骨修复支架的成骨活性和力学性能对其使用效果至关重要。以具有良好力学性能的锌黄长石(Ca2ZnSi2O7，HT)为基体，以Mg掺杂的生物可降解介孔生物活性玻璃(MBG)为涂层，制备Mg-M/HT多孔复合支架。研究Mg掺杂对复合支架微观结构和成骨活性的影响。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和Fourier变换红外吸收光谱仪等手段对复合支架的物化性能进行表征。利用人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)考察Mg掺杂对支架成骨活性的影响。结果表明：Mg掺杂虽然一定程度上降低了MBG的介孔有序度，但Mg-M/HT复合支架仍具有均匀有序的孔道结构。与MBG改性的HT生物支架(M/HT)相比，Mg-M/HT支架具有更高的细胞内黏着斑蛋白和整合素以及碱性磷酸酶、钙结节和骨钙素的表达量，表明Mg掺杂可促进M/HT支架的成骨细胞活性，在骨组织修复领域具有较好的应用潜力。

分别利用高斯拟合估计算法(Gaussian fitting estimation algorithm, 以下简称Gauss估计算法)和最大似然(Maximum Likelihood, ML) 离散谱峰值(Discrete Spectral Peak, DSP)估计算法(ML DSP)处理实测回波信号, 计算得到风速扰动的功率谱密度(Power Spectral Density, PSD)。根据Kolmogorov湍流理论中PSD与频率的-5/3关系, 比较不同距离门下的PSD, 采用高频区域的风速误差作为风速估计性能参数, 分析比较不同距离情况下风速误差, 并利用自相关系数分析风速时间变化的相关性。结果表明: 在距离较低的探测区域Gauss估计算法的风速误差微弱小于对应的ML DSP估计算法, 二者之间的风速误差差值最多不超过0.05 m/s。而在距离较高的区域, 两种算法的风速误差差值从820 m处的0.06 m/s增加至1 200 m的0.16 m/s。在风速的时间相关性分析上, Gauss估计算法的风速时间自相关系数明显大于对应的ML DSP估计算法, 说明Gauss估计算法处理的风速数据更具有稳定性。

目前中国科学技术大学车载激光雷达已经实现了对于15~60 km中性大气风场的夜间连续观测, 鉴于白天观测的信噪比受到背景光的限制, 因此, 设计了一种利用现有干涉滤光片结合固态FP 标准具的超窄带滤光器, 用于实现背景噪声的降低。提出了一种结合鉴频器参数确定FP最佳参数的方法, 得出了 FP 标准具的参数, 实现了带宽为8.4 pm、中心波长为354.73 nm、自由光谱间距为150 pm、峰值透过率高于0.67的滤光器, 将背景噪声降低到原来的十八分之一。 该滤光器有效提高了系统信噪比, 减小了风速误差, 同时计算了温度、角度变化对滤光器带宽、中心波长和透过率的影响, 设计了一种角度调谐的方法。实验结果与理论值具有较高的一致性。

对于平流层的高空间分辨率的重力波连续测量和研究非常稀少。近几年中国科学技术大学的瑞利多普勒激光雷达观测了大量的重力波事件, 这得益于激光雷达系统在重力波研究中的优越特性。文中对激光雷达系统作出了一个简单的介绍, 并且展示了位于中国酒泉(39.741°N, 98.495°E), 垂直高度范围在15~60 km, 自2015年10月7日起持续了两个月的重力波夜间观测结果。在对一些重力波事件分析过程中, 对中尺度的水平风速进行了二维波谱分析之后, 发现重力波波动非常明显, 这些波动的波长范围主要集中在3~6 km, 而周期大约为10 h。这些观测结果都肯定了瑞利多普勒激光雷达在重力波观测应用方面的优势。

临近空间风场的探测, 在大气动力学研究和提高数值天气预报的准确性, 以及航空航天保障等方面具有重要意义。研制基于瑞利散射双边缘技术的60 km多普勒激光雷达用于临近空间大气风场的测量。激光雷达主要分为垂直指向测量系统和两台斜指向测量系统。工作波长355 nm, 探测距离15~60 km。为验证系统的可靠性和积累风场观测数据, 于2014年下半年进行了外场实验, 并与当地的探空气球数据进行对比, 结果显示60 km瑞利多普勒激光雷达风场测量数据与探孔气球数据具有良好的一致性。

基于Fabry-Perot标准具的直接探测测风激光雷达是中高层大气风场探测的有效手段之一, 系统保持长期稳定地运行是监测风场变化的基本需求; 通过对DWL给出的无效探测数据进行的深入剖析, 得出是激光发射频率发生了相对漂移所致; 然后, 搭建实验验证内在机理, 得出, Nd:YAG激光器中种子激光器工作环境温度每变化1 ℃将导致激光发射频率产生1.536 GHz漂移, 可致使透过率变化最大达46.1%, 标准具工作环境温度每变化1 ℃相当于激光频率产生的相对漂移量737.7 MHz; 当满足小于1 m/s的系统误差时, 需要建立三级温控机制, 将系统整体处于调控精度为1 ℃的恒温环境中工作, 另外将种子激光器、标准具分别置于调控精度为0.001 ℃的恒温箱内工作, 能够满足风场探测的要求。

基于法布里-珀罗干涉仪的多普勒测风激光雷达可以实现从对流层到中层大气的高时空分辨率风场探测。然而，实际风场观测时，反演出的径向风速总会存在一个偏差，需要外部的参考风场来消除。从理论出发，分析了出现偏差的原因，得出主要影响因素是法布里-珀罗干涉仪和种子激光器的环境温度。随后对该温度的影响进行了实验研究。通过分别对种子激光器和法布里-珀罗干涉仪环境温度的精确控制，测量激光通过已标定的法布里-珀罗干涉仪的透过率来监测相对频率的漂移与温度之间的关系。实验结果表明，环境温度会影响频率漂移，理论上，对于355 nm 测风激光雷达系统，控制1 m/s 的径向风速漂移，种子激光器环境温度引起的频率漂移系数为1650 MHz/K，温度控制的精度须小于0.004 K；法布里-珀罗干涉仪环境的温度引起的频率漂移系数为799 MHz/K，温度控制的精度须小于0.007 K。

介绍了基于法布里-珀罗(F-P)标准具的多普勒测风激光雷达(DWL)的基本工作原理,给出了DWL 的典型探测数据:对影响DWL 风场探测数据精度的因素进行了深入的剖析,主要包括背景光强度、探测器的工作状态、发射激光的频率锁定、种子激光器的工作环境温度、转场或温度骤变对接收机引起的形变等因素:背景光过强会导致系统信噪比急剧降低,探测器饱和将会处于非线性工作状态,进而生成无效数据,发射激光失锁将会导致风廓线平移,种子激光器工作环境温度不恒定将会导致激光跳变等现象,影响因素逐一克服后,DWL与探空气球的风速偏差在1.4 m/s以内、风向偏差在2.2°以内.

智能识别领域,严格要求系统能快速准确地搜索跟踪目标质心,一个基于欧式模板的快速质心搜索算法得到了广泛应用。但该方法仅能求得近似解,难以求取目标质心的精确坐标。提出一种基于距离平方模板的快速质心搜索算法,并将该算法从二值图像推广到灰度图像的质心搜索。两种算法对同一图像质心搜索结果进行对比,欧式模板算法误差在2%~6%范围内,而距离平方模板算法精度为100%。结果表明:在精确度要求较高的场合,特别是小目标追踪识别时,必须使用距离平方模板进行目标质心的计算。

为了获得更为准确的大气风速廓线，使用国内首台基于三通道Fabry-Perot标准具的瑞利散射测风激光雷达进行风场测量，提出了根据实测数据及时调整标准具位置的激光频率反演方法。此方法有效减小了激光频率漂移和抖动造成的反演误差，同时对传统风速算法进行了改进。利用非线性迭代算法处理数据，通过对两种算法处理结果的比较，发现迭代算法具有更高的反演精度。使用非线性迭代算法对三通道瑞利散射多普勒测风激光雷达风场测量数据进行处理，得到了10km~40km的大气风速廓线。结果表明，此种风速反演算法切实可行，并提高了反演精度。