肌肉超声回声联合血浆炎性因子对ICUAW诊断及预后评估的价值研究

目的:探讨重症监护病房(intensive care unit,ICU)获得性肌无力(ICU acquired weakness,ICUAW)患者肌肉超声回声与血浆炎性因子的相关性,以及其对ICUAW的诊断价值和预后的预测价值。方法:选择重庆市急救医疗中心ICU住院患者,分别在第1、3、7天使用床旁超声检测患者肌肉回声,获得的总体肌肉回声评分(global muscle echogenicity score,GEM),测定血清白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)和降钙素原(procalcitonin,PCT)浓度,采用医学研究理事会肌力评分法(medical research council scales,MRC-ss)评估肌肉力量。根据患者入ICU第7天MRC-ss评分将患者分为ICUAW组和非ICUAW组,分析比较2组患者GEM、IL-6、PCT的差异及各指标的相关性。利用受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线分析以上参数对ICUAW诊断效能,分析GEM、IL-6、PCT对ICUAW患者的预测预后价值。结果:ICUAW组第3天GEM、第7天IL-6浓度、GEM高于非ICUAW组(P<0.05)。GEM与第7天IL-6水平呈正相关(r=0.221),第7天GEM与MRC-ss评分呈负相关(r=-0.581)。ROC曲线分析显示,第7天GEM对ICUAW有诊断预测价值,ROC曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.838,使用GEM、IL-6、PCT联合诊断,AUC=0.885(P<0.05)。ICUAW组Barthel指数评分(Barthel index,BI)低于非ICUAW组,ICUAW组中总体肌肉超声回声评分(global muscle echogenicity score,GEM)高的患者BI低于GEM低的患者(P<0.05)。结论:ICU住院患者GEM与IL-6、PCT浓度相关,其对ICUAW具有一定的诊断价值,并能够预测ICUAW患者的预后。

精密激光测距弱小回波信号自适应滤波方法

由于激光测距信号中存在着大量的噪声,导致精密激光测距精度降低,因此,提出了一种精密激光测距弱小回波信号自适应滤波方法。以弱小回波信号接收模型为基础,计算噪声评价指标,制定自适应滤波程序。应用拉格朗日乘数法制定参数优化规则,确定最佳自适应滤波参数,并将其代入自适应滤波程序中,获得准确的弱小回波信号,实现精准测距的目的。实验结果表明,该方法具有较好的应用性能。

通辽市一次冰雹天气中尺度分析

利用常规观测资料、ERA(0.25°×0.25°)再分析资料、通辽多普勒雷达(CINRAD/CB型)探测资料和卫星云图(FY-4A)资料,对2022年6月20日通辽市冰雹天气进行成因分析。结果表明:500 hPa冷涡底部短波扰动和低层低涡切变环境中雹暴云团发展,低层适当的水汽条件、较大的对流有效位能、中高层干冷空气叠加在低层暖湿空气上形成了对流不稳定层结、较强垂直风切变和地面干线的触发作用下不稳定能量释放。对流有效位能(CAPE)、K指数、SI、总指数(TT)等参数均达到强对流天气阈值。两个尺度较小的雹暴云团均沿着环境引导气流方向自西北向东南移动。反射率因子剖面图上,呈中高层回波悬垂,低层弱回波区、回波墙、假尖顶回波等特征。移动较快的“W”形弓形回波有明显的前侧入流缺口和后侧入流缺口。前侧入流缺口有强的上升气流,有利于冰雹的增长,后侧入流缺口表明有强的下沉气流,可能引起雷暴大风。垂直累计液态水含量跃增并维持较高值。雷达产品特征均较好地反映发生冰雹天气。

一次致灾冰雹的超级单体风暴雷达回波特征分析

利用石河子C波段多普勒天气雷达资料,对2010年6月28日下午发生在准噶尔盆地南缘石河子垦区北部沙漠边缘地带的强冰雹超级单体风暴的雷达回波演变特征进行了详细分析。结果表明,该超级单体风暴前进方向的右侧出现了弓形回波,左前侧和右后侧分别出现了"V"字型缺口;沿入流方向穿过最强回波位置的反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区、回波悬垂和有界弱回波区左侧的强大回波墙,最大回波强度出现在沿回波墙狭长区域的下部,其值达到70dBz;相应的径向速度上出现了中气旋,该中气旋的发展和维持使得超级单体弓形回波发展并维持;强冰雹发生在有界弱回波区、垂直累积液态水含量大值区和中气旋重合的区域内;可用中气旋提前30min预警短时冰雹,其反射率因子垂直剖面上的宽大有界弱回波及其回波悬垂和回波墙下部的强回波中心强度(70dBz)可作为预警大冰雹的预警指标。

一次超级单体的多普勒特征和数值模拟特征对比分析

首先利用多普勒雷达分析了影响广州的超级单体的典型特征。从反射率因子产品中可以观测到指状回波、V型缺口、弱回波区、回波悬垂和回波墙。截取沿着风暴低层入流方向并通过反射率因子核区的垂直剖面,分析出云内存在两支对峙的上升和下沉气流。随后利用三维对流风暴云模式模拟了此次过程。模拟的最大反射率因子为75 dBZ,60 dBZ回波核区厚度超过了14km,比实际探测值偏大,这是模式本身的问题,其主要原因是没有考虑衰减的影响,也可能是模式初始扰动偏大和粒子非球形的影响。模式还给出了超级单体强盛时的流场结构：近地层以辐合气流为主,为雷暴出流；其上上升气流占据主导地位,为辐合风场；但在顶端没有给出携带降雨粒子的出流所产生的云砧。另外,模式较好地模拟了云内垂直运动的演变：开始时,地面辐合形成有组织的上升气流；随后上升运动加大,具有倾斜性,促使单体进一步发展；之后,单体内出现了下沉气流,与上升气流并存,但上升气流占主导地位；风暴强盛时近地层辐散加强；此后,下沉气流逐步控制云体,单体迅速减弱。

一次强飑线内强降水超级单体风暴的单多普勒雷达分析

文中利用位于福建建阳新一代S波段多普勒天气雷达资料和探空、地面观测资料,对2003年4月12日07—09时发生在建阳附近的一次强降水超级单体风暴进行了分析。天气分析显示,风暴发生于地面冷锋北侧、低层高湿、中等对流不稳定(1601J/kg)和强风切变(0—5km,22m/s)环境,总理查逊数为16,同典型的强降水超级单体生成环境相当接近。雷达回波分析揭示,风暴发生在一强飑线系统的前沿,初期为一普通单体,随后逐渐发展成为弓状并发生分裂,分裂后风暴移动方向左侧单体逐渐减弱,而右侧的单体发展成为超级单体,持续时间约为1h。在强降水超级单体成熟期,其移动前侧的低层反射率因子出现明显的钩状回波,中层反射率则显示在宽广的反射率高值区(>60dBz)内存在有界弱回波区,强度大于40dBz。沿入流方向穿过最强回波位置的反射率因子也呈现典型的回波悬垂和有界弱回波区。相应的中低层径向速度场显示在钩状回波附近的强降水区中存在一个强烈的中气旋,其起源于中层3.5—5km,随后向上、下发展,最大旋转速度达到24m/s,持续时间达1h。由GBVTD方法分析,中气旋成熟时(08:33UTC)轴对称环流结构显示,轴对称切向风分布在中层接近兰金涡旋模型,最大轴对称切线风位于高度4—5km,离气旋中心约3km,强度约20m/s。4km高度以下为气旋式辐合,气旋中心为上升运动。至4—7km以旋转为主,在最大切向风半径以内为外流,以外为内流,相应的在最大风速半径处伴随较强的辐合和上升运动,7km以上则为辐散对应的出流。此结构同经典超级单体内的中气旋结构相当一致。此外,风暴结构同Moller(1994)提出的中纬度强降水超级单体风暴的特征非常相似,但演变过程却明显不同,是由普通单体形成弓状回波,弓状回波分裂后沿移动方向右侧的单体发展成为强降水超级单体。

微弱回波条件下差分合成孔径激光雷达成像实验演示

本文针对差分合成孔径激光雷达(DSAL)未来应用场景具有回波信号微弱、平台与目标之间存在运动误差的特点,在微弱回波条件下进行了随机活塞运动目标的DSAL成像演示实验。采用波长为1 550nm的激光源,搭建了DSAL成像系统,接收孔径间距为188μm,目标距离为2.4m。通过在发射端加入偏振片对发射功率进行衰减,并利用步进线性平移台给目标到雷达之间的光程引入随机活塞运动误差。在激光发射功率约为50nW和20nW的情况下,对光程变化在[-5μm,5μm]的随机活塞运动目标进行DSAL成像实验,此时合成孔径激光雷达(SAL)图像由于随机相位误差而完全散焦,DSAL图像则聚焦良好。实验结果表明,在微弱回波条件下,DSAL系统仍能较好地消除相位误差,实现稳定成像。

雷达回波反射率垂直剖面图的冰雹识别方法

为了更加准确地识别冰雹天气,对某地区2005—2010年间24个冰雹过程和19个暴雨过程的825个雷达样本数据进行了分析处理,建立了基于雷达回波反射率垂直剖面图的冰雹自动识别的客观模型.在分析冰雹云体形成机理和结构的基础上确定最佳剖线,并用插值法生成雷达回波反射率垂直剖面图,通过图像处理方法,提取特征数据(强回波(45,d BZ以上)与0,℃和-20,℃温度层的高度差、弱回波区和有界弱回波区的宽度和高度).然后采用粗未选集理论数据挖掘方法对相关特征数据进行处理,建立了自动识别冰雹天气的客观模型.测试结果表明:该识别模型的判别规则对28个冰雹天气过程的383个样本的正确识别命中率是82.77%,可有效地识别和预报冰雹,有助于减轻冰雹灾害天气造成的损失.

豫北一次局地雹暴天气的预警特征和触发机制

利用常规气象观测、多普勒雷达、卫星和区域自动站观测资料及NCEP再分析资料,对2011年6月11日豫北局地强对流天气的预报预警特征和触发机制进行分析。结果表明:局地强对流天气是在东北冷涡背景下产生的,高低层中尺度影响系统(槽、切变线和大风速轴)交汇处右侧为强对流发生潜势区。局地强对流天气发生前,CAPE较大,0—6 km垂直风切变达到中等偏强,有利于超级单体的形成和发展。高空冷平流南侵、低层暖平流北上,有利于大气对流不稳定度进一步加大。中-β尺度强对流云团在东北冷涡槽底后部形成,其发展演变对局地强对流天气预报预警有参考意义。强对流回波经历了细胞状、带状发展期和块状减弱期。回波带南侧形成的超级单体造成了局地强风雹天气,冰雹发生时伴有"三体散射"现象。冷空气和地面辐合线是强对流天气的主要触发机制,其中地面辐合线还对强对流系统的组织形式具有重要作用。

一次强对流风暴的新一代天气雷达特征分析

利用兰州皋兰山的CINRAD/CC多普勒天气雷达资料,对2005年5月30日15～19时发生在甘肃中部地区的一次强对流风暴进行了分析。引起此次强对流风暴的中尺度天气系统是飑线,飑线尾部位于甘肃中部的强雷暴区在15时生成,沿东南方向移动,在16时15分至17时03分多单体风暴加强合并为超级单体风暴,并呈现出人字型回波、带状回波特征。此次超级单体南边出现2条明显的出流边界,一条位于钩状回波的西南,一条位于钩状回波的东南。超级单体左前方的低层反射率因子呈现明显的倒“V”字型结构,最大的回波强度出现在有界弱回波区之上,其值>70 dBZ,相应径向速度图呈现出成熟的中气旋特征,期间垂直液态水含量持续偏高,最大垂直累积液态水含量>70 kg/m2,回波顶高达17～18 km,该风暴具有强烈超级单体风暴的典型特征。

基于微弱回波时域相干平均的船舶吃水测量方法

大型船舶的"超吃水"问题受到关注,实现对大型船舶吃水深度的流动灵活测量很重要。针对现有船载式船舶吃水测量方法的局限,提出了一种基于声呐微弱回波信号识别的船舶吃水深度离船检测方法。在详细分析声波信号在水体中衰减耗散特性的基础上,提出利用时域相干平均提高信噪比,提取船体微弱回波信号特征的方法。设计了实验方案,搭建了小比尺船模吃水深度试验系统,获取了船舶竖直边缘与曲面边缘回波信号,并通过对数据的时域相干平均处理,显著提高信噪比,通过对5组吃水测量结果的统计分析发现,吃水深度测量的最大相对误差为3.3%,精度较高,证明采用时域相干平均法提高信噪比的思路是可行的。

豫西深秋一次典型超级单体风暴的多普勒雷达分析

利用三门峡市多普勒天气雷达资料,分析了2009年10月4日发生在河南渑池县的一次产生冰雹的超级单体风暴的回波结构及演变特征,结果表明:超级单体是在上冷下暖的大尺度环流背景和不稳定层结下产生的;其演变过程经历了生成、发展、成熟、消亡四个阶段;局地生成的弱回波若发展较快,速度场中又有逆风区与之配合,则容易发展成超级单体风暴,应引起高度重视;发展阶段回波强度加速增大,诸如底层钩状回波、有界弱回波区、中气旋等超级单体的典型结构特征开始出现,是发布预警的关键时段,大约可以提前15-30 min;成熟阶段最重要的特征是持续存在的中气旋。超级单体风暴其初始回波出现在4 km左右的中空,具有向上向下迅速发展的特点;最强回波强度大,顶高伸展高;当最强回波底到达地面时意味着冰雹、降水的开始,因而可以通过分析最强回波顶高的演变趋势来确定降雹强弱和时间;VIL可用来判断对流风暴强度,持续高的VIL值可能与超级单体风暴有关。

新一代天气雷达产品在南疆冰雹天气中的分析及应用

利用南疆阿克苏新一代天气雷达CINRAD/CC的基本产品和导出产品,分析了阿克苏一次冰雹过程的环流背景、环境因子以及冰雹云多普勒天气雷达的回波特征,发现中等强度的垂直风切变和弱回波区是此次冰雹天气的重要特征,并得出垂直累积液态水含量、回波顶高和FY-2C定量产品的简明预报判据,为南疆地区冰雹的临近预报提供了依据。

Duffing混沌振子用于微弱信号检测的研究

针对频率已知的微弱正弦信号幅度和相位检测问题,提出了一种采用Duffing混沌振子作为检测系统的方法。该方法将被测信号作为系统的参数,利用系统参数在临界值附近微小的变化会改变系统输出状态的特性,通过识别系统输出的相轨迹判断输出状态是否改变,根据状态改变所需满足的条件估计信号的参数。给出了实现该方法的主要步骤,并将其运用于高频地波雷达海洋回波信号的检测,与FFT方法所得结果相比,回波多普勒谱的信噪比可提高5 dB,表明了该方法具有更好的检测性能。

一次雹暴天气的CINRAD/CC的观测资料分析

利用阿克苏CINRAD/CC的基本产品、敏视达软件的导出产品及新疆气象局新一代天气雷达网络应用软件生成的垂直剖面资料,综合分析了2005年7月15日夜间发生在阿克苏市西南部的一次雹暴过程,发现该多单体雹暴产生于一个中尺度对流系统中,加之有利的环流背景、环境因子和回波强度场(弱回波区)、径向速度场的三维空间配置,使风暴东移南压过程中发展为多单体风暴产生冰雹。同时得出了垂直累积液态水含量、回波顶高和FY-2C定量产品的简明预报判据。

以一次飑线过程为例对多普勒天气雷达资料适用性分析

利用常规资料和多普勒资料,对2008年9月7日的一次较长生命史飑线过程进行综合分析,对多普勒雷达几个产品的适用性进行初步探讨。结果表明,在雷暴单体发展各个阶段,从雷达观测数据上可以分析出系统流场以及环境风场,两者相互影响会在雷达回波上显示特殊的配置形势。这种在大面积正速(负速)区里嵌套一小块数值均匀的负速(正速)区的配置经常被误判为中气旋,实际上这是由于在对流系统中层发生的径向辐合而产生的。在适当仰角的速度图(V26)上迭加风暴追踪信息(58STI),便于分析出风暴的发展阶段。通过对风暴追踪信息产品在单体发展的各个阶段上的预报准确性探讨,以及一些其他产品的适用性研究,并将结论利用于短时预报和诊断分析上,以期提高目前短时预报的水平。

白天激光漫反射测距中微弱信号检测的单开门多触发方法

白天激光漫反射测距因存在强背景噪声,导致微弱回波信号的检测十分困难,严重限制了激光漫反射测距的广泛应用。因此,提出了采用单开门多触发方法解决白天激光漫反射测距的微弱信号检测难题。首先,介绍了一种GM-APD(Gcigcr-Modc Avalanche PhotoDiodc,盖革模式雪崩光电二极管)多触发概率分布函数的快速求解方法。接着,取激光漫反射测距系统典型参数,理论分析了多触发情况下的回波信号检测概率,分析结果表明单开门多触发方法可提高激光漫反射测距在白天情况下的回波信号检测概率。同时,通过对触发次数限制的优选,可以增加有效检测比,减少白天观测条件下回波信号的提取代价。最终,通过系统仿真验证了理论分析结果的正确性。因此,单开门多触发方法是解决白天激光漫反射测距微弱信号检测的可行途径之一。

混沌背景中微弱信号检测的回声状态网络方法

对复杂非线性系统的相空间重构理论进行了研究分析,提出了混沌背景中微弱信号检测的回声状态网络方法。针对回声状态网络模型参数选取困难这一问题,采用遗传算法对其模型参数进行优化。将回声状态网络模型参数作为遗传算法的个体,混沌时间序列预测均方根误差的倒数作为适应度函数,通过选择、交叉、变异等操作获得适合数据特点的最优模型参数。根据回声状态网络强大的学习和非线性处理能力,利用得到的回声状态网络模型最优参数建立混沌背景噪声的单步预测模型,将淹没在混沌背景噪声中的微弱瞬态信号和周期信号从预测误差中检测出来。以Lorenz系统和实测的海杂波数据作为混沌背景噪声进行仿真实验,仿真结果表明,本文所提方法在预测精度和训练速度方面均优于支持向量机和神经网络模型,能够有效地检测出混沌背景噪声中的微弱目标信号,且具有较小的预测误差。

高速小目标近场动态RCS计算

为研究高速小目标在弹目交会末端的雷达散射特性,提出一种近场动态RCS计算方法。根据导弹和目标的姿态模拟弹目运动轨迹,当弹道末端探测波束照射到目标时,综合物理光学法和等效电磁流法求得目标近场动态RCS计算结果。根据RCS计算结果对多普勒回波信号进行模拟,所得信号与实测信号相比,幅度和频率均一致,验证了模型的正确性。

一种改善双极化多普勒天气雷达弱回波发现能力的方法

由于双极化天气雷达使用"双发双收"体制,即同时发送和接收水平、垂直通道的电磁波,这会导致双极化雷达在两个通道接收到的回波功率较单极化雷达至少小2倍(或3 d B)。一些信噪比较低的弱回波可能淹没在噪声里,不易被发现。为改善双极化多普勒天气雷达弱回波的发现能力,提出基于双通道信号相关性联合估测回波功率方法,并结合双极化雷达IQ数据进行相关的算法试验分析。结果表明,用基于信号相关求和算法能提高双极化天气雷达的回波信噪比3.77 d B,从而使雷达探测到更多的弱回波。