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包括静磁传感器的便携式探测系统

文献发布时间:2023-06-19 10:32:14


包括静磁传感器的便携式探测系统

技术领域

本发明涉及目标物体探测领域,更具体地说,涉及探测包含磁化或铁磁组件的物体。

背景技术

当前由公共场所发生的各种袭击造成的气候导致需要在诸如体育场、音乐厅、百货商店等公共场所的入口处探测突击步枪类武器。

目前,这种探测通常由配备手动便携式探测器的安全人员执行,便携式探测器沿着希望进入各个相关公共场所的人员的身体并环绕其随身物品移动。但是,这样的检查漫长且繁冗,并且希望进入相关场所的人数通常太多,以至于不能以令人满意的方式进行检查。

还提出了在各个公共场所的入口处安装永久门的建议。这些门适用于需要固定安装的情况。但是这种安装需要进行大量的工作,不适用于体育馆、音乐厅和百货商店类型的公共场所。然而在公共场所中,必须留出一定的空间给可能的无障碍紧急出口,这样便需要使用便携式系统。

另外已经提出了使用包括静磁传感器的便携式独立屏障。这样的屏障通常包括附接到基座上的立柱,该立柱配备有至少一个静磁传感器,例如分布在立柱的整个高度上的三个静磁传感器。每个传感器被配置为产生表示所探测到的电磁场强度的(电压)信号。这些屏障特别用于监狱中,以探测囚犯是否携带磁性物体,尤其是手机。为此,磁传感器的灵敏度可能很高,因为一般不允许囚犯使用任何金属或磁性材料。

为了提高这些屏障的灵敏度,还提出了成对地使用它们以形成门。具体而言,传感器的灵敏度随距离呈指数下降。这种屏障的优点是便携并且不需要任何执行任何安装工作。此外,由于目前的突击步枪是由铁磁性材料制成的,而且尺寸较大,因此它们在地球电磁场中产生的干扰足以被这些传感器探测到。

但是,与监狱不同,人们经常佩戴或携带可能包括磁化或铁磁部件的金属物品,在大多数情况下是指包含磁化芯片的智能手机。但是,智能手机的自主磁场与突击步枪通过时产生的地球电磁场干扰基本相当。因此,即使没有突击步枪,在这些人通过屏障时也会系统地触发屏障警报。因此,有必要能够区分智能手机和突击步枪,以保证屏障能够探测到这些武器。

因此,在文献WO 2017/141022中已经提出了向每个屏障添加间隔区,以引导被检人员,使他或她穿过由屏障形成的门的中间,在此处,由一对屏障形成的门的灵敏度比较均匀。具体而言,静磁传感器的灵敏度与距离成反比,接近屏障的传感器比中心位置的传感器更灵敏,但是,屏障附近的灵敏度过高几乎导致了所有的虚假警报。因此,间隔区的存在可以避免被检人员离屏障太近,并确保他们留在门的中间,那里的灵敏度较低且比较均匀。

然而,这种屏障间距离的增加使得门对环境干扰敏感,因为相对于屏障而言,该距离处的信号较弱,因此更像是由周围元素产生的信号。另外,如此获得的屏障更难以运输,因为它们比最早的屏障重得多,也大得多。最后,在必须建立多个门的情况下,尤其是在体育场或大型音乐厅的入口处,由每对屏障形成的组件非常庞大,因此限制了可以建立的门数量。

文献US 2018/012465描述了根据权利要求1的前序部分的探测系统,其包括探测器,每个探测器包括至少一个磁传感器,该磁传感器被配置为产生表示所探测到的磁场强度的信号,并且对于每个探测器,包括处理单元,该处理单元被配置为收表示示由传感器探测到的磁场强度的信号。在探测器处产生的磁场与探测器的灵敏度距离r的立方成反比的情况下,该文献的系统的两个探测器之间的距离等于其灵敏度距离的一半。这样,探测器是独立的,并且它们的灵敏度可以降低。

文献US 2006/197523描述了一种用于探测包括数个探测器的物体的系统,这些探测器各自包括多个梯度仪;以及被配置为收集由梯度仪产生的信号的处理器。该处理器计算收集到的信号的平均值,以获得背景噪声的测量值。然后从由梯度计产生的信号中减去该平均值,以消除噪声。

发明内容

因此,本发明的目的是提出一种能够在例如公共场所的入口处快速安装和拆卸的探测系统,该探测系统能够可靠地区分包括磁组件的小物体(例如智能手机),并探测体积不大的突击步枪。

为此,本发明提出了一种用于目标物体的探测系统,所述系统包括:

-第一探测器,其包括至少一个第一磁传感器,所述第一磁传感器被配置为产生表示探测到的磁场强度的信号,

-第二探测器,其与所述第一探测器分离,并且包括至少一个第二磁传感器,所述第二磁传感器被配置为产生表示探测到的磁场强度的信号,以及

-□处理单元,其被配置为接收表示由所述第一磁传感器和/或所述第二磁传感器探测到的磁场强度的所述信号,

所述探测系统还包括至少一个通信接口,所述接口被配置为将由所述第一和/或所述第二磁传感器产生的所述信号发送到所述处理单元。此外,所述处理单元被配置为通过将衰减系数应用于由所述一个或多个磁传感器产生的所述信号,来确定由所述第一和第二探测器的所述磁传感器产生的信号的校正值,并且当所述校正值大于预定阈值时,发送产生警报的指令。

上述探测系统的某些优选但非限制性方面按照以下方式单独或组合地使用:

-所述通信接口是无线通信接口。

-所述第一和第二探测器是便携式的。

-所述系统还包括第三探测器,所述第三探测器包括至少一个第三磁传感器,所述第三磁传感器配置为探测磁场并产生表示以此方式探测到的所述磁场强度的信号,并且所述第一探测器和所述第二探测器形成第一门,所述第二探测器和所述第三探测器一起形成第二门。

-□所述处理单元容纳在所述第一和第二探测器的每一个中,容纳在所述第二探测器中的所述处理单元一方面被配置为通过将衰减系数应用于由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号,计算由所述第二和第三探测器的所述磁传感器产生的所述信号的校正值,另一方面被配置为经由所述通信接口将表示由所述第二磁传感器探测到的磁场强度的信号和以此方式计算的所述信号的校正值发送到所述第一探测器的所述处理单元。

根据第二方面,本发明还提出了一种使用上述探测系统进行的目标物体的探测方法,所述探测方法包括以下步骤:

S1:由所述第一和/或所述第二磁传感器产生表示磁场强度的信号,

S3:通过将衰减系数应用于在步骤S1期间由所述一个或多个磁传感器产生的所述信号,计算由所述第一和所述第二磁传感器产生的所述信号的校正值;

S4:将所述校正值与预定阈值进行比较,以及

S5:当所述校正值大于所述预定阈值时,发送产生警报的指令。

上述探测方法的某些优选但非限制性方面按照以下方式单独或组合地使用:

-所述方法还包括在步骤S4之前,计算所述校正值的平均值的步骤S2,所述校正值的所述平均值用于实现所述步骤S4。

-所述方法还包括在步骤S3之前,计算由所述第一和所述第二磁传感器产生的所述信号的平均值的步骤S2,所述平均值用于实现所述步骤S3。

-所述校正步骤S3包括以下子步骤:

S31:确定由所述第一磁传感器和所述第二磁传感器产生的所述信号的最大值,

S32:确定由所述第一磁传感器和所述第二磁传感器产生的所述信号的最小值,

S32:计算以此方式确定的所述最大值与所述最小值的比率,

S34:将所述比率与第一阈值和第二阈值进行比较,所述第二阈值高于所述第一阈值,

S35:推断所述衰减系数,

当所述比率小于第一阈值时,所述衰减系数等于第一值;当所述比率大于所述第二阈值时,所述衰减系数等于不同于所述第一值的第二值,以及当所述比率在所述第一阈值和所述第二阈值之间时,所述衰减系数等于所述第一值和所述第二值之间的值。

-当所述比率在所述第一阈值和所述第二阈值之间时,所述衰减系数是取决于所述比率的线性函数。

-当所述比率在所述第一阈值和所述第二阈值之间时,所述第一值等于1,所述第二值等于0.1,并且所述衰减系数由以下函数定义:

0.03*R+1.9

其中R是所述比率的值。

-所述第一探测器包括至少两个第一磁传感器,所述第二探测器包括至少两个第二磁传感器,每个第一磁传感器与给定的第二磁传感器相关联以形成一对,并且其中所述步骤S1至S4应用于每个对。

-所述探测系统还包括第三探测器,所述第三探测器包括至少一个第三磁传感器,所述第三磁传感器被配置为探测磁场并产生表示以此方式探测到的所述磁场强度的信号,所述探测方法还包括在产生警报的步骤S5之前,通过将衰减系数应用于由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号,计算由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的校正值的步骤。

-所述方法还包括在计算由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的校正值的步骤之后,基于由所述第一和第二磁传感器产生的所述信号的所述校正值以及由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的所述校正值,推断一方面由探测到所述磁场的所述第一探测器和所述第二探测器形成的,另一方面由探测到所述磁场的所述第二探测器和所述第三探测器形成的一个或多个门的步骤。

-推断所述一个或多个门的所述步骤包括以下子步骤:

-用基于所述第二和第三传感器的所述信号计算出的所述校正值乘以安全系数,

-将基于由所述第一和第二传感器产生的所述信号计算出的所述校正值与基于所述第二和第三传感器计算出的所述校正值和所述安全系数的乘积进行比较,

-用基于所述第一和第二传感器的所述信号计算出的校正值乘以所述安全系数,

-将基于由所述第二传感器和第三传感器产生的信号计算出的所述校正值与基于所述第一传感器和第二传感器计算出的校正值和所述安全系数的乘积进行比较。

-如果基于由所述第一和第二传感器产生的所述信号计算出的所述校正值大于基于所述第二和第三传感器的所述信号计算出的所述校正值和所述安全系数的乘积,则步骤S5仅由所述第一和第二探测器实现。

-如果基于由所述第二和第三传感器产生的所述信号计算出的所述校正值大于基于所述第二和第三传感器的所述信号计算出的所述校正值和所述安全系数的乘积,则所述步骤S5仅由所述第二和第三探测器实现。

-所述第一探测器和所述第二探测器各自包括处理单元,并且其中:

-计算由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的所述校正值的步骤由所述第二探测器的所述处理单元执行,

-计算由所述第一和第二磁传感器产生的所述信号的所述校正值的步骤由所述第一探测器的所述处理单元执行,以及

-推断探测到所述磁场的一对或多对探测器的步骤所述第二探测器的所述处理单元和所述第一探测器的所述处理单元执行。

-所述探测系统还包括第四探测器,所述第四探测器包括至少一个第四磁传感器,所述第四磁传感器被配置为探测磁场并产生表示以此方式探测到的所述磁场强度的信号,所述探测方法还包括以下子步骤:

-通过将衰减系数应用于由所述第三和第四磁传感器产生的所述信号,计算由所述第三和第四磁传感器产生的所述信号的校正值,

-用由所述第三和第四磁传感器产生的所述信号的所述校正值乘以所述安全系数,

-将由所述第二和第三传感器产生的所述信号的所述校正值与由所述第三和第四磁传感器产生的所述信号的所述校正值和所述安全系数的乘积进行比较,

-将由所述第三和第四传感器产生的所述信号的所述校正值与由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的所述校正值和所述安全系数的乘积进行比较,

-从探测到所述磁场的所述第一、第二、第三和第四探测器中推断一对或多对探测器。

-如果由所述第二和第三传感器产生的所述信号的所述校正值大于由所述第三和第四磁传感器产生的所述信号的所述校正值和所述安全系数的乘积,则所述步骤S5仅由所述第二和所述第三探测器实现。

-如果由所述第三和第四传感器产生的所述信号的所述校正值大于由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的所述校正值和所述安全系数的乘积,则所述步骤S5仅由所述第三和所述第四探测器实现。

附图说明

通过阅读以下详细说明并参考以非限制性示例的方式给出的附图,本发明的其他特征、目的和优点将变得更加明显,其中:

图1是可以在根据本发明的探测系统中使用的探测器的示例的概图。

图2示出了根据本发明的包括两个探测器的探测系统的示例性实施例。

图3示出了根据本发明的包括三个探测器的探测系统的示例性实施例,这三个探测器一起形成两个门,在其中一个门内对人员执行检查。

图4示出了根据本发明的包括m个探测器的探测系统的示例性实施例,这m个探测器一起形成m-1个门。

图5是示出根据本发明的探测方法的示例的一般步骤的框图。

图6是示出校正信号值的子步骤的框图。

图7是示出在探测系统包括至少四个探测器(n-2、n-1、n和n+1)的情况下根据本发明的探测方法的示例的步骤的框图。

图8a示出了根据现有技术的包括两个相距130cm的探测器的探测系统的信号强度。

图8b示出了根据本发明的实施例的包括两个相距130cm的探测器,并且包括被配置为计算由这两个探测器的传感器产生的信号的平均值的处理单元的探测系统的信号强度。

图8c示出了根据本发明的实施例的包括两个相距130cm的探测器,并且包括被配置为计算由这两个探测器的传感器产生的信号的平均值的处理单元的探测系统1的信号强度。

具体实施方式

一种用于探测目标物体,特别是用于探测包含大体积铁磁材料的物品(例如突击步枪)的系统1,所述系统包括:

-一起形成门的至少一个第一和第二探测器10、20,

-至少一个处理单元6,以及

-至少一个通信接口7。

每个探测器10、20包括至少一个磁传感器5。术语“磁”(或静磁)在此应理解为是指一种无源传感器,该无源传感器被配置为探测自然包围着含铁或任何铁磁成分的物体的磁场,与例如感应线圈相对。

更精确地说,第一探测器10包括至少一个第一磁传感器5,优选地为至少两个,例如三个第一磁传感器5,而第二探测器20包括至少一个第二磁传感器5。优选地,第二探测器20和第一探测器10各自包括尽可能多的传感器5。

每个磁传感器5被配置为探测磁场并产生表示以此方式探测到的磁场强度的信号。在一个实施例中,信号是电压,其值与所探测到的磁场强度成正比。

在一个实施例中,每个磁传感器5被配置为探测沿着三个正交轴的磁场强度。

每个探测器10、20还包括立柱3,立柱3被构造成例如经由基座4放置在地面上。优选地,立柱3的一个高度基本上等于人2的平均高度,例如大约1.70m至2.0m。

由立柱3及其基座4形成的组件是便携式的,即,它没有明确地锚定在地面上,并且可以由操作者运输。在适用的情况下,每个探测器10、20可以配备有手柄以便于运输。手柄尤其可以附接到基座4上。

磁传感器5分布在立柱3的整个高度上,以确保探测到位于被检人员2的脚和头部之间的目标物体。例如,每个立柱3可以配备三个磁传感器5,其分布在基座4和立柱3的自由端之间。

最后,在一个相同的探测系统1内,探测器10、20的磁传感器成对地以相同高度定位,从而形成彼此相向的成对的传感器5。

系统1还包括至少一个处理单元6,该处理单元被配置为接收表示由第一磁传感器5和/或第二磁传感器5产生的磁场强度的信号。处理单元6然后通过将衰减系数应用于在步骤S1期间由一个或多个磁传感器5产生的信号,确定由第一和第二探测器10、20的磁传感器5产生的信号的校正值,当所述校正值大于预定阈值时,发送产生警报的指令。

在一个实施例中,处理单元6计算由第一和第二探测器10、20的磁传感器5产生的信号的平均值,然后将校正步骤应用于该平均值。替代地,处理单元6可以首先确定这些信号的校正值,然后计算这些校正值的平均值。

处理单元6可以确定信号的算术平均值,该算术平均值对应于信号值的总和除以信号数目,或者在变型中,确定信号的几何平均值,该几何平均值对应于信号乘积的平方根。

在一个实施例中,处理单元6可以结合到第一探测器10和第二探测器20中的一者内。优选地,每个探测器10、20包括集成处理单元6。术语“集成”应该理解为是指处理单元6是探测器10、20的一部分,并且不是与系统1连接的单独组件。

在该实施例中,处理单元6例如可以附接到相关探测器的立柱3上,或者在变型中,附接到其基座4上。

在该实施例的变型中,处理单元6可被放置在与第一和第二探测器10、20相距一定距离的位置处。然后,探测器10、20向处理单元6传送由它们的磁传感器5产生的信号,以便通过其通信接口7处理信号。

在一个实施例中,处理单元6可以包括:

-模数转换器A/D,其被配置为将由磁传感器5产生的模拟(电压)信号转换为数字信号

-数字信号处理器DSP,其被配置为产生以此方式转换的数字信号,以及

-系统管理微计算机SMM,其被配置为接收由DSP产生的数字信号并将其与预定阈值进行比较。

SMM连接到至少一个配置为产生警报信号的发射器8,例如被配置为产生声音信号的声音发射器8和/或被配置为产生光信号的灯(LED、闪光灯等)。发射器8可以包含在探测器10、20中,或者在变型中,由操作者穿戴(耳机等),在这种情况下,处理单元6通过相应的探测器10、20的通信接口7向远端发射器8发送要求产生警报的指令。

此外,SMM连接到异步接口UART,以允许将处理单元6连接到计算机(或等效设备),从而允许各种动作,其中包括控制探测程序,对一个或多个探测器进行诊断,加载更新等等。

最后,SMM连接到人机接口HMI。

探测系统1的每个探测器10、20还包括通信接口7,该通信接口被配置为允许系统1的探测器10、20中的一个与系统1的探测器20、10中的另一个通信并向另一个探测器发送由其一个或多个磁传感器5产生的信号。对于每个探测器10、20,通信接口7可以连接到该探测器10、20的处理单元6的DSP(如图1所示),也可以连接到其SMM以及其警报发射器8。

通信接口7优选地包括无线接口以便于探测系统1的安装,例如执行光学、无线电、红外或感应通信等的Wi-Fi或蓝牙类型的接口。在变型中,通信接口7可以是有线接口。

在适用的情况下,探测系统1可以包括较大数量的探测器以便形成一组门,每个门由两个相邻的探测器形成。优选地,一个探测系统1的探测器基本上相同地构成一对。

例如,探测系统1可以包括第三探测器30,该第三探测器30包括至少一个第三磁传感器5,该第三磁传感器5被配置为探测磁场并产生表示以此方式探测到的磁场强度的信号。

与第一和第二探测器10、20类似,第三探测器30可以包括立柱3,立柱3附接到基座4上并且配备有一个或多个第三磁传感器5以及通信接口7,并且在适用的情况下包括处理单元6。

为了形成多个门,本发明提出了并排放置第一探测器10、第二探测器20和第三探测器30,以形成两个门。更精确地说,第一门由第一探测器10和第二探测器20形成,而第二门由第二探测器20和第三探测器30形成。在系统中,因此使用一个相同的探测器(在这里是指第二探测器20)形成两个单独的门,与例如在文献WO 2017/141022中提出的系统相比,可以显著减小探测系统1的体积。该系统更易于安装。

如将在下面看到的,这种配置通过以下事实实现:即,位于第一探测器10和第二探测器20之间的第二探测器20的处理单元6可被配置为既处理由第三探测器30的一个或多个传感器5产生的信号,又与第一探测器10进行通信,这样,即使磁传感器5执行标量而非矢量探测,探测系统1也能够确定其中探测到目标物体的门。

更精确地说,第二探测器20的处理单元6被配置为:

(i)计算由第二和第三磁传感器5产生的信号的校正值(在适用的情况下为平均值)或平均值,并且,

(ii)当所述计算值大于预定阈值时,经由通信接口7向第一探测器10的处理单元6发送表示由一个或多个第二磁传感器5探测到的磁场强度的信号以及计算值。

当然,操作者还可以使用根据本发明的四个探测器来形成两个门,共用第二探测器20对于探测目标物体不是必须的。

每个探测器10、20还可以包括识别装置和存储器,以允许与探测系统1的其他探测器的关联和通信以及探测方法S的实现。例如,当形成探测系统1的探测器10、20、30配对时,可以为每个探测器10、20、30分配一个地址,该地址可以在探测器10、20、30制造或编程时设置。在一个实施例中,每个探测器10、20、30的地址是固定的,即不可修改的,以限制探测系统1的操作错误并便利售后服务。

地址的示例可以包括字符链,该字符链具体可以由给定数量(例如八个)的十六进制对形成。

当探测系统1的探测器10、20、30配对时,给定探测器形成门时所使用的地址存储在所述给定探测器的存储器中。例如,在探测系统1包括第一探测器10、第二探测器20和第三探测器30的情况下,在探测系统执行参数化期间:

-第二探测器20的地址存储在第三探测器30的存储器中,

-在探测系统执行参数化期间,第一探测器10和第三探测器30的地址存储在第二探测器20的存储器中,并且

-第二探测器20的地址存储在第一探测器10的存储器中。

现在将描述使用根据本发明的包括两个探测器10、20的探测系统1的探测方法S的示例。

为了便于阅读说明,探测系统1包括第一探测器10和第二探测器20,第一探测器10和第二探测器20分别包括两个第一磁传感器5和两个第二磁传感器5。第一和第二磁传感器5形成两对磁传感器5,每对包括第一传感器5和第二传感器5。优选地,一对包括第一磁传感器5和第二磁传感器5,每个传感器放置在第一探测器10和第二探测器20的立柱3的自由端附近,而另一对包括分别放置在其基座4附近的第一磁传感器5和第二磁传感器5。

两个探测器是相同的,并且各自包括处理单元6和通信接口7。

当然,在探测器包括不同数量的磁传感器5的情况下,本发明应作必要的修改。特别地,探测器可以仅包括单个磁传感器5,或者包括两个以上的磁传感器5(例如,三个磁传感器5)。另外,第二探测器20可以不包括处理单元6,或者在变型中,处理单元6可以被放置在与探测器相距一定距离的位置处,而不是被容纳在第一探测器10中。

在预备步骤期间,将第一探测器10和第二探测器20配对以关联它们,并将它们配置为在探测方法S各自被分配一个功能。例如,第一探测器10可被配置为主探测器,而第二探测器20可被配置为从探测器。给定门的“主探测器”应该理解为是指其处理单元6被配置为计算信号的校正值和/或平均值的探测器,而术语“从探测器”应该理解为是指所述给定门的另一探测器。

在第一步骤S1期间,第一和第二磁传感器5中的至少一个产生表示磁场强度的信号。

在实践中,当磁场被探测系统1的磁传感器5之一探测到时,所述系统的所有磁传感器5产生表示所探测到的磁场强度的信号,仅每个传感器5产生的信号的功率不同。

由第一和第二磁传感器5产生的信号被发送到处理单元6,其中在适当的情况下,通过第一探测器10和/或第二探测器20的通信接口7来发送。在示例中,第一探测器10是主探测器,并且包括处理单元6,第二磁传感器5的信号通过第二探测器20的通信接口7发送到第一探测器10,而第一磁传感器5的信号可以直接通过第一磁传感器5发送到第一探测器10。

在步骤S3期间,处理单元通过将衰减系数应用于所述信号来计算由每个磁传感器5产生的信号的校正值。因此,在这里,处理单元6计算与第一和第二磁传感器5构成的对中的第一磁传感器相对应的第一校正值,然后计算与该对中的第二磁传感器相对应的第二校正值。

因此,该所谓的校正步骤S3使得可以通过根据信号的值将校正系数应用于这些信号来衰减由探测系统1的磁传感器5产生的信号。更精确地说,当目标物体靠近灵敏度较高的探测器10、20之一时,校正的目的是衰减信号,以减轻该信号在探测中的权重。

为此,在子步骤S31和S32期间,对于每对磁传感器5,处理单元6从由第一磁传感器5和第二磁传感器5在给定时间产生的信号当中确定最大值和最小值。

在第三子步骤S33期间,处理单元6计算以此方式确定的最大值与最小值的比率,然后,在第四子步骤S34期间,将该比率与确定的阈值进行比较,并从中推断出将应用于信号值的衰减系数的值。

例如,处理单元6具体可以将该比率与第一阈值和第二阈值进行比较,其中第二阈值大于第一阈值,并由此推断出衰减系数。因此,

-当该比率小于第一阈值时,衰减系数可以等于第一值,

-当该比率大于第二阈值时,衰减系数可以等于小于第一值的第二值,以及

-当该比率在第一阈值和第二阈值之间时,衰减系数可以等于在第一值和第二值之间的值。特别地,当所述比率在第一阈值和第二阈值之间时,衰减系数可以是取决于所述比率的线性函数。

通过使用最大值和最小值之间的比率,可以确定产生磁场或干扰地球电磁场的目标物体是否放置在其中一个探测器附近。在这种情况下,该比率的值大于第二阈值,并且所应用的衰减系数等于第二值,该第二值小于第一值。相反,当目标物体位于两个探测器的中间时,门中该区域内的灵敏度较低。这表现为最大值与最小值的比率也较低。因此,衰减系数可以较高,而所产生的衰减系数较低。

由此获得两个探测器之间的相对虚拟均匀性。

借助非限制性示例,当该比率在第一阈值和第二阈值之间时,第一阈值可以等于30,第二阈值可以等于60,第一值可以等于1,第二值可以等于0.1,并且衰减系数可以由以下函数定义:

0.03*R+1.9

其中R是该比率的值。

换句话说,当该比率小于30时,衰减系数可以等于1;当该比率大于60时,衰减系数可以等于0.1;当比率在30至60之间时,衰减系数可以等于0.03*R+1.9。

在变型实施例中,代替计算每对磁传感器5的信号的校正值,主探测器的处理单元6可以计算由每对磁传感器5产生的信号的平均值(步骤S2)。因此,在这里,处理单元6计算与第一和第二磁传感器5构成的对中的第一磁传感器相对应的第一平均值,以及与该对中的第二磁传感器相对应的第二平均值。

当然,当每个探测器仅包括单个传感器5时,处理单元6在步骤S2中仅计算与这两个磁传感器5的信号的平均值相对应的单个平均值。

如上所述,处理单元6可以计算信号的算术平均值,或者在变型中,计算几何平均值。

在另一变型实施例中,处理单元6计算每对磁传感器5的信号的平均值(步骤S2),并实现校正所述信号的步骤(步骤S3)。

为此,在计算每对磁传感器5的信号的平均值(步骤S2)之后,处理单元6可以将衰减系数应用于以此方式计算出的平均值(步骤S3)。

替代地,处理单元6可以首先将衰减系数应用于每对磁传感器5的信号(步骤S3),然后计算每对磁传感器5的校正信号的平均值(步骤S2,应用于校正的信号,而不是由磁传感器5产生的信号)。

衰减系数可以与先前描述的衰减系数相同(根据比率的值,等于第一值、第二值或比率的函数)。

在第五步骤S5期间,处理单元6将计算值与预定阈值进行比较。

处理单元6在第五步骤S5期间使用的计算值可以是由成对的磁传感器5产生的信号的校正值以及在步骤S3中获得的校正值,或者是通过实现步骤S2应用衰减系数而校正和平均的值。当校正值(在适用的情况下是指校正的平均值)大于预定阈值时,在第六步骤S6期间,处理单元6将要求发射警报(光、声警报等)的指令发送到至少一个发射器8。优选地,处理单元6将要求发射警报的指令发送到第一探测器10和第二探测器20的发射器8(经由通信接口7),从而在门的两侧发出一个或多个警报。在一种变型中,仅探测器10、20之一的一个或多个发射器8可以接收处理单元6的发射指令。

替代地,当处理单元6仅确定信号的校正值而不取其平均值时,在步骤S5期间将信号的校正值的总和(而不是其平均值)与预定阈值进行比较。当然,首先将由传感器5产生的信号进行相加,然后再对值的总和应用校正步骤S3。

替代地,代替计算信号的校正值的总和,处理单元6可以确定校正信号的最大值,并且在步骤S5期间,将以此方式确定的最大值与阈值进行比较。以与先前的描述类似的方式,可以首先确定由传感器5产生的信号的最大值,然后将校正步骤S3应用于该最大值。

在该替代中,处理单元6将同一对磁传感器5的信号的校正值的总和(或校正的最大值)与预定阈值进行比较。当该总和(或该校正的最大值)大于预定阈值时,在第六步骤S6期间,处理单元6将要求发射警报(光、声警报等)的指令发送到至少一个发射器8。如前所示,处理单元6可以将要求发射警报的指令发送到第一探测器10和/或第二探测器20的发射器8。

图8a、8b和8c示出了作为相对于探测器的距离的函数的四个探测系统的测量信号的强度。

图8a示出了根据现有技术的包括两个相距130cm的探测器的探测系统的情况。在该图中,所表示的强度对应于由两个探测器的传感器产生的信号的最大值。

图8b示出了根据本发明的实施例的包括两个相距130cm的探测器,并且包括处理单元的探测系统1的情况。在该图中,所表示的强度对应于由两个探测器的传感器产生的信号的平均值。

图8c示出了根据本发明的实施例的包括两个相距130cm的探测器,并且包括处理单元的探测系统1的情况。在该图中,所表示的强度对应于由两个探测器的传感器产生的信号的校正值的平均值。

从该图明显可见,通过计算平均值,以及在适用的情况下,在校正平均值的步骤期间应用衰减系数,使得与信号最大值的简单确定(图8a)相比,能够均匀化探测系统的两个探测器之间的信号强度。

示例

下表是通过探测系统的三种配置探测同一个目标物体的比较示例,即(i)仅包括一个探测器的探测系统1,(ii)根据本发明的第一实施例的包括两个相距130cm的探测器的探测系统1,其中计算信号的平均值;以及(iii)根据本发明第二实施例的包括两个相距130cm的探测器的探测系统1,其中计算信号的平均值和校正所述平均值以确定是否必须触发警报。

在该示例中,探测系统的三种配置的灵敏度SE已设置为85%(相当于1400mV)。换句话说,已经将灵敏度设置为使得预定阈值等于1400mV。该系统已被参数化,使得在该灵敏度下,直径为75mm的球体在距地面一米的高度处的通过在下面的情况下不会产生任何警报:在距单个探测器65cm处通过时(第一配置(i)),或者在两个探测器的中间通过时(第二和第三种配置(ii)(iii))。换句话说,75mm的直径是被测系统的极限探测直径。具体地说,直径为75mm的铁球的电磁场的干扰基本上对应于在门中间存在AK47型突击步枪所产生的干扰。

在该表中,“极限直径[mm]”对应于以毫米为单位的最小直径,被测探测系统1从该最小直径发射警报信号。

测试表明,在探测系统1包括两个形成门的探测器(配置(ii)和(iii)),并且处理单元6计算由这些探测器的磁传感器5产生的信号的平均值的情况下,即使目标物体与其中一个探测器相距50cm(实际上,距离通过中心已经很远了,在此测试期间,探测器相隔130cm),也能够从较小尺寸的物体(如智能手机)中辨别出具有相当于约62mm铁球的磁场的目标物体。

在探测系统1的处理单元6进一步对信号的平均值应用校正步骤S2的情况下(配置(iii)),即使目标物体与其中一个探测器相距25cm(即,距离探测器非常近,因为在此测试期间,探测器相隔130cm),探测系统1也能够辨别出具有相当于约64mm铁球的磁场的目标物体。

因此,即使被检人员2的通过位置不在两个探测器的中间,根据本发明的探测系统(配置(ii)和(iii))也能够从诸如突击步枪之类的大体积目标物体中辨别出小尺寸物体,即使这些小尺寸物体包括磁组件(例如智能手机)。

本发明还适用于以下情况:探测系统1包括三个或三个以上的探测器,以形成多个门,并且两个相邻的门共用同一个探测器。现在将描述使用这样的探测系统1探测目标物体的方法的示例。

为了便于阅读该实施例,探测系统1包括三个探测器,每个探测器包括两个磁传感器5(图3)。换句话说,探测系统1包括第一、第二和第三探测器10、20、30,这些探测器分别包括两个第一,两个第二和两个第三磁传感器5。第二探测器20与第一探测器10形成第一门,并且与第三探测器30形成第二门。因此,第二探测器20位于第一探测器10和第三探测器30之间。

这三个探测器是完全相同的,因此每个都包括处理单元6和通信接口7。当然,在变型中,处理单元6可以放置在与探测器相距一定距离的位置,而不是结合到探测器中。在这种情况下,由给定探测器的磁传感器5产生的信号通过探测器的通信接口7发送到远端处理单元6,以便处理单元6对这些信号应用探测算法,然后经由探测器中的相应通信接口7将要求产生警报的任何指令发送到探测器的发射器8。

当然,经过必要的修改,本发明还适用于以下情况:即,系统仅包括一起形成单个门的两个探测器,或者包括一起形成n-1个门的更多数量的探测器(例如n个探测器,n为整数)。探测器还可以仅包括单个磁传感器5,或者包括两个以上的磁传感器5(例如,三个磁传感器5)。

在预备步骤期间,将第一探测器、第二和第三探测器10、20、30配对以关联它们,并将它们配置为在探测方法S各自被分配一个功能。例如,对于第一门,第一探测器10可被配置为主探测器,而第二探测器20可被配置为从探测器。对于第二门,第二探测器20被配置为主探测器,而第三探测器30被配置为从探测器。在配对期间,也可以输入系统的每个探测器的识别手段(通常是指其地址)并将其存储在每个相邻探测器的存储器中。因此,将第一探测器10的识别机制输入第二探测器20,而将第二探测器20的识别机制输入第一探测器10以允许它们配对。以相同的方式,将第二探测器20的识别机制输入第三探测器30,而将第三探测器30的识别机制输入第二探测器20。

在第一步期间,第一、第二和第三磁传感器5中的至少一个探测磁场,并产生表示以此方式探测到的磁场强度的信号。

在实践中,同一门的所有磁传感器5连续或周期性地产生表示磁场强度的信号,仅每个传感器5产生的信号的功率不同。

在本文的其余部分中,描述了其中信号由两个第二磁传感器5和两个第三磁传感器5产生的示例以说明方法S的步骤。

接着,将由磁传感器5产生的信号发送到所讨论的门的主探测器的处理单元6,在适当的情况下,借助通信接口7发送。在所述示例中,由三个磁传感器5产生的信号通过第三探测器30的通信接口7发送到第二探测器20的处理单元6。由第二磁传感器5产生的信号自行直接发送到第二探测器20的处理单元6(请注意,如果处理单元6是外部的,则经由其通信接口7发送信号)。

在第二步骤期间,所讨论的门的主探测器的处理单元6(这里是指第二探测器20)通过将衰减系数应用于所述信号,来计算由每个磁传感器5产生的信号的校正值(步骤S3)。因此,在这里,处理单元6计算与第二和第三磁传感器5构成的对中的第一磁传感器相对应的第一校正值,以及与该对中的第二磁传感器相对应的第二校正值。

然后,处理单元6计算与以此方式校正的信号的值的总和相对应的值(或者在变型中,对于每对传感器5,确定校正信号的最大值)。上面已经关于子步骤S31至S35描述了该校正步骤,此处不再赘述。

替代地,代替计算每对磁传感器5的信号的校正值,处理单元6可以计算由每对磁传感器5产生的信号的平均值PGS[2,3]。因此,在这里,处理单元6计算与第二和第三磁传感器5构成的对中的第一磁传感器相对应的第一平均值,以及与该对中的第二磁传感器相对应的第二平均值。

当然,当每个探测器仅包括单个传感器5时,处理单元6仅计算与这两个磁传感器5的信号的平均值相对应的单个平均值。

如上所述,处理单元6可以计算信号的算术平均值,或者在变型中,计算几何平均值。

在另一变型实施例中,处理单元6可以立即计算每对磁传感器5的信号的平均值,并如上所述实现校正所述信号的步骤以获得校正的平均值。

按照已经描述的类似方式,可以将校正步骤S2应用于由传感器5产生的信号,或者应用于信号的总和(或者应用于信号的最大值),或者应用于信号的平均值。

在第三步骤期间,当在第二步骤中计算出的值PGS[2,3]之一大于预定阈值时,第二探测器20的处理单元6一方面将所述计算值PGS[2,3]发送到第一探测器10的处理单元6,另一方面将由其第二磁传感器5产生的信号发送到第一探测器10的处理单元6。

在第四步骤期间,与第三步骤同时,第一探测器10的处理单元6基于由第一门的每对磁传感器5产生的信号计算值PGS[1,2]。由第一探测器10的处理单元6执行的值计算与由第二探测器20的处理单元6执行的值计算相同。换句话说,当其中一个主探测器计算校正值(分别对应于校正值的总和、校正的最大值或校正的平均值)时,其他主探测器执行相同的计算(分别为校正值的总和、校正的最大值或校正的平均值)。

在此,第一探测器10的处理单元6例如计算与第一和第二磁传感器5构成的对中的第一磁传感器相对应的第一校正值的平均值,以及与该对中的第二磁传感器相对应的第二校正值的平均值,以获取信号的校正值的平均值。

当由第一探测器10计算出的值PGS[1,2]小于预定阈值时,第一探测器10的处理单元6不向第一探测器10或第二探测器10的发射器8发送要求产生警报的任何指令。

另一方面,当由第一探测器10计算出的值PGS[1,2]大于预定阈值时,在第五步骤期间,作为第一门的主探测器的第一探测器10的处理单元6确定是否通过第一门(由第一和第二探测器10、20形成)或第二门(由第二和第三探测器20、30形成)探测到目标物体。

为此,第一探测器10的处理单元6比较由第二探测器20的计算出的值PGS[2,3](校正值的总和、校正的最大值或校正的平均值)和由第一探测器10计算出的值PGS[1,2]。

为此,在第一子步骤期间,第一探测器10的处理单元6用基于由第二和第三传感器5产生的信号计算出的值PGS[2,3]乘以预定安全系数Ks:Ks*PGS[2,3]。安全系数Ks大于或等于1,例如等于1.5或2。

并行地,在第二子步骤期间,第二探测器10的处理单元6用基于由第一和第二传感器5产生的信号计算出的值PGS[1,2]乘以预定安全系数Ks:Ks*PGS[1,2]。

在第三子步骤期间,第一探测器10将其基于由第一和第二传感器5产生的信号计算出的值PGS[1,2]与值Ks*PGS[2,3]进行比较。如果基于由第一和第二传感器5产生的信号计算出的值PGS[1,2]小于通过用安全系数Ks乘以基于由第二和第三传感器5产生的信号计算出的值而获得的值Ks*PGS[2,3](即,如果PGS[1,2]

并行地,在第四子步骤期间,第二探测器20将值PGS[2,3]与通过用Ks乘以由第一和第二信号产生的信号的值而获得的值Ks*PGS[1,2]进行比较。如果基于由第二和第三传感器5产生的信号计算出的值PGS[2,3]小于通过用安全系数Ks乘以基于由第一和第二传感器5产生的信号计算出的值而获得的值Ks*PGS[1,2](即,如果PGS[2,3]<Ks*PGS[1,2]),则第二探测器20的处理单元6删除要求产生警报的任何指令或不将该指令发送到第二和第三探测器20、30的发射器8。相反,如果PGS[2,3]>Ks*PGS[1,2],则第二探测器2将要求产生警报的任何指令发送到第二探测器20和第三探测器30的发射器8。

然后,操作者可以轻松地识别出哪个门(此处为第二门)探测到目标物体。

需要指出,在比较由给定门任一侧的探测器计算出的值期间应用安全系数Ks为目标物体的探测提供了余量,并降低了误报警的风险。

因此,门的从探测器向该门的主探测器发送相邻门(所述从探测器为该相邻门的主探测器)的计算值(校正值的总和、校正的最大值或校正的平均值)使得能够确定已被探测到的目标物体的位置。尤其要记得的是,磁传感器5的探测是标量探测,并且两个相邻的门共用的探测器(这里是指第二探测器20)不能确定所探测到的目标物体位于哪一侧。

本发明的探测方法S可以推广为涵盖包括m(其中m大于或等于4个)个探测器的任何探测系统1,从而形成m-1个门,并且两个相邻的门共用同一个探测器。

该探测方法S然后包括与上述有关具有三个探测器的探测系统1的探测方法相同的步骤。但是,在这种情况下,当探测器n-1计算出大于预定阈值AT的值PGS[n-1;n]时,除了比较该值PGS[n-1;n]与由探测器n-2计算出的值PGS[n-2;n-1]的步骤之外,该探测方法S还包括比较该值PGS[n-1;n]与由探测器n计算出的值PGS[n;n+1]的步骤,以确定在其中探测到目标物体的门(见图7)。在适用的情况下,在比较步骤期间将安全系数Ks(Ks≥1)应用于值PGS[n;n+1]。

例如,探测器n-1基于由探测器n和n-1的磁传感器产生的信号计算给定值PGS[n-1;n],该值通常为校正的平均值。然后,探测器n-1(从探测器)将该计算值PGS[n-1;n]以及由其磁传感器5产生的信号的值发送到探测器n-2(主探测器)。探测器n-2然后基于由探测器n-2和n-1的磁传感器5产生的信号的值计算值PGS[n-2;n-1],该值在此为校正的平均值。以同样的方式,探测器n(探测器n-1的从探测器)计算值PGS[n;n+1]并将该计算值以及由其磁传感器5产生的信号的值发送到探测器n-1。如果由探测器n-2(主探测器)计算的值大于预定阈值,则:

-对于探测器n-2:

-用探测器n-1计算并发送的值PGS[n-1;n]乘以安全系数Ks,以及

-比较其已经计算出的值PGS[n-2;n-1]与已经和安全系数相乘的值Ks*PGS[n-1;n]。如果其已经计算出的值PGS[n-2;n-1]小于由探测器n-1计算出的值乘以系数Ks(即PGS[n-2;n-1]

-并行地,对于探测器n-1:

-用探测器n-2计算并发送的值PGS[n-2;n-1]乘以安全系数Ks,以及

-比较其已经计算出的值PGS[n-1;n]与已经和安全系数相乘的值Ks*PGS[n-2;n-1]。

如果其已经计算出的值PGS[n-1;n]小于由探测器n-2计算出的值乘以系数Ks(即PGS[n-1;n]

-用探测器n计算并发送的值PGS[n;n+1]乘以安全系数Ks,以及

-比较其已经计算出的值PGS[n-1;n]与已经和安全系数相乘的值Ks*PGS[n;n+1]。

如果其已经计算出的值PGS[n-1;n]小于由探测器n计算出的值乘以系数Ks(即PGS[n-1;n]

-并行地,对于探测n:

-用探测器n-1计算并发送的值PGS[n-1;n]乘以安全系数Ks,以及

-比较其已经计算出的值PGS[n;n+1]与已经和安全系数相乘的值Ks*PGS[n-1;n]。

如果其已经计算出的值PGS[n;n+1]小于由探测器n-1计算出的值乘以系数Ks(即PGS[n;n+1]

需要指出,当相邻的门不共用同一个探测器并且分别由两个分离的探测器形成时,每个门内的探测由一对探测器完成。因此,给定门的探测器不必与相邻门的探测器通信。这是因为每个门都可以独立操作,不必确定目标物体已通过的门。

相关技术
  • 包括静磁传感器的便携式探测系统
  • 包括静磁传感器的便携式检测系统
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