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基于机器视觉的芯片缺陷检测研究进展

仪器仪表学报 2024年第7期45卷 1-26页

作者：胡志强吴一全南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106

半导体芯片作为集成电路的重要组成部分,对其质量要求越来越高,因芯片在小型化、高密度的制造过程中产生缺陷,进而影响了芯片的性能和寿命。因此,缺陷的检测与识别对芯片可靠性的提升十分重要。综述了近10年来国内外基于机器视觉的芯片... 详细信息

半导体芯片作为集成电路的重要组成部分,对其质量要求越来越高,因芯片在小型化、高密度的制造过程中产生缺陷,进而影响了芯片的性能和寿命。因此,缺陷的检测与识别对芯片可靠性的提升十分重要。综述了近10年来国内外基于机器视觉的芯片缺陷检测方法的研究进展。首先介绍了芯片的制造流程以及当前主流的芯片封装技术。然后概述了用于芯片缺陷成像的主流无损检测技术,主要包括光学成像、声学成像、红外热成像、电磁成像与X射线成像等技术。接着分别重点阐述了基于传统技术和基于深度学习的芯片表面的缺陷检测方法。随后按照缺陷部位比较分析了芯片封装体的缺陷检测方法。最后总结芯片缺陷检测当前存在的问题,对未来的研究方向进行了展望。

关键词：半导体芯片缺陷检测芯片封装机器视觉深度学习芯片缺陷数据集

半导体直接泵浦钛宝石超快激光振荡器驱动的自旋太赫兹发射光谱系统（特邀）

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光学学报 2024年第17期 354-364页

作者：杜琳李培炎黄滋宇杨明吴晓君北京航空航天大学电子信息工程学院 VIULASE GmbH

率先采用半导体直接泵浦的小型化钛宝石飞秒激光振荡器驱动太赫兹（THz）光谱系统，并在无外磁场条件下实现反铁磁|铁磁|重金属(IrMn3|Co20Fe60B20|W)异质结中THz信号的高效产生。通过研究样品方位角、入射面、外加面内磁场、泵浦功率... 详细信息

率先采用半导体直接泵浦的小型化钛宝石飞秒激光振荡器驱动太赫兹（THz）光谱系统，并在无外磁场条件下实现反铁磁|铁磁|重金属(IrMn3|Co20Fe60B20|W)异质结中THz信号的高效产生。通过研究样品方位角、入射面、外加面内磁场、泵浦功率以及泵浦激光光斑中心位置对THz信号发射性能的影响，验证其自旋THz辐射机理，并发现该异质结不是在聚焦透镜焦点处产生THz信号的效率最高，而是在焦点前的辐射信号更强。这项工作不仅验证了半导体直接泵浦的小型化、低成本钛宝石激光振荡器是直接应用于自旋THz发射光谱系统的首选，还率先发现无外磁场驱动的IrMn3|Co20Fe60B20|W异质结在超短激光脉冲泵浦下的异常行为，为进一步推动钛宝石飞秒激光器驱动的小型化超宽带THz时域光谱成像技术应用提供了数据支撑。

关键词：超快光学半导体直接泵浦钛宝石激光器自旋THz发射 THz时域光谱技术反铁磁|铁磁|重金属异质结

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基于序贯特征提取的无人机与飞鸟目标分类

信号处理 2024年第5期40卷 839-852页

作者：宋强彭翔宇黄仕林张月邓振淼陈小龙中山大学电子与通信工程学院广东深圳518107 海军航空大学山东烟台264001

伴随无人机的在各个领域的广泛应用,其给国家和地区带来的威胁也与日俱增,对其进行有效的预警和反制迫在眉睫。随着无人机技术的进步,无人机预警和反制的难度随之增加。全息凝视雷达相比于传统雷达,使用宽发窄收的波束设计和积累探测技... 详细信息

伴随无人机的在各个领域的广泛应用,其给国家和地区带来的威胁也与日俱增,对其进行有效的预警和反制迫在眉睫。随着无人机技术的进步,无人机预警和反制的难度随之增加。全息凝视雷达相比于传统雷达,使用宽发窄收的波束设计和积累探测技术,使得其对“低慢小”目标探测更具优势,在对无人机准确识别的基础上可联动其他种类的反制设备对其进行精准有效的反制。由于鸟和无人机两类目标在运动轨迹和机动性存在一定的相似性,如何有效实现两类目标的分类识别是全息凝视雷达面临的典型问题。结合实时分类需要即时输出当前航迹点类属标签的同时拥有较低计算复杂度的需求,本文基于全息凝视雷达航迹多普勒数据,提出了一种优化的基于序贯特征提取的分类流程,应用到雷达系统中时可随着目标轨迹的延伸实时输出航迹点类属标签。基于序贯特征提取降低了特征提取的原始数据维度,增加了两类目标在序贯窗口内相似的概率,增加了两类目标识别的难度,需要在序贯窗内这种低维度原始数据中所提取能很好的反映目标特性的特征。设计速度相邻窗间的相关系数等6个特征用以描述序贯窗口内目标速度变化的程度、速度变化稳定性和轨迹变化的程度,根据特征分类显著性分析,除速度标准差之外的特征的分布都有较好的类间隔离度。基于以上方法,本文利用WKNN分类器,综合分类准确率达到92%。

关键词：全息凝视雷达运动特征轨迹特征序贯特征提取目标分类

预测资源分配::马尔可夫决策过程的无监督学习

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中国科学：信息科学 2024年第8期54卷 1983-2000页

作者：吴佳骏赵剑羽孙乘坚杨晨阳北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

当已知未来的移动轨迹等信息时,面向视频点播业务的预测资源分配可以在满足用户体验的前提下降低基站能耗或提高网络吞吐量传统的预测资源分配方法采用先预测用户轨迹等信息再优化功率等资源分配的方法,在预测窗较长时预测误差大,导致... 详细信息

当已知未来的移动轨迹等信息时,面向视频点播业务的预测资源分配可以在满足用户体验的前提下降低基站能耗或提高网络吞吐量传统的预测资源分配方法采用先预测用户轨迹等信息再优化功率等资源分配的方法,在预测窗较长时预测误差大,导致预测所带来的增益降低.为了解决这个问题,近期已有文献把预测资源分配建模为马尔可夫决策过程,采用深度强化学习进行在线决策.然而,对于这类适于采用强化学习的马尔可夫决策过程,现有文献往往以试错的方式对状态进行设计.此外,对于有约束的优化问题,现有利用强化学习解决无线问题的方法大多通过在奖励函数上加入包含需要手动调节超参数的惩罚项满足约束.本文以移动用户视频播放不卡顿约束下使基站发射能耗最小的问题为例,提出在线求解预测资源分配的无监督深度学习方法对信息预测和资源分配进行联合优化,并建立这种方法与深度强化学习的联系.所提出的方法可以通过在线端到端无监督深度学习提高预测资源分配的性能,能以系统化而非试错式的方式设计状态,可以自动而非通过引入超参来满足复杂的约束.仿真结果表明,所提出的在线无监督深度学习与深度强化学习所达到的发射能耗相近,但能够简化状态的设计,验证了理论分析结果.

关键词：预测资源分配马尔可夫决策过程无监督深度学习深度强化学习状态设计复杂约束

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基于Transformer的无人机多目标跟踪算法研究

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兵器装备工程学报 2024年第7期45卷 11-18页

作者：苑玉彬吴一全南京航空航天大学电子信息工程学院南京210016

针对无人机多目标跟踪面临目标遮挡、尺度变化、快速运动、复杂环境等问题,提出了一种基于Transformer的无人机多目标跟踪算法,采用Focal Transformer来捕获高分辨率输入的Transformer层中的局部和全局交互。该算法能够生成目标的检测... 详细信息

针对无人机多目标跟踪面临目标遮挡、尺度变化、快速运动、复杂环境等问题,提出了一种基于Transformer的无人机多目标跟踪算法,采用Focal Transformer来捕获高分辨率输入的Transformer层中的局部和全局交互。该算法能够生成目标的检测信息以及目标的外观特征,从而提高了跟踪性能。在轨迹预测方面,采用了卡尔曼滤波方法,以准确地预测目标的运动轨迹,有助于提高跟踪的准确性和鲁棒性。在数据关联过程中,同时考虑了检测置信度、外观嵌入距离和IOU距离3个因素,以更有效地处理数据关联过程,提高了多目标跟踪模型的鲁棒性,使其能够在复杂场景中更好地跟踪目标。此外,还使用了轨迹的二次匹配方法,进一步提高了算法的性能。在VisDrone和UAVDT数据集上进行了对比验证,证明了该算法在实际应用中的有效性和可行性。本研究为无人机多目标跟踪提供了一种新的解决方案,具有广泛的应用前景。

关键词：多目标跟踪 Transformer 卡尔曼滤波检测置信度多特征匹配

机载导航设备辅助的LEO卫星定位方法与仿真验证

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北京航空航天大学学报 2024年第10期50卷 3230-3238页

作者：徐鉴名黄智刚李锐北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

复杂电磁环境下全球导航卫星系统(GNSS)容易被欺骗和干扰导致不可使用,而近地轨道(LEO)通导一体化卫星系统具有落地功率高和星座几何形状变化快的优势,是一种很好的应急备份导航源。但大多数LEO卫星系统在中低纬度地区可见卫星的数量仅... 详细信息

复杂电磁环境下全球导航卫星系统(GNSS)容易被欺骗和干扰导致不可使用,而近地轨道(LEO)通导一体化卫星系统具有落地功率高和星座几何形状变化快的优势,是一种很好的应急备份导航源。但大多数LEO卫星系统在中低纬度地区可见卫星的数量仅有1~2颗,无法实现实时动态定位。因此,提出一种基于机载惯性导航系统(INS)、气压计辅助的组合定位算法,将INS、气压计当作伪卫星使用,通过配置原子钟联合来解决可观性不足的问题。所提算法利用LEO卫星观测数据修正INS的误差,同时针对可观性不能定量分析的问题提出一种衡量滤波器稳定的可估计性指标。仿真验证表明:所提算法利用LEO观测数据在9 min内将INS误差降低了60%左右,定位误差达到50 m以下,能够实现实时、稳定定位,提出的可估计性指标也能够衡量系统的稳定性。

关键词：低轨卫星扩展卡尔曼滤波可观性组合定位惯性导航系统

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舰载激光武器打击无人机蜂群毁伤特性研究

激光与红外 2024年第2期54卷 256-261页

作者：王柏雄宗思光张鑫海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033 海军航空大学青岛校区山东青岛266041

舰载激光武器是一种反制无人机蜂群有效、快速、低成本的防御手段。论文针对舰船无人机蜂群反制,分析了舰载激光武器对不同材质的无人机毁伤机理,结合无人机材料激光毁伤阈值,建立了激光武器反制无人机蜂群模型,仿真了不同激光功率条件... 详细信息

舰载激光武器是一种反制无人机蜂群有效、快速、低成本的防御手段。论文针对舰船无人机蜂群反制,分析了舰载激光武器对不同材质的无人机毁伤机理,结合无人机材料激光毁伤阈值,建立了激光武器反制无人机蜂群模型,仿真了不同激光功率条件下对无人机蜂群的有效打击距离,评估分析了激光武器打击无人机蜂群的作战效能,可为后续激光武器协同火力打击无人机提供支撑。

关键词：激光武器无人机蜂群毁伤特性作战效能

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基于激光主动照明的舰船尾流图像探测系统

激光与红外 2024年第4期54卷 635-641页

作者：段子科宗思光杨劭鹏陈报张鑫海军工程大学电子工程学院湖北武汉430034 海军航空大学青岛校区山东青岛266041

通过探测舰船尾流与环境不同的激光后向散射特性,可反演出舰船的航向、航速、吨位等关键信息,具有极高的军事价值。本文基于激光主动照明探测模式,结合工业相机与高重频激光器构建了一套舰船尾流成像探测系统,实现了针对舰船尾流气泡的... 详细信息

通过探测舰船尾流与环境不同的激光后向散射特性,可反演出舰船的航向、航速、吨位等关键信息,具有极高的军事价值。本文基于激光主动照明探测模式,结合工业相机与高重频激光器构建了一套舰船尾流成像探测系统,实现了针对舰船尾流气泡的大视场、大动态范围的有效探测。利用蒙特卡洛方法构建了舰船尾流成像探测仿真平台,验证了该方法的可行性;搭建了基于激光主动照明的舰船尾流图像探测系统样机,并在室内实验室水池条件下开展了大量实验,验证了系统性能,并就实验结果分析了不同系统参数对探测性能的影响;同时开展了可见光干扰条件下探测性能的评估,验证了本系统同时存在较强的抗可见光干扰能力,为激光主动照明成像探测模式在舰船尾流探测中的实践提供了理论支撑。

关键词：舰船尾流激光探测图像处理

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基于光子自旋霍尔效应的甲烷检测理论研究

激光技术 2024年第3期48卷 345-351页

作者：侯自如王哲飞武永南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106

为了实现对甲烷体积分数的高精度检测,采用多层结构激发了具有高品质因素的光子自旋霍尔效应现象。利用非对称的排列方式,将甲烷敏感膜引入结构中,通过敏感膜的折射率变化,实现对甲烷体积分数的检测;研究了气体孔隙率、周期数、金属厚... 详细信息

为了实现对甲烷体积分数的高精度检测,采用多层结构激发了具有高品质因素的光子自旋霍尔效应现象。利用非对称的排列方式,将甲烷敏感膜引入结构中,通过敏感膜的折射率变化,实现对甲烷体积分数的检测;研究了气体孔隙率、周期数、金属厚度和敏感膜厚度对光子自旋霍尔效应的影响,并采用传输矩阵法进行了数值分析。结果表明,该传感器可对体积分数为0~3%、折射率变化为1.4364~1.4478的甲烷气体进行检测,灵敏度为29.6°,最高质量因素和最低检测下限分别为395和0.00012。该传感器结构简单、检测能力强,为光学传感器的研究提供了新思路。

关键词：传感器技术甲烷体积分数甲烷敏感膜非互易光子自旋霍尔效应