货运集装箱安全的网络中央传感器融合的制作方法

专利名称：货运集装箱安全的网络中央传感器融合的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及货运(shipping)或者货物集装箱(cargo container)安全领域。
背景技术：
世界范围的远洋航行的货物运输基本设施易受到恐怖行为的攻击 (vulnerability)。可集装箱化的货物的公开移动给予恐怖分子造成大规模经济 损害的机会，例如，通过在货运集装箱中将用于"脏弹"的热核设备或者放 射性材料走私到目标国家。结果，需要开发和部署在集装箱层的跟踪和监控 技术，以便有助于保证全球供应链和重要港口设施的安全。
最后，本地港口设施应当链接到具有国际发展潜力的区域性中心和/或国 家中心。因此，需要采用诸如地理信息系统(GIS)、全球卫星通信、因特网、 以及管理/保证供应链中的无线监控/跟踪/安全基本设施的技术，最好采用开 放系统构架来允许广泛^^共和私有的实体来参与。
美国国土安全部海关边境保护局(CBP)负责防止恐怖分子和恐怖分子的 武器进入美国。由于每年将近七百万个集装箱到达美国，CBP不可能检查每 个集装箱。大多数集装箱是廉价的，具有非常有线的监控能力。监管链起始 于工厂和港口的安全性。之后持续的集装箱监控必须保证完整的监管链。
国土防御倡议(homeland defense initiative)正将美国国土的第 一 线防御推 及到国外。长期目标是保证国外的码头的安全，所述国外的码头是减少对供 应链的攻击的关键部分。国土防御集装箱安全倡议(CSI)和商贸反恐贸易伙伴 (C-TPAT)指导原则是识别授权的处理者和货物。更具体地，需要方式来识别 进入货运集装箱的货物和处理者并且确保他们被授权。另外，可能需要从集 装箱安全性装置接收传感器事件并且融合(fUsion)该数据与其他传感器数据以 便最小化假警报率，并且提高整体的安全效率。在国外码头，不可能一直使 用物理方式来确保货运集装箱周围区域的安全性。
需要一种最小化攻击国外码头或国内码头上的货运集装箱的技术方案。

发明内容
本发明针对监控货物集装箱入口以便维持集装箱安全的方法。所述方法 使用传感器融合来减少假警报，同时增加整体的安全效率。
本发明的 一方面是一种监控货物集装箱的入口的方法，包括下列步骤 (a)监控货物集装箱的入口处的空间，以便检测是否有任何对象或任何人已经 进入该空间；(b)每次在步骤(a)期间任何对象或任何人进入该空间，就发送各 自信号，每个各自信号包含表示各自对象或人的条目的数据；(c)在步骤(a)期 间，监控所述空间以便;险测是否有任何授权装置已经进入所述空间；(d)每次 在步骤(c)期间任何授权装置进入所述空间，就发送各自信号，每个各自信号 包含表示各自授权装置的条目的数据；(e)在数据处理器处接收发送的信号； 和(f)在数据处理器处处理发送的信号中的数据，以便识别进入所述空间的对 象或人以及授权装置之间的相关性的任何缺乏。
本发明的另一方面是一种监控货物集装箱的入口的方法，包括下列步骤 (a)对于一时段期间通过货物集装箱的入口处的空间的每个货物项目生成条目 记录；(b)对于在所述时IS:期间进入所述空间的每个RFID标签生成ID记录； 和(c)将视频和ID记录相关联，以便如果货物项目在授权RFID标签没有进入 所述空间的情况下通过所述空间，就发出警报。
本发明的又一方面是一种在装载期间监控货物集装箱的入口的方法，包 括下列步骤(a)布置摄像机使得其视场针对入口； (b)在入口处或者靠近入口 布置一个或多个天线；(c)使用摄像机来获取表示进入或者退出货物集装箱的 货物的圓像的视频数据；(d)将视频数据处理为表示进入货物集装箱的货物的 条目的货物条目数据；(e)使用天线来获取来自进入或离开货物的连续货物 RFID标签的货物ID数据；(f)将货物ID数据与货物条目数据相关联；和(g) 如果没有有效货物ID数据的货物已经被装载到货物集装箱，则发送警报信
本发明的又一方面是一种智能开关，包括用于接收无线电信号的部件； 和连接到无线电信号接收部件的处理器，该处理器被编程来在无线电信号接 收部件已接收到包括第一数据的无线电信号和包括第二数据的无线电信号之 后，将第一数据与第二数据相关联，所述第一数据表示货物项目被装载到货 物集装箱时的时期，所述第二数据表示授权RFID标签进入货物集装箱时的时期，并且然后如果货物项目在授权RFID标签没有进入货物集装箱的情况 下已被装载到货物集装箱，则发出警报信号。 本发明的其他方面描述和主张如下。


图1是示出根据本发明的一个实施例的在装载期间由视频和RFID传感 器监控的货物集装箱的示意图。
图2是示出根据本发明实施例的用于在货物装载期间监控集装箱的入口 的系统的方框图。
图3是示出图2中所示的智能开关的组件的方框图。
现在将对附图进行参考，不同附图中类似的元件表示相同的附图标记。
具体实施例方式
本发明针对使用传感器融合监控将货物装载到货运集装箱的方法。如果 传感器融合结果表示安全性可能破坏，则生成警报信号。在正在监控在国外 港口装载货物的情况下，可以经由卫星或者GSM通信基本设施将警报信号发 送到操作中心。传感器融合的使用减少了假警报，同时增加了整个安全效率。
本发明的一个实施例利用RFID技术、人工智能的摄像机(类似于加拿大 安达略省沃特卢地区的Aimetis公司商业可用的AIRA 2005软件包中包含的 AIRA服务器)、和数据相关软件，该数据相关软件利用开放源JXTA软件来 识别授权/未授权处理者(handler)以及货物在货运集装箱入口处的存在。该摄 像机利用人工智能来在货物集装箱入口点周围构造屏障(例如,2维平面),并 且检测通过该屏障的人和货物项目。当授权货物项目通过该屏障时，RFID技 术识别授权货物项目上的RFID标签，并且还检测识别货物处理者的唯一徽 章(badge)。数据相关软件将两个不同的系统捆绑在一起以便推断屏障的完整 性，并且识别可能以后由美国海关边境保护局对标记可疑的集装箱利用的价 值(risk)。
本发明的一个实施例部分地描绘于图1中，图1示出了 3个门(只有一个 门可见)已经打开的货运集装箱2。该货运集装箱是箱式形状并且具有矩形壁 和地板以及矩形入口。在集装箱的装载期间，货物项目#:货物处理者人工地 或者使用机器运输到集装箱。在集装箱内部已经放置了货物项目4。该货物项目4具有授权装置，例如附着其上的货物RFID标签6。尽管未示出，但是 图1中货物项目4旁边站着的人可被提供有授权装置，例如用于识别人是授 权货物处理者的RFID徽章。
如图1所描绘的，视频传感器14的摄像机的视场对准于货物集装箱2的 入口。视频传感器14对任意时段期间通过货物集装箱入口处的空间的每个货 物项目和每个人生成条目记录。
另外，门框26位于货物集装箱入口处。该门框被配置成使得人或货物项 目没有在门框的侧壁柱之间穿过就不能进入货运集装箱。第一对扫描天线8a 和8b被安装到支撑板28a，该支撑板28a附着到支撑框26的一个支柱；第二 对扫描天线8c和8d被安装到支撑板28b,该支撑板28b附着到支撑框26的 另 一支柱。扫描天线8a和8b由电线连接到第一 RFID读卡机10a;扫描天线 8c和8d由电线连接到第二RFID读卡机10b。扫描天线被用来检查(interrogate) 进入集装箱入口处的空间的每个RFID标签或者徽章。每个RFID读卡机包括 收发机，该收发机具有解释RFID数据的解码器。该收发机将RF信号发送到 扫描天线，该扫描天线依次在短距离上输出RF信号。
根据本发明的一个实施例，每个RFID标签或者徽章是无源类型的。每 个无源RFID标签或徽章包括在紧缩包装中组合有巻形天线的微芯片。当 RFID标签或徽章穿过扫描天线的场时，标签(或徽章)的天线拾取通过扫描天 线输出的RF信号，然后返回具有一些附加数据(例如唯一序列号或者其他定 制的信息)的信号。更具体地，巻形天线形成电磁场，从该电磁场RFID标签(或 徽章)吸取能量，从而激活它的电路。然后该标签发送在该标签的存储器中编 码的识別信息。
无源标签和徽章不带电池进行工作，因此具有长的使用寿命。替换地， RFID标签和徵章可以是有源类型的，这意味着每个标签和徽章由其自己的电 池供电。
不管是否使用有源或无源标签和徽章，天线都被配置和定位来检测从进 入集装箱入口处的空间的RFID标签和徽章发送的RFID信号。由天线8a和 8b检测到的RFID信号被RFID读卡机10a接收并存储；同时由天线8c和8d 检测到的RFID信号被RFID读卡机10b接收并存储。在正在获取视频图像时 的时间期间，RPID读卡机对于进入货物集装箱入口处的空间的每个RFID标 签或徽章生成ID记录。根据本发明一个实施例的货物集装箱监控系统的主要部件示出于图2的
方框图中。通过扫描天线8检测在货物或者货运集装箱2的入口处的空间的 RFID标签6的存在。来自RFID标签6的RFID信号识别附着RFID标签6 的货物项目4,该RFID信号被RFID读卡机10解码。得到的货物IDlG居经 由无线桥路12a被发送到智能开关20。来自进入货运集装箱的每个标签的货 物ID数据以当货物ID数据被获取时的时间被印时戳。
类似地，扫描天线检测由进入和退出货运集装箱的授权货物处理者佩带 的RFID徵章。来自RFID徽章(图2中未示出)的RFID信号识别应当佩带RFID 徽章的个人，该RFID信号被RFID读卡机10解码。得到的个人ID数据也经 由无线桥路12a被发送到智能开关20。来自进入货运集装箱的每个徽章的个 人ID数据以当个人ID数据被获取时的时间被印时戳。
视频传感器14包括视频摄像机16，其具有针对货物集装箱2的入口的 视场。视频传感器14还包括视频传感器平台18，用于对进入货物集装箱的 每个货物项目生成视频记录。视频传感器平台包括软件包，该软件包包括智 能视频分析、数字视频记录和对来自网络操作中心的现场和记录的图像进行 远程访问。视频分析软件可以自动跟踪和分类什么进入了货运集装箱，即， 货物或者人员或者两者是否在某一时间间隔期间都进入货运集装箱。更具体
数据以当条目数据被获取时的时间被印时戳。该分析的结果(包括但是不限于 被印时戳的货物条目数据和被印时戳的人条目数据)经由无线桥路12b被发送 到智能开关20。
如上所述，ID和条目数据(对于货物和人员两者)被无线地发送到以数据 相关软件编程的智能开关20。因为ID数据和条目数据两者被印时戳，因此 智能开关20能够将ID数据与条目数据相关联，并且当条目数据不与ID数据 相关联时发出警报信号。例如，警报信号将响应于下列事件而生成(l)货物 项目没有附着RFID标签就已经进入货运集装箱；和(2)人没有佩带RFID徽 章就已经进入集装箱。智能开关可被进一步以软件编程，用来检查RFID标 签和徽章的有效性，在这种情况下当货物项目或者人没有授权的RFID标签 或者佩带未授权(例如伪造)的标签或徽章就已经进入集装箱时可以生成上面 提到的警报信号。该警报信号可以经由GSM通信基本设施(如图2所示)或者 经由卫星通信基本设施(图2中未示出)通过智能开关20发送到网络操作中心
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根据图3描绘的实施例，智能开关20包括控制无线电收发机32的处理 器30、卫星通信模块38和蜂窝或者GSM模块40。智能开关20被编程来充 当用于监控货物集装箱的传感器与通信基本设施之间的接口 。智能开关20经 由耦合到收发机32的无线天线34接收来自无线桥路的数据(图2中的项目12a 和12b)。处理器30将数据存储在存储器36中并且检索(retrieve)来自存储器 36的数据。处理器30经由卫星通信调制解调器38将警才艮信号发送到卫星或 者经由蜂窝(即GSM通信)调制解调器40将警报信号发送到蜂窝塔。
由于在当前的供应链中适当倾向于制造原理，因此对于供应商和消费者， 等同于生产损失、存储费用、合同违约金等的延迟会造成收入明显丢失。如 上所述使用可核实的解决方案保证集装箱入口点的安全通过快速跟踪通过海 关的集装箱确保了商品的快速运送，同时也确保了美国边境的保护。
本发明的许多修改和其他实施例将了然于本发明所属的领域的普通技术 人员，本发明具有上面描述和相关的附图中呈现的示教的优点。因此，将会 理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且所述修改和其他实施例往往 包含在所附权利要求的范畴之内。尽管此处采用了特定术语，但是它们仅是 在普通和描述性意义上使用，而不用于限制。
权利要求
1. 一种监控货物集装箱的入口的方法，包括下列步骤(a)监控货物集装箱的入口处的空间，以便检测任何对象或任何人的进入，并且在检测到进入时发送信号；(b)如果在步骤(a)检测到对象或人的进入，则监控该空间以便检测授权装置的进入，并且发送表示授权装置存在或者不在的信号；(c)在数据处理器处，接收所述发送的信号；和(d)在所述数据处理器处，处理所述发送的信号中的数据，以便识别进入所述空间的对象或人以及授权装置之间的相关性的任何缺乏。
2. 如权利要求l所述的方法，其中所述数据处理器响应于缺乏相关性的 识别而发送报警信号。
3. 如权利要求2所述的方法，其中所述>^艮警信号是经由卫星或者GSM 通信基本设施在操作中心接收到的。
4. 如权利要求l所述的方法，其中所述发送的信号是RF信号。
5. 如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)由人工智能的视频摄像机执 行，并且该视频摄像机具有针对所述货物集装箱的所述入口的视场。
6. 如权利要求1所述的方法，其中步骤(c)由在所述货物集装箱的所述 入口处或者靠近所述入口处放置的RFID读卡机执行。
7. 如权利要求l所述的方法，其中所述授权装置是RFID标签。
8. —种监控货物集装箱的入口的方法，包括下列步骤(a) 对于一时段期间通过货物集装箱的入口处的空间的每个货物项目生 成条目记录；(b) 对于在所述时段期间进入所述空间的每个授权装置生成ID记录；和(c) 将条目记录和ID记录相关联，以便如果货物项目没有授权装置就通 过所述空间，则发出警报。
9. 如权利要求8所述的方法，还包括步骤将包含分别在步骤(a)和(b) 期间生成的条目记录和ID记录的RF信号发送到执行步骤(c)的装置。
10. 如权利要求8所述的方法，其中所述条目记录是通过对由视频摄像 机获取的视频记录应用人工智能而生成的，该视频摄像机具有针对所述货物 集装箱的入口的视场。
11. 如权利要求8所述的方法，还包括步骤经由卫星或者GSM通信 基本设施发送警报信号至操作中心。
12. 如权利要求8所述的方法，其中授权装置是RFID标签。
13. —种在装载期间监控货物集装箱的入口的方法，包括下列步骤(a) 布置摄像机使得其视场针对所述入口；(b) 在所述入口处或者靠近所述入口布置一个或多个天线；(c) 使用所述摄像机来获取表示货物移入或者移出所述货物集装箱的图 像的视频数据；(d) 将所述视频数据处理为表示货物移入或者移出所述货物集装箱的货 物移动数据；(e) 使用所述天线来获取来自进入或离开所述货物的连续货物RFID标 签的货物ID数据；(f) 将所述货物ID数据与所述货物条目数据相关联；和(g) 如果没有有效货物ID数据的货物已经被移入或移出货物集装箱，则 发送警报信号。
14. 如权利要求13所述的方法，其中步骤(e)包括发送来自所述天线 的RF扫描信号，并且越过所述入口以便促使无源RFID标签穿过所述入口 ， 从而发送包含所述货物ID数据的各自RFID信号。
15. 如权利要求13所述的方法，还包括步骤将包含分别在步骤(c)和(e) 期间获取的货物条目数据和货物ID数据的RF信号发送到执行步骤(f)的装 置。
16. 如权利要求13所述的方法，其中步骤(d)是由被利用人工智能编程 并且与所述视频摄像机连接的处理器执行的。
17. 如权利要求13所述的方法，其中所述警报信号经由卫星或者GSM 通信基本设施被发送到操作中心。
18. —种智能开关，包括 能够接收无线电信号的部件；和连接到所述部件的处理器，该处理器被编程来相关包含第一数据的第一 无线电信号和包含第二数据的第二无线电信号，所述第一数据表示货物项目 移入或移出货物集装箱时的时期，所述第二数据表示授权装置移入或移出货 物集装箱时的时期，然后如果货物项目没有授权装置就已经移入或移出货物集装箱，则发出警才艮信号。连接到所述无线电信号接收部件的处理器，该处理器被编程来在无线电 信号接收部件已接收到包括第 一数据的无线电信号和包括第二数据的无线电 信号之后，将所述第一数据与所述第二数据相关联，所述第一数据表示货物 项目被装载到货物集装箱时的时期，所述第二数据表示授权RFID标签进入货物集装箱时的时期，然后如果货物项目在授权RFID标签没有进入货物集装箱的情况下已被装载到货物集装箱，则发出警报信号。18. 如权利要求17所述的智能开关，还包括使得所述警报信号能够从所 述处理器无线发送到卫星的调制解调器。
19. 如权利要求17所述的智能开关，还包括使得所述警报信号能够从所 述处理器无线发送到蜂窝塔的调制解调器。
20. 如权利要求17所述的智能开关，还包括连接到所述处理器的存储器， 其中所述处理器被进一步编程来将警报记录存储在所述存储器中，然后响应 于来自外部源的询问而检索所述存储的警报记录并且发送传达所述警报记录 的信号。
全文摘要
一种监控货物集装箱的入口的方法，包括下列步骤(a)对装载到货物集装箱的每个货物项目生成条目记录；(b)对在装载货物项目期间进入货物集装箱的每个RFID标签生成ID记录；和(c)将视频和ID记录相关联，以便如果货物项目在没有附加授权的RFID标签的情况下被装载，则发出警报。
文档编号G08B1/08GK101443822SQ200780006722
公开日2009年5月27日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者克里斯托弗·K·弗, 肯特·L·英格利希 申请人:波音公司