X波段双偏振雷达回波实时反演研究

为了确保YLD1-D型X波段双偏振多普勒天气雷达各类型回波能够实时生成并叠加到“威宁县气象综合业务管理系统”的GIS地理信息系统上,有效订正雷达数据。通过数据处理主机与服务器搭建于同一局域网,实现了数据采集与上传等功能,对雷达基数据进行加工处理,形成可叠加的回波图嵌入系统内。经过多次测试表明,系统能实现实时采集雷达数据并更新回波图,为本地气象服务带来极大便利。

利用双回波的固态激光雷达与相机外参标定方法

固态激光雷达和相机因产生的信息具有很强的互补性,被组合应用在多个领域。为了准确融合2种传感器的信息,提出一种利用双回波的固态激光雷达与相机外参标定方法。首先,利用双回波将含噪声的边缘点云从原始标定板点云中去除,得到内点云。然后,基于内点云获取与标定板真实尺寸一致的角点特征。最后,建立点云中角点与图像中角点对应的约束条件,通过多点透视方法优化求解外参。实验结果表明,该方法的重投影误差和数据融合效果比现有方法更优,验证了有效性与准确性。

基于边缘关联点云的激光雷达与相机外参标定方法

激光雷达的点云和相机的图像经常被融合应用在多个领域。准确的外参标定是融合两者信息的前提。点云特征提取是外参标定的关键步骤。但是点云的低分辨率和低质量会影响标定结果的精度。针对这些问题,提出一种基于边缘关联点云的激光雷达与相机外参标定方法。首先,利用双回波提取标定板边缘关联点云;然后,通过优化方法从边缘关联点云中提取出与实际标定板尺寸大小兼容的标定板角点;最后,将点云中角点和图像中角点匹配。用多点透视方法求解激光雷达与相机之间的外参。实验结果表明,该方法的重投影误差为1.602px,低于同类对比方法,验证了该方法的有效性与准确性。

融合时间序列趋势的Dual-ESN机组负荷预测模型

针对传统模型在机组负荷预测中无法充分捕获内部多变量演化模式的问题,提出了一种基于时间序列的趋势和数值信息融合的双重回声状态网络Dual-ESN(dual-echo state network)机组负荷动态预测模型。首先,引入最小二乘法,对相关的多元历史信息按照局部时间跨度进行趋势拟合。进一步,得到有关过程变化的模式序列,并和原本的数值分别被送入两个独立的储备池,以并行的时间维度进行特征学习。其次,将隐层的高维空间状态送入输出层,融合信息,得到所需要的预测结果。最后,基于山西某工厂660 MW机组装置的真实数据集,进行验证。对比已有预测方法,结果表明所提预测模型在多种性能指标上均有提升。

炸点目标雷达回波建模及双门限检测算法研究

在低分辨战场侦察雷达的研究领域,炸点是一类非常重要的目标,对炸点目标的研究对于提高雷达作战效能具有十分重要的意义。本文通过建立炸点爆炸模型,在点目标回波建模的基础上,提出了一种雷达炸点目标回波模型。与实测炸点数据对比发现,提出模型可以较好地模拟炸点回波信号;在深入分析炸点目标回波特征的基础上,提出了炸点目标双门限检测算法,通过实测数据验证,该算法对炸点目标具有较好的检测能力。

超声波流量计测量精度补偿方法研究

为提高超声波流量计的测量精度,通过对不同信号处理方法的探讨,用基于时差法超声波流量计关键技术之一的回波信号处理方法,在双阈值法基础上提出了跟踪回波幅值的增益控制法,以确定回波中特征波的位置、修正超声波传播时间的偏差。相比于传统超声波回波信号处理方法,该方法具有算法简单、实时性强、参考目标明确等特点。描述了时差法流量计的测量原理以及影响因素。分析了超声波的幅值特性。介绍了跟踪回波幅值的增益控制法的电路基本组成和软件流程。解决了复杂工况条件下测量稳定性差的问题。通过流量标定试验和数据比较,证明所提方法的测量结果优于采用双阈值法的测量结果,并且流量计测量精度和稳定性得到提高。

2022年3月14日江西及周边地区冰雹回波特征分析

为更好地开展对江西冰雹天气的监测预警工作,使用MICAPS数据、自动站数据、雷达拼图数据、雷达PUP产品数据、双多普勒雷达反演风场数据、冰雹灾情照片视频和微信冰雹信息反馈等资料,采用天气学、雷达气象学等原理与方法,对2022年3月14日江西及周边省份冰雹回波特征进行分析,结果表明:3月14日,江西及周边省份多地出现冰雹,20个区域站出现≥17.2 m·s^(-1)的大风,24个区域站出现≥50.0 mm的降水,且雷暴大风和冷空气大风混合出现。200 hPa高空出流区、500 hPa南支槽和风速切变、850 hPa低涡和切变线、地面辐合线和西南倒槽是冰雹天气主要系统;南昌订正后较大的CAPE、较强逆温层、中层干区和低层湿区为冰雹天气发生提供了环境条件。冰雹以超级单体回波为主,有时孤立存在,有时存在于回波群、回波带之中;回波强度≥60 dBz,强回波面积最小≥18 km^(2),最大≥180 km^(2);30~60 dBz强回波梯度距离≤6 km,具有明显的云砧前伸回波;冰雹回波生命史多数在2 h以上。在冰雹回波识别中,垂直积分液态水含量(VIL)是一个很重要的特征。江西冰雹单部雷达VIL在35~60 kg·m^(-2),雷达拼图上VIL为35~50 kg·m^(-2)。在冰雹回波2.5 km CAPPI图上,冰雹回波强度均≥60 dBz,最大可达65 dBz;在双多普勒雷达反演风场上多数回波中心具有中涡旋结构、侧面辐合风场、南北风场辐合等特征;有些个例风场比较凌乱。上述分析结果为江西冰雹天气的监测预警提供了分析依据。

噪声环境中的双声道音频回波抵消模型构建

为提升远端说话人员的分辨率,保证真实空间化听觉感受效果,构建一种噪声环境中的双声道音频回波抵消模型。该模型以子带自适应滤波器组为核心分解音频信号,使其形成若干个子频带信号;在子带域内计算噪声干扰阈值,依据阈值的计算结果并结合人耳听觉特性,叠加独立分布白噪声,实现各个子带的回波抵消。在此基础上,引入步长补偿因子和反馈控制理念改进最小均方算法,优化滤波器组参数,提升双声道音频回波抵消效果。测试结果表明:所设计模型可有效处理音频信号中的噪声信号,抵消后的音频信号信噪比均在3.5 dB以上,音频信号的振幅误差均在0.2 V以下,能够提升远端人员说话的分辨率,保证音频质量。

2021-05福建漳州连续2次冰雹天气过程分析

文章利用常规气象观测资料、0.25°×0.25°ERA-5逐小时再分析资料和多普勒雷达等探测资料,对2021-05-08和2021-05-09发生在福建漳州的连续2次冰雹天气过程的大气环流场、环境物理场和对流单体结构特征做了综合分析,得到以下结论:受低层暖湿气流和中层干冷空气侵入影响,8-9日午后环境位势不稳定度增加,地面辐合线为强对流天气的发生发展提供了有利的动力条件;探空层结具备发生冰雹和雷雨大风的有利条件。8日由于湿度层扩展得不够深厚,且对流风暴移动速度快,没有形成大范围的短时强降水;9日垂直上升运动贯穿整个对流层,湿层也更为深厚,因此冰雹和雷雨大风强度更强,并出现局地暴雨天气,造成较大经济损失。

基于多装备协同观测的烤烟气象减灾系统分析

现有高山新一代天气雷达受遮挡存在探测盲区,加之每次6 min的VCP模式时效限制,观测局地强对流天气常难以满足人影业务系统的作业需求。为此以罗平县为试点建设基于多装备协同观测指挥的新型烤烟气象减灾系统,由1部YW-X1-B型数字化天气雷达、6部大气电场仪和地面自动气象站与曲靖新一代天气雷达组成多装备协同人影作业指挥系统,重点针对强对流天气开展烤烟种植防灾减灾探索。经过一年多的检验,取得了较好的效果。该文以X波段双偏振天气雷达为基础,主要介绍其基本原理,功能、技术指标和探测模式,简单对比了该雷达同新一代天气雷达的回波特征及典型冰雹天气系统雷达回波指标差别,初步提出了回波之间的差异判据以及提高人影作业效果实现减灾的方法。利用个例分析表明:该雷达能在增雨防雹作业指挥和气象保障服务中具有良好辅助作用;同时对0°层亮带探测情况说明该雷达也具有较好的暴雨天气探测能力。通过对该雷达的业务能力和应用分析,探讨了该雷达在防灾减灾中发挥的作用,对发展X波段天气雷达建设有一点参考价值。

双探头H-ADCP在线流量监测系统在西江黄金水道流量监测的应用初探——以梧州水文站为例

梧州水文站上游约2000 m是干流浔江与支流桂江交汇处,下游170 m为云龙大桥,水流形态复杂,实现流量在线监测是一大难题。尝试基于回波强度判断H-ADCP单元流速的有效性,通过建立双探头H-ADCP不同单元流速组合计算的指标流量与断面流量模型及水量计算分析来研究双探头H-ADCP在线流量监测系统在西江黄金水道梧州水文站河段的适用性。结果表明,水位在3.29~22.31 m,指标流量在3270~39500 m^(3)/s时双探头H-ADCP在线流量监测系统可在梧州水文站应用。

2020年5月22日广州强降水超级单体的S波段双偏振雷达回波分析

为研究S波段双偏振雷达探测强降水超级单体的回波特征,本文利用广州S波段双偏振雷达、风廓线雷达、气象信息综合处理系统(Meteorology Information Comprehensive Analysis Process System,MICAPS)、地面观测站等资料,分析了2020年5月22日广州一次局地特大暴雨过程的发生发展及雷达回波特征。结果表明:列车效应和后向传播影响共同造成了广州此次局地强降水过程;强降水超级单体成熟阶段,雷达回波低层仰角会出现K_(DP)印,ρHV图上有非均匀波束填充(Non-Uniform Beam Filling,NUBF)特征,高层仰角会出现Z_(DR)环(高值区)、ρHV环(低值区)等特征,垂直方向上表现为形态相似、空间分布分离的Z_(DR)柱和K_(DP)柱;Z_(DR)最大值略早于Z_(H)最大值,一般出现在Z_(H)骤增时段,雨强开始增大或最大雨强之前,对强降水的发展有指示意义,K_(DP)最大值一般出现在Z_(H)大值时段,并与最强降水时段对应,结合Z_(DR)和K_(DP)可以更好地判断降雨强度的变化。

玉林市“4·19”飑线大风成因及雷达特征分析

利用自动气象站加密和常规观测资料、欧洲中期天气预报中心全球气候第五代大气再分析数据(ERA5)以及SA波段双偏振雷达资料,对2023年4月19日玉林暖区飑线过程进行分析。结果表明:(1)本次飑线过程发生在高空短波槽、低空切变线和地面倒槽锋面影响的环流背景下,是一次湿对流型飑线。(2)中层短波槽的动力作用与低层高温高湿环境配合较好,倒槽中的锋面是触发强对流天气的关键系统,飑线成熟阶段,受中高层短波扰动影响,飑线脱离锋面向暖区快速移动发展。(3)此次暖区飑线过程具有飑中系统的典型特征,飑线后部形成一个冷池,冷池密度流形成强的雷暴出流,造成冷池前部玉林多处出现10级以上大风。(4)雷达回波具有弓状回波、速度模糊、后侧入流缺口等雷暴大风特征,双偏振参量显示ZDR大值区随高度降低,回波均一性较好(CC>0.9),ZDR和KDP都可以看到飑线前沿的极大值窄回波带。

2022年春季滇东北2次冰雹过程的双偏振雷达特征对比分析

利用MICAPS常规观测资料、昭通双偏振多普勒雷达资料和区域自动站资料,对2022年春季昭通2次冰雹过程进行了对比分析,发现500 hPa短波槽和700 hPa西南急流为强对流天气提供了有利的动力条件和水汽条件,强盛的暖平流有利于上冷下暖不稳定层结生成。冰雹生成区表现出高基本反射率因子、低差分反射率因子、低相关系数的典型特征。

基于模糊逻辑的X波段双偏振雷达地物回波识别方法

为提升天气雷达数据质量,减少地物杂波对天气雷达数据质量的影响和满足短临预报业务应用,需对地物杂波进行识别和剔除。采用绵阳机场X波段双偏振天气雷达数据资料,选取4个特征参量,运用模糊逻辑算法结合层次分析法,确定识别地物杂波的隶属度函数及特征参量的权重,得出每个回波点是地物的可能性,进行识别和剔除。结果表明:该方法能清晰体现出各个参量在对地物识别时的贡献值,提升地物回波识别效果,提高雷达数据质量。

攀枝花一次多单体冰雹天气的双偏振雷达特征分析

运用EC ERA5 0.25°×0.25°逐小时再分析资料、常规探空资料、地面观测资料和攀枝花市X波段双偏振多普勒天气雷达资料,分析了2021年7月12日攀枝花市一次多单体冰雹、大风灾害性天气过程的天气学背景和双偏振雷达回波特征。结果表明:双偏振参量对识别降水相态有较好的指示性,强回波区对应趋于零的差分反射率因子、较小的差分传播相移率和相关系数时,对冰雹的识别和预报具有重要的参考价值。

一次秋季对流性暴雨的双偏振雷达回波特征分析

该文利用黔东南榕江C波段双偏振多普勒天气雷达资料、常规观测资料及地面加密自动站观测资料等,对2021年9月6日傍晚到夜间贵州东部地区出现的对流性暴雨天气过程的环流背景、影响系统和雷达回波特征进行总结分析。结论如下:(1)此次天气过程是在副高西伸北抬形成高压坝的背景条件下,中高纬冷涡低槽与高原东移的短波槽在四川东部同位相合并加强东移,引导冷空气从西北路径和东北路径两面夹击影响贵州东部地区,配合长时间稳定维持的南北向低空切变线,共同触发不稳定能量强烈释放,产生对流性暴雨天气。(2)带状对流回波东段东移至铜仁、黔东南州境内后逐渐转为片状积层混合降水回波,并长时间稳定维持少动。暴雨发生期间,回波具有明显的低质心高效率的热带暖云降水回波特征;VIL值在10~30 kg·m^(-2)之间,局地出现明显的跃增现象;低仰角径向速度图上长时间维持明显的风场辐合。(3)此次过程雷达偏振参量具有产生强降水的特征,最大Z H在40~60 dBz之间,Z DR在0.2~5 dB之间,K DP范围为0.5~7.0°·km^(-1),CC在0.9~0.98之间,最大时≥0.98。

应用磁共振扰相梯度双回波鉴别急性脑实质出血和钙化的定量研究

目的 研究磁共振扰相梯度回波诊断与鉴别诊断急性出血和钙化的定量指标 ,总结急性脑出血在双回波T2 加权像上影像表现 ,探讨其影像表现的产生机制。方法 以CT作为金标准 ,对已确诊急性脑出血的 8例 13个病灶 (A组 )和颅内钙化 5例 14个病灶 (B组 )进行磁共振FLASHT2双回波 (15 /3 5ms)检查。总结其MR的表现。测量不同TE情况下MR图像上低信号区面积 ,计算低信号面积增大率。测量不同相位编码方向情况下 ,MR低信号区的前后径与左右径。结果 钙化和出血病灶的双回波上低信号区域面积增大率差异有显著性 (P <0 .0 1) ,急性脑出血病灶的低信号区面积增大率 (0 .44 ,0 .3 4～ 0 .49)明显大于钙化灶的增大率 (0 .11,-0 .0 6～ 0 .0 9)。TE =15ms出血灶和钙化灶以及TE =3 5ms钙化灶低信号区的前后径和左右径在改变相位编码方向时差异无显著性 (P >0 .0 5 )。TE =3 5ms时 ,出血灶低信号区前后径 (左右径 )在相位编码方向为前后 (左右 )时比相位编码方向为左右 (前后 )时增大 (P <0 .0 5 )。结论 依据扰相梯度T2 双回波上低信号区域面积增大率(面积法 )和低信号区前后径和左右径在不同相位编码方向上的变化情况 (径线法 )可以鉴别急性脑出血和钙化 ,定量鉴别的物理基础为出血与钙化的磁感应性不同 。

三维双回波稳态序列观察正常腕关节软骨

目的探讨3.0T MR三维双回波稳态(3D-DESS)序列在正常腕关节软骨成像中的价值。方法对12名健康志愿者采用3D-DESS、常规T1W自旋回波(SE-T1W)序列、T2W脂肪抑制快速自旋回波(FS-FSE-T2W)序列、质子加权脂肪抑制快速自旋回波(FS-FSE-PDW)序列行腕关节扫描。测量并计算各序列上腕关节三角纤维软骨复合体(TFCC)、腕骨间软骨及腕骨骨髓SNR及CNR,比较3D-DESS与常规SE序列图像SNR、CNR的差异。结果 3D-DESS图像上TFCC、腕骨间软骨SNR均高于SE-T1W、FS-FSE-T2W、FS-FSE-PDW序列(P均<0.05),而3D-DESS上骨髓SNR与FS-FSE-T2W、FS-FSE-PDW序列差异无统计学意义(P均>0.05)。3D-DESS显示腕骨间软骨/骨髓CNR明显高于SET1W、FS-FSE-T2W、FS-FSE-PDW序列(P均<0.05),3D-DESS图像TFCC/骨髓CNR与FS-FSE-PDW序列差异无统计学意义(P>0.05)。结论与常规SE序列相比,3D-DESS序列能更为清晰地显示腕关节软骨,对诊断腕关节软骨病变具有潜在价值。

3D DESS磁共振序列诊断神经根型颈椎病临床价值

目的探讨3D双回波稳态进动(dual echo steady state,DESS)磁共振序列在显示椎管内臂丛神经的形态解剖学信息的情况,以及在显示突出椎间盘与椎管内臂丛神经的关系的临床应用价值。方法对35例有颈肩痛和上肢麻痛等颈丛和臂丛神经根受压症状,临床高度怀疑神经根型颈椎病患者行颈椎MRI常规序列(矢状位T1WI,T2WI,横轴位T2WI)和3DDESS序列,3DDESS序列的所有图像均采用3D最大信号强度投影(MIP)与曲面重组等后处理,由2位高级职称MRI影像诊断医师通过对重建后图像所显示的臂丛神经椎管内神经根的形态、长度以及突出椎间盘与椎管内臂丛神经的关系的影像表现,评价3DDESS序列在神经根型颈椎病影像诊断中的临床应用价值。结果 3DDESS序列重建图像和常规MRI T2WI序列图像对臂丛神经椎管内神经前根的显示率分别为94.3%(33/35)和88.6%(31/35),对臂丛神经椎管内神经后根的显示率分别为94.3%(33/35)和80%(28/35),3D DESS序列明显优于常规层厚T2WI图像,差异有显著性意义(P<0.05);在臂丛神经椎管内神经前后根完整性的显示方面,两者间差异无统计学意义(P>0.05)。结论 3DDESS序列经重建后的图像,可提供更多的椎管内臂丛神经的形态解剖学信息,能清晰显示突出椎间盘对神经根的压迫情况,为临床治疗提供明确依据。