从而控制整个模型直升机，最后输出模型直升机的状态量作为反馈环节引入到输入部分，影响控制量，从而形成系统的完整闭环结构。
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user: 4. 仿真结果 根据上面建立的模型直升机闭环控制结构图，搭建Simulink仿真器，以系统的平衡点为仿真起点，如下图所示，其中 ， ，在风速等随机变化的扰动下，可以仿真得到系统状态量的变换曲线。给定系统的相关参数，如表1，不断调节PID的参数，可以得到当P = 100，I = 60，D = 0.1时能够得到很好的仿真结果(图4~图8)。 通过仿真结果图可得，在只有给定的x方向的速度的条件下，外加风力扰动，系统能够快速响应并且到达稳定状态，模型直升机可以达到很好的飞行性能。 图3. 模型直升机闭环控制结构图 图4. 速度随时间响应曲线 Table 1 Model helicopter main parameter 参数 参数符号 参数值 单位 质量 m 8.2 kg X轴转动惯量 Ixx 0.18 kg m 2 Y轴转动惯量 Iyy 0.34 kg m 2 Y轴转动惯量 Izz 0.28 kg m 2 主旋翼挥舞转动惯量 Imr 0.038 kg m 2 主旋翼半径 Rmr 0.775 m 尾桨半径 Rtr 0.13 m 尾浆到主旋翼的传动系数 ntr 4.66 表1. 模型直升机主要参数 图5. 位置坐标随时间响应曲线 图6. 姿态角随时间响应曲线 图7. 控制量随时间响应曲线 图8. 旋翼挥舞角随时间响应曲线
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user: 5. 结论 本文针对模型直升机控制系统，建立了其复杂的非线性方程，考虑转子动力学、旋翼挥舞动力学和机体动力学等，然后用PID闭环控制方法对模型直升机进行建模仿真，消除外界风力的扰动等干扰因素，实现系统的渐进稳定和状态跟踪，仿真结果说明闭环控制方法能够有效的实现系统的控制。
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user: 摘 要 从制度经济学角度提出了湿地资源保护与生态修复的策略，即推动湿地资源保护与生态修复的体制机制创新，加强湿地资源环境价值核算，探索实施生态补偿机制，进行湿地生态系统管理，把湿地资源环境纳入国民经济核算体系。 关键词 :湿地保护与生态修复，制度创新，价值核算，生态补偿，生态系统管理