为提高双偏振雷达在水凝物相态识别方面的能力, 利用双偏振气象雷达目标回波中的反射率因子 ZH、差分反射率因子 ZDR、差分相位常数 KDP、共偏相关系数 ρHV, 构造反射率标准差 SD (ZH )和差分相位标准差 SD (.DP )。将这 6个极化参数作为输入量, 通过统计美国国家海洋和大气管理局(NOAA)提供的大量水凝物样本数据, 根据样本数随雷达回波参量分布, 提出了以 β型函数为隶属函数的模糊逻辑分类算法。该算法能够有效识别小到中雨(RA)、大雨(HR)、大滴(BD)、干雪 (DS)、湿雪 (WS)、冰晶 (IC)、霰 (GR)、雨雹 (RH)、大雹 (LH)9类气象回波和 1类地物回波 (GC)。选取美国 S波段的科罗拉多州丹佛地区的气象雷达 KFTG在不同时间点的观测资料进行测试, 识别结果与 NOAA提供的 Level Ⅲ数据中的水凝物分类结果基本一致, 验证了本文提出的模糊逻辑算法具有良好的分类效果。

为寻求更加合理的水泥稳定红土粒料强度指标和动态特性的评价方法，研究了低剂量(2.5%和4.0%，质量分数)水泥稳定红土粒料的不同强度指标和动态特性，通过开展两种低剂量水泥稳定红土粒料的抗压、抗拉强度和动态模量试验，分析了不同因素对强度、动态模量和相位角的影响规律，建立了水泥稳定红土粒料不同强度指标的关系模型和动态模量依赖模型。结果表明，水泥稳定红土粒料在不同荷载模式下的拉压强度水平差异明显，抗压强度显著大于抗拉强度，其中抗压强度＞弯拉强度＞劈裂强度＞直接拉伸强度，并且不同强度之间具有显著的线性关系，可采用抗压强度、弯拉强度或劈裂强度取代直接拉伸强度评价水泥稳定红土粒料的抗拉强度特性。低剂量水泥稳定红土粒料是一种非线弹性材料，随着应力和频率的增大，动态模量均呈S型增长规律，相位角则分别呈逐渐减小和先增大后减小的趋势，具有显著的应力和频率依赖性。基于应力水平和加载频率的水泥稳定红土粒料动态模量依赖模型可较为真实地反映其非线性响应特性，为准确获取此类材料模量值提供了一种有效途径。

为提高室内可见光通信系统传输性能, 提出一种基于广义空间调制技术(GSM)的无载波幅度相位(CAP)-数字脉冲间隔调制(DPIM)混合方案。该方案基于空-时域联合思想, 在信号域内将CAP信号加载到DPIM时隙脉冲上构建混合调制信号, 在光空域内通过GSM技术同时激活多根天线进行信息传输。推导了可见光高斯信道下GSM-CAP-DPIM混合系统的误帧率理论表达式, 仿真验证了解析式的准确性, 探究了不同空时域参数选择对系统误帧性能的影响。实验结果表明: 频谱效率相同时, GSM-CAP-DPIM混合系统的可靠性优于传统混合调制系统。

为进一步提高动态目标室内可见光定位追踪系统性能, 提出了一种基于随机森林(RF)算法的室内可见光指纹定位方法。利用发光二极管(LED)的光强信号作为特征构建指纹数据库, 应用指纹库中的数据训练决策树, 引入RF算法进行初始定位, 再通过卡尔曼滤波对初始位置估计进行优化, 从而获得更准确的定位轨迹。仿真结果表明: 在5 m×5 m×3 m的室内场景下, 通过所提定位方法能获得大部分采样点误差分布在4 cm之内的定位效果; 此外, 通过与不同室内可见光定位算法的性能进行对比, 验证了所提算法的技术优势。

六价铬(Cr(VI))因其高毒性受到人们广泛关注，为提高吸附法去除Cr(VI)的效率，合成了一种新型核壳结构的聚乙烯亚胺(PEI)功能化复合纳米颗粒(Fe3O4@SiO2-NH2)，用于去除水中Cr(VI)。研究了磁性纳米颗粒的化学结构、形貌和磁性特性。考察了初始浓度、吸附时间、溶液pH值和无机阴离子对Cr(VI)吸附效率的影响。Fe3O4@SiO2-NH2在去除Cr(VI)方面表现出优异的性能，其最大吸附容量为251.83 mg/g。吸附过程具有pH值依赖性，自发性，吸热性。Fe3O4@SiO2-NH2质子化，通过静电吸引完成对Cr(VI)的吸附。同时X射线光电子能谱结果表明，部分Cr(VI)被还原为低毒的Cr(III)。Fe3O4@SiO2-NH2去除水中Cr(VI)时具有良好的重复使用性，且磁选时间仅需50 s。

光谱合束是提升高功率半导体激光器光束质量和亮度的关键技术之一。增加激光单元数量是提升光谱合束功率的主要途径，但同时造成合束光学元件尺寸变大，激光谐振腔变长不利于光谱合束光源的实际应用。提出了分离反射式中继成像光谱合束结构，将大尺寸中继成像镜分解成小尺寸的柱面反射镜阵列，每个激光线阵独立成像。最终12个激光线阵共计228个激光单元的光谱合束的输出激光功率为442.9 W，电光转换效率为41.8%，光谱范围为777.12～811.28 nm，光参量积为4.00 mm×mrad，与单元激光接近。所提结构为多激光单元光谱合束提供了一种可行方案，有利于激光器的工程应用。

针对应用于可见光通信的正交振幅调制（QAM）和脉冲位置调制（PPM）的混合调制系统结构及性能优化问题，提出了一种基于卷积神经网络（CNN）的混合调制端到端通信系统设计方案。该方案利用设计的损失函数分多个阶段训练网络来分别实现QAM调制以及PPM调制，并将二者结合实现混合调制。解调方面，为了提升脉冲识别准确度并降低运算复杂度，提出了一种通过改变CNN卷积核大小对接收信号进行脉冲识别的方法。仿真结果表明，在加性高斯白噪声和瑞利衰落信道下，对于采用不同脉冲时隙数及调制阶数的混合调制方式，所提技术方案表现出良好的泛化能力，并且当误符号率为10^-3时，相较传统解调方式，其误码性能改善范围为0.4 dB~2.8 dB。

针对应用于可见光通信的多脉冲位置调制(MPPM)方式的性能优化问题, 提出了一种基于自编码器模型的MPPM传输设计方案。该方案分别利用全连接网络(DNN)和卷积神经网络(CNN)搭建自编码器模型, 编码器端通过采用多阶段训练策略和自定义损失函数调控, 实现了MPPM信源符号的生成; 解码器端通过全连接层或一维卷积层构建的网络完成信道和MPPM信号特征学习等功能。仿真结果表明: 基于自编码器的MPPM传输系统的误码性能可以达到且略优于传统最大似然序列检测性能。

为提高可见光通信链路传输性能, 提出一种无载波幅度相位(CAP)和幅度差分脉位调制(ADPPM)混合的调制系统。该系统通过将频谱高效的多维CAP调制与功率高效的ADPPM相结合, 利用ADPPM的时隙脉冲搭载CAP信号进行信息传输; 在高斯白噪声信道模型下, 推导了CAP-ADPPM混合调制系统的误帧率解析表达式并进行了仿真验证; 分析了混合调制系统的阶数、幅度取值等参数对系统误帧性能的影响。实验结果表明: 当频谱效率相同时,CAP-ADPPM混合调制系统的可靠性优于传统单一调制系统, 并且可以提供多种参数选择方案, 为可见光通信提供了更为灵活的设计选择。