Opportunities to use synthetic aperture radar (SAR) in scientific studies and military operations are expanding with the development of small SAR systems that can be operated on small unmanned air vehicles (UAV)s. While the nimble nature of small UAVs make them an attractive platform for many reasons, small UAVs are also more prone to deviate from a linear course due autopilot errors and external forces such as turbulence and wind. Thus, motion compensation and improved processing algorithms are required to properly focus the SAR images. The work of this dissertation overcomes some of the challenges and addresses some of the opportunities of operating SAR on small UAVs. Several contributions to SAR backprojection processing for UAV SARs are developed including: 1. The derivation of a novel SAR backprojection algorithm that accounts for motion during the pulse that is appropriate for narrow or ultra-wide-band SAR. 2. A compensation method for SAR backprojection to enable radiometrically accurate image processing. 3. The design and implementation of a real-time backprojection processor on a commercially available GPU that takes advantage of the GPU texture cache. 4. A new autofocus method that improves the image focus by estimating motion measurement errors in three dimensions, correcting for both amplitude and phase errors caused by inaccurate motion parameters. 5. A generalization of factorized backprojection, which we call the Dually Factorized Backprojection method, that factorizes the correlation integral in both slow-time and fast-time in order to efficiently account for general motion during the transmit of an LFM-CW pulse. Much of this work was conducted in support of the Characterization of Arctic Sea Ice Experiment (CASIE), and the appendices provide substantial contributions for this project as well, including: 1. My work in designing and implementing the digital receiver and controller board for the microASAR which was used for CASIE. 2. A description of how the GPU backprojection was used to improved the CASIE imagery. 3. A description of a sample SAR data set from CASIE provided to the public to promote further SAR research.

Brigham Young University has developed a low-cost, light-weight, and low power consumption SAR for flight on a small unmanned aerial vehicle (UAV) at low altitudes. This micro-SAR, or uSAR, consumes only 18 watts of power, ideal for application on a small UAV. To meet these constraints, a linear frequency modulation-continuous wave (LFM-CW) transmit signal is utilized. Use of an LFM-CW signal introduces some differences from the typical strip map SAR processing model that must be addressed in signal processing algorithms. This thesis presents a derivation of the LFM-CW signal model and the associated image processing algorithms used for the uSAR developed at BYU. A data simulator for the BYU LFM-CW SAR is detailed and results are provided for the case when the simulated data are processed using the uSAR algorithms. Data processing schemes are discussed, including compression, receive signal phase detection, interference filtering and auto-focusing. Finally, data collected from the instrument itself are processed and presented.

Denna avhandling går ut på att undersöka verkningsgradens temperaturberoende för SHG (second harmonic generation) från 1030nm till 515nm, i en kvasifasmatchad KTP-kristall, för både pulsad och CW (continuous wave)-laser. Detta undersöktes då det har tidigare noteras att verkningsgraden hos en KTP-kristall avtar när effekten på lasern ökar. Det är på grund av ökad värmeutveckling från absorption (se Figur 1). I denna rapport undersöktes detta genom att variera lasereffekten, kyla KTP-kristallen med en temperaturgradient och mäta dess effekter på verkningsgraden. För att undersöka fallet med CW skapades ett simuleringsprogram i Python, då det inte fanns en tillräckligt stark CW-laser tillgänglig. En laser med femtosekundspulser användes för att mäta verkningsgraden för pulsad laser. Resultaten visade att CW-lasern som förväntat var känslig för temperaturförändringar och att det orsakade att verkningsgraden minskade med effekten. Dessutom visade simuleringen att en temperaturgradient var ett effektivt sätt att höja verkningsgraden om den applicerades korrekt. Den pulsade lasern uppvisade ett annat beteende. Den var mycket stabil för stora temperaturspan, 7% skiljde mellan högsta och lägst effekt på ett temperaturspan på 70°C.

Gap junctions are highly-conserved communicating junctions composed of the connexin family of proteins. In addition to this channel function, gap junctions mediate adhesive contacts at extracellular domains, and are host to a variety of signalling metabolites at intracellular surfaces. In this thesis, I explore the emerging theme of the connexin interactome. Starting with a non-biased proteomic approach, I identified endogenous protein interactions with the predominant liver and oligodendrocyte connexin, connexin32 (Cx32). Here, I identified novel mitochondrial protein interactions suggesting that Cx32 might localize to mitochondrial membranes, as has been reported for cardiac Cx43. Following proteomic quantitation of WT and Cx32 KO membranes, I determined that loss of Cx32 specifically induces mitochondrial protein expression. Bioenergetic analysis of isolated mitochondria then confirmed that oxygen consumption and rates of reactive oxygen species (ROS) generation were elevated in Cx32 KO mitochondria. In addition to novel intracellular connexin protein interactions, we hypothesized that connexin-mediated glial cell:cell interactions were responsible for mediating fate decisions in the complex hippocampal neurogenic niche environment. We identified that Cx32-mediated glial cell:cell interactions exert significant proliferative and fate specifying pressures on hippocampal progenitor cell types, wherein the loss of Cx32 enables improved histological and functional regeneration following excitotoxic injury. Together, this thesis identifies novel connexin-mediated signalling pathways that provide mechanistic insight into both intracellular and extracellular interactomedependent functions for Cx32, and outlines a potentially transformative avenue for brain repair.

L'obtention de ce mémoire a été rendue possible par le soutien financier du FRQNT et du CRSNG. / Ce mémoire est une étude détaillée de certains aspects de la théorie de Morse et des complexes de chaînes qui en découlent : le complexe de Morse, le complexe de Milnor et le complexe de Barraud-Cornea. À l’aide de différentes techniques de la topologie différentielle et de la théorie de Morse, dont les bases forment les premiers chapitres de ce texte, nous ferons la construction détaillée de ces trois complexes avant de démontrer leurs équivalences deux à deux. Ce mémoire synthétise et met en parallèle trois branches de la théorie de Morse en ne supposant que des connaissances du niveau d’un étudiant de début maîtrise. / In this thesis, we study aspects of Morse theory and the chain complexes that derive from it : the Morse complex, the Milnor complex and the Barraud-Cornea complex. Using different techniques from differential topology and Morse theory, which will be presented in the first chapters, we carefully build these complexes before proving their equivalence. This thesis synthesises and compares three points of view in Morse theory in a document accessible to beginning graduate students.

Heutzutage erfüllen nur 35 % der Deutschen das empfohlene Maß an körperlicher Bewegung (Robert Koch Institute, 2015). Ein möglicher Grund für diese Inaktivität ist, dass die körperliche Betätigung am Arbeitsplatz sich in den letzten Jahren um insgesamt 28% verringert hat (Wilke, Ashton, Elis, Biallas, & Froböse, 2015). Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, evaluiert die vorliegende Dissertation eine mHealth Intervention bestehend aus Fitnessarmbändern und einem Online Coach, welche die Bewegung von inaktiven Beschäftigten mit Gesundheitsrisiko fördern soll. Zusätzlich wird das Occupational Health Behavior Change (OHBC) Modell als theoretische Grundlage für Veränderungen von Gesundheitsverhalten im betrieblichen Kontext entwickelt. Das OHBC Modell verbindet ein gesundheitspsychologisches Modell mit einem Modell aus dem Bereich der Arbeits-& Organisationspsychologie und stellt die Grundlage für die beiden veröffentlichten Studien der Dissertation dar. Studie I bewertet den Effekt der Intervention auf körperliche Gesundheit und arbeitsbezogenem Wohlbefinden anhand eines randomisiert kontrollierten Studiendesigns und unter Berücksichtigung von Langzeiteffekten. Beschäftigte in der Interventionsgruppe zeigten eine Verbesserung ihrer physischen Gesundheit bis zu einem Jahr nach der Intervention, jedoch wurde kein Effekt auf arbeitsbezogenes Wohlbefinden gefunden. Studie II zeigt, dass die Schrittanzahl und die Beeinträchtigung des Wohlbefindens während der Intervention verbessert werden und beantwortet weiterführende Fragen über die Effektivität der Intervention anhand von modernen statistischen Methoden. Abschließend werden die Ergebnisse der beiden Studien diskutiert und dabei die Struktur des neu kreierten OHBC Modells überprüft. Insgesamt zeigt die vorliegende Dissertation, dass Fitnessarmbändern kombiniert mit einem Online Coach eine effektive Intervention darstellen, um körperliche Aktivität, physische Gesundheit und das Wohlbefinden von Beschäftigten zu fördern. / Nowadays only 35% of the German population performs the recommended amount of physical activity (Robert Koch Institute, 2015). A reason for this inactivity might be that the amount of moderate to vigorous physical activities at work (e.g., brisk walking or moving heavy loads) has diminished by about 28% within the last decades (Wilke et al., 2015). To counteract this alarming development, this dissertation evaluates an mHealth intervention that aims to promote physical activity in the working environment. In particular, this intervention combines activity trackers with an online coach to promote physical activity among inactive employees at risk. Furthermore, this dissertation creates the Occupational Health Behavior Change (OHBC) model as a theoretical framework for changing health behavior within a work setting by combining a model of the health psychology with a model of the industrial and organizational psychology. The model functions as the basis for the two published studies of the dissertation. Study 1 evaluated the intervention by using a randomized controlled trial design and assessed long-term effects on employees’ physical health and work-related well-being. The results show that employees in the intervention group improved their physical health up to one year after the intervention whereas no effect was found for work-related well-being. Study 2 shows that the number of steps and impaired well-being were improved during the intervention and clarified several additional questions about the intervention’s efficacy by applying modern statistical methods. Finally, the findings of the studies were discussed and the theoretical structure of the newly created OHBC model was reviewed based on the studies’ results. Taken together, the overall findings show that combining activity trackers with an online coach constitutes an effective intervention for occupational health promotion with the aim of promoting physical activity, health and well-being among employees.

This study presents a novel frequency modulated continuous wave (FMCW) radar system based on sub-harmonic generation, where a 24 GHz frequency divider-by-10 is used as an active reflector tag. A practical prototype is designed and fabricated on a GF45nm-Silicon on Insulator (SOI) technology for the 24 GHz building blocks, while a GF0.18 μm 7WL Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor (BiCMOS) technology was used for the 2.4 GHz receiver and baseband. System measurement results show that as opposed to conventional primary radars, the proposed system is immune to strong multi-path interferences resulting from direct reflections of the interrogating signal. The system achieves a ranging precision of 3.7 mm with loop measurements. Moreover, when measured in an indoor environment, the ranging results show a ranging precision and accuracy of 5.8 and 22.3 cm, respectively, which outperform other FMCW radars in the literature.

Die technikgestützte Rehabilitation wird im Rahmen der Schlaganfallbehandlung als therapeutisches Verfahren zur Wiedererlangung der motorischen Bewegungsfähigkeit oberer Extremitäten eingesetzt. Zudem wächst durch die Digitalisierung des Alltags und den demographischen Wandel das Forschungsinteresse an telerehabilitativen Behandlungskonzepten, die die Schlaganfallversorgung durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien ergänzt sowie erweitert. Dabei wird das Ziel verfolgt, einen dauerhaften und nachhaltigen Therapieerfolg zu ermöglichen. Durch die Möglichkeit zur Vernetzung der stationären sowie ambulanten Rehabilitation mit der Nachsorge soll eine kontinuierliche, über die notwendigen Gesundheitssektoren der Schlaganfallbehandlung hinweg, eine Begleitung der Patient:innen durch die betreuenden Behandler:innen gewährleistet werden. Der erfolgreiche Einsatz entsprechender Therapiesysteme in der Nachsorge verlangt einen benutzerzentrierten Entwicklungsprozess. Ausgangspunkt sollten die von den beteiligten Nutzer:innengruppen gestellten Anforderungen an derartige Systeme sein. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, auf verschiedene Aspekte des Technikeinsatzes und die damit einhergehende Zufriedenheit sowie Akzeptanz der technikgestützten Schlaganfallrehabilitation und Nachsorge der beteiligten Nutzer:innengruppen einzugehen. Eine Kombination aus drei explorativen Untersuchungen, einer Grundlagenbefragung und zwei empirischen Feldstudien, analysieren abhängige Faktoren des Technikeinsatzes, um entsprechende Auswirkungen auf die Entwicklung und Praxis abzuleiten. Im Rahmen der Grundlagenbefragung werden das Nutzungsverhalten sowie die Nutzungsbereitschaft von Informations- und Kommunikationstechnologien von Schlaganfallpatient:innen und Behandler:innen analysiert. Daraus abgeleitet werden notwendige Ressourcen, die bereitgestellt werden müssen, um technikgestützte Verfahren sowohl in der Rehabilitation als auch Nachsorge zu ermöglichen. Die erste empirische Studie untersucht Veränderungen im Nutzer:innenerleben, der Zufriedenheit und Technikakzeptanz, zwischen zwei Therapiegeräten in der klassischen Versorgung mit zwei experimentellen Therapiesystemen mit visuellem und zum Teil haptischem Feedback. In einer zweiten Feldstudie werden zeitbezogene Veränderungen untersucht, die bei längerfristiger Nutzung über zehn Behandlungseinheiten mit dem Bi-Manu-Interact auftreten können. / Using technically assisted rehabilitation in stroke treatment as a therapeutic procedure to regain motor mobility of upper extremities. In addition, the digitalisation of everyday life and demographic change are increasing research interest in telerehabilitative treatment concepts, which supplement and expand stroke care by using information and communication technologies. The aim is to achieve lasting and sustainable therapeutic success. The possibility of integrating in-patient and out-patient rehabilitation with aftercare is intended to ensure that patients are continuously accompanied by the attending physicians across the necessary health sectors of stroke treatment. The successful use of appropriate therapy systems in aftercare requires a user-centered development process. The starting point should be the requirements placed on such systems by the user groups involved. The aim of the present study is to deal with different aspects of the use of technology and the associated satisfaction as well as acceptance of the technology-supported stroke rehabilitation and aftercare of the participating user groups. A combination of three explorative studies, a basic survey and two empirical field studies analyse dependent factors of the use of technology in order to determine corresponding effects on development and practice. The basic survey analyses the usage behaviour and readiness of stroke patients and therapists to use information and communication technologies. From this, resources are derived to enable technology-supported procedures in rehabilitation and aftercare. The first empirical field study investigates changes in user experience, satisfaction and technology acceptance between two therapy devices in classical care with two experimental therapy systems with visual and partly haptic feedback. The second field study investigates time-related changes that can occur with long-term use of more than ten therapy units with the therapy system "Bi-Manu-Interact".

Konflikte am Arbeitsplatz sind allgegenwärtig–sie erschweren den Berufsalltag und können schlimmstenfalls auch zu privaten Problemen führen. Dennoch ist unklar, wie genau Aufgabenkonflikte das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit von Beschäftigten beeinflussen. Mechanismen, wann und warum Aufgabenkonflikte negative Folgen haben, wurde bisher wenig erforscht. Begründet werden kann dies damit, dass Aufgabenkonflikte bisher zumeist in Feldstudien mittels retrospektiven (und zudem subjektiven) Momentaufnahmen untersucht wurden. Das erste Ziel meines Vorhabens war es demnach, Aufgabenkonflikte in einer Tagebuchstudie sowie in einem kontrollierten Setting im Labor zu untersuchen, um deren emotionale und kognitive Konsequenzen präzise und unmittelbar zu erfassen. Weiterhin haben bisherige Studien größtenteils situative Faktoren untersucht und persönliche Charakteristiken, die ebenfalls die Bewertung von Aufgabenkonflikten beeinflussen, außer Acht gelassen. Daher verfolgte ich als zweites Ziel eine ganzheitliche Sichtweise auf den Aufgabenkonflikt einzunehmen. Dafür explorierte ich, ob Unterschiede zwischen Personen emotionale Mimikry zu zeigen (d.h. die Emotionen anderer zu spiegeln) einen Einfluss auf die Beurteilung von Aufgabenkonflikten haben. Um das Bild auf Aufgabenkonflikte zu komplementieren bestand mein finales Ziel darin, die Wirksamkeit einer Intervention zur Abschwächung von Konfliktkonsequenzen zu untersuchen. Hierfür wählte ich eine allgemein bekannte Strategie der kognitiven Umbewertung („Reappraisal") und prüfte, ob diese Strategie einen Aufgabenkonflikt als weniger emotional aufreibend und somit weniger destruktiv erscheinen lässt. Durch die Integration von vier empirischen Studien, die in renommierten psychologischen Zeitschriften publiziert wurden, leistet meine Dissertationsschrift einen Beitrag dazu, die von Konflikten am Arbeitsplatz ausgehenden komplexen Wirkweisen besser zu verstehen, sowie Möglichkeiten aufzuzeigen Konfliktkonsequenzen zu modifizieren. / Workplace conflicts have been widely recognized as a core social stressor across occupations with detrimental effects for employees’ task progress and employees’ general stress levels and health. Yet, the presumed destructive effects of task conflicts on employee outcomes, such as well-being and performance, have not been confirmed consistently. Further, the fine-grained mechanisms that explain the effects of task conflicts on employee outcomes have not been fully explored yet. This may be because most previous research relied on retrospective self-reports and the complex nature of task conflicts and their multiple emotional and cognitive consequences are difficult to disentangle in cross-sectional field studies. The first aim of my thesis was to examine the short-term effects of task conflicts by measuring conflicts using a diary approach with event-sampling methodology in the field (Study 1) and by inducing conflicts under controlled circumstances in the laboratory (Study 2). Further, previous studies mostly investigated the effects of the conflict situation on health and productivity outcomes. Hence, my second aim was to identify participant characteristics that influence the conflict evaluation in addition to the characteristics of the situation. In Study 3, we explored whether individual differences in emotional mimicry (i.e., the imitation of emotions of others) affect the evaluation of task conflicts. Finally, my last aim was to seek for strategies that help to buffer the negative effects of task conflicts. Hence, in Study 4, we investigated the effectiveness of a conflict re-evaluation (i.e., reappraisal) intervention on several (objective) indices of negative affect. Insights gained from these four studies give a more precise picture of the nature of workplace conflicts and of the modifiability of their consequences.

Die psychische Belastung im Arbeitsprozess wurde international und national zu einem Kernproblem für den Arbeitsmarkt. Das deutsche Arbeitsschutzgesetz fordert nunmehr ausdrücklich auch das Vermeiden von Gefährdungen durch psychische Belastung. Diese Checkliste hilft als Orientierungsverfahren zu ermitteln, ob in Betrieben und Einrichtungen eine eingehendere Untersuchung psychischer Belastung erforderlich ist und welche Schwerpunkte gegebenenfalls vorliegen. Für eingehendere Untersuchungen existieren zahlreiche Verfahren. Die Checkliste ist branchenübergreifend einsetzbar, nicht zutreffende Sachverhalte sind gegebenenfalls zu überspringen.