筛查系统及方法

专利名称：筛查系统及方法
技术领域：
此处描述的实施例一般涉及筛查系统，更具体地，涉及一种在客运站使用以改善在运输站点的乘客处理过程中的爆炸物、毒品或者其他违禁品的探测的筛查系统以及操作 该系统的方法。
背景技术：
为了帮助阻止上飞机或其他运载工具的乘客携带隐蔽的武器、爆炸物或其他违禁 品，乘客在登上运载工具前被筛查。例如，到达机场候机楼的乘客要服从身份确认程序且被 要求走过金属探测器。此外，可能要筛查乘客的托运的以及随身携带的行李，以便查找隐藏 的武器、爆炸物或其他违禁品的证据。虽然目前的乘客筛查程序是可靠的，但是通常没有针对爆炸物、毒品或其他违禁 品的示踪粒子的对乘客的直接检查。这部分是由于这种示踪粒子检查的正确度和可靠性 将会由于微小的示踪粒子在开放的和相对通风良好的空间(例如运输站点)迅速散开的趋 势而降低。这也部分是由于这样的检查将会提高所需的时间和成本，因此降低了运输站点 的安全筛查程序的效率。

发明内容
一方面，提供了一种操作筛查系统的方法。该方法包括将电磁场施加到至少部分 地由电磁屏蔽包围的区域中的样本并且测量传感器的输出，其中所述输出是通过电磁场和 样本的相互作用而引起的。该方法还包括从该区域中的样本逐出示踪粒子，收集示踪粒子， 并且识别示踪粒子。该方法进一步包括基于测量的传感器输出和识别的示踪粒子评估样本 与物质之间的关联。另一方面，提供一种筛查系统。该系统包括布置成至少部分地包围区域的电磁屏 蔽，其中该电磁屏蔽形成对进入和离开该区域的气流的屏障。该系统还包括配置成在该区 域中产生电磁场的源，以及配置成产生由电磁场和该区域中的样本的相互作用而引起的输 出的传感器。该系统进一步包括配置成识别该区域中的示踪粒子的探测器，以及配置成有 助于基于传感器输出和识别的示踪粒子评估样本与物质之间的关联的处理器。在另外一方面，提供一种包含在计算机可读介质中的计算机程序。该计算机程序 包括至少一段代码，其将处理器配置成激活源以便在至少部分地由电磁屏蔽包围的区域中 产生电磁场，其中该电磁屏蔽形成对进入和离开该区域的气流的屏障。该至少一段代码还 将处理器配置成测量传感器的输出，其中该输出由该电磁场和位于该区域中的样本的相互 作用而引起。该至少一段代码进一步将处理器配置为激活探测器以识别在该区域中捕获的 示踪粒子，并且基于传感器输出和识别的示踪粒子评估该样本与物质之间的关联。


图1-13示出此处描述的系统和方法的示例性实施例。
图1是示例性筛查系统的右透视图；图2是图1所示的示例性筛查系统的正视图；图3是图1所示的示例性筛查系统的侧截面图；图4是示例性筛查系统的简化框图；图5是图1-4所示的示例性筛查系统的可选实施例的右透视图；图6是可以和图1-4所示的示例性筛查系统一并使用的示例性电磁场筛查系统的 示意图；图7是包含图6所示的电磁场筛查系统的图1-4所示的示例性筛查系统的右透视 图；图8是图7所示的示例性电磁场筛查系统的部分示意图；图9是可以和图1-4所示的示例性筛查系统一并使用的示例性踪迹探测系统的示 意图；图10是包括示例性踪迹探测系统的图1-3所示的示例性筛查系统的右透视图；图11是可以和图1-4所示的示例性筛查系统一并使用的示例性金属探测系统的 部分示意图；图12是包括示例性乘客位置确认系统的示例性筛查系统的右透视图；图13是示出操作筛查系统的示例性方法的流程图。
具体实施例方式图1是示例性筛查系统10的右透视图。图2是图1所示的示例性筛查系统的正 视图，图3是图1所示的示例性筛查系统10的侧截面图，图4是示例性筛查系统10的简化 示意图。如图4所示，在该示例性实施例中，系统10至少包括第一形态12，此处称为电磁场 筛查系统12，以及第二形态14，此处称为踪迹探测系统14。在某些实施例中，筛查系统10 还包括第三形态15、第四形态16以及第五形态17中的一个或更多，第三形态15此处称为 乘客身份确认系统15，第四形态16此处称为金属探测系统16，以及第五形态17此处称为 乘客位置确认系统17。筛查系统10进一步包括处理器18和通信总线20，通信总线20耦 合在形态12、14、15、16和17与处理器18之间。正如此处使用的，术语处理器不仅限于本领域中称为计算机的那些集成电路，而 是广义地指微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、特定用途集成电路以及其他可 编程电路，并且这些术语在此处可互换使用。在某些实施例中，处理器18可以不指代单个 物理处理器单元，而是可指代以链接的或独立的形式工作的多个处理器。处理器18典型地 由包含于计算机可读介质中的计算机程序的至少一段代码配置。通信总线20使得操作员命令能够传达到形态12、14、15、16和17中的至少一个， 并且允许由形态12、14、15、16和17产生的输出传送到处理器18，从而由处理器18和/或 由处理器18的操作员使用。在一实施例中，形态12、14、15、16和17硬连线到处理器18。 在另一实施例中，形态12、14、15、16和17和处理器18无线通信。在某些实施例中，通信总 线20是局域网。可选地，通信总线20包括因特网连接。在示例性实施例中，形态12、14、15、16和17以及处理器18都置于单个室(kiosk) 或箱22的内部。可选地，处理器18与室22分开放置并且利用总线20电耦合于形态12、14、15、16和17。正如此处使用的，室定义为足够大能容纳一个到几个人的、至少部分地由至少一面墙包围的区域。再参照图1-3，在示例性实施例中室22包括第一墙体24、和第一墙体24基本上平 行定位的第二墙体26以及在第一墙体24和第二墙体26之间耦合的且基本上和二者垂直 定位的第三墙体28。室22还包括在第一墙体24、第二墙体26和第三墙体28之间延伸的 地板30。在示例性实施例中，地板30包括将在下文描述的感应传感器单元32。例如，如图 1和2中所示，第一墙体24、第二墙体26和第三墙体28限定了单个开口或入口 96，这样乘 客可以通过该同一开口 96进入和离开室22。在图5所示的可选实施例中，室22包括第一墙体24和第二墙体26，但是没有在它 们之间耦合的第三墙体28，这样乘客可以通过第一开口 96进入室22，向前穿过室22，然后 通过和第一开口 96相对的第二开口 98离开室22。在该可选实施例中，室22还包括在第一 墙体24和第二墙体26之间延伸的地板30，且地板30包括将在下文描述的感应传感器单元 32。此外，图5所示的可选实施例可以可选地包括摆动门97。在图1-3和图5所示的示例性实施例中，每个室墙体的高度34在大约28_42英寸 之间。这些示例性实施例示出具有大致弓形形状的第一墙体24和第二墙体26，并且所述弓 形形状的半径大约为墙体高度。在某些实施例中，为了帮助人员进入和离开系统10并且进 一步扩展系统10的开放性的概念，第一墙体24和第二墙体26的弓形形状在入口 96被截， 并且在图5所示的实施例的情形中在出口 98被截。在可选实施例中，室墙体24和26的高 度34大于典型乘客的高度，也就是例如电话亭的高度，这样可以筛查乘客的整个身体。在示例性实施例中，第一墙体24、第二墙体26和地板30包括电磁场(EMF)筛查系 统12的元件。在图1-3所示的示例性实施例中，电磁场(EMF)筛查系统12的元件也可以 包含在第三墙体28中。此外，某些实施例中，EMF筛查系统12由四极共振(QR)探测系统 12实现。四极共振探测系统12利用四极共振探测违禁品，包括爆炸物例如但是不限于C4、 塞姆汀塑胶爆炸物(Semtex)、Detasheet, TNT、ANFO和/或HMX，这基于这些爆炸物的四极 共振特征是独特的。核四极共振(NQR)是利用原子核固有的电特性的射频波谱学的分支，因此可以利 用其来探测多种潜在爆炸性的材料。例如，具有非球形电荷分布的核子具有电四极矩。四极 共振由核子的核四极矩与周围原子环境产生的本地施加的电场梯度的相互作用而产生。任 何具有自旋量子数大于1/2的核子的化学元素能表现出四极共振。这样的四极核子包括 7Li、9Be、14N、170、23Na、27Al、35Cl、37Cl、39K、55Mn、75AS、79Br、81Br、127I、197AU 和 2°9Bi。已经识别出许 多包含这些核子的、表现出四极共振的物质(大约10000种)。正好这些四极核子中的一些在爆炸性和麻醉材料中呈现，在它们中有14N、170、 23Na、35Cl、37Cl和39K。对于爆炸物和毒品探测研究最多的四极核子是氮。在固体材料中，电 子和原子核产生电场梯度。这些梯度更改了任何四极核子的能级，且由此更改了它们的特 征跃迁频率。这些频率或弛豫时间常数或者该两者的测量，不仅能指示出哪些核子呈现，还 能指示出它们的化学环境，或等效地，它们是其一部分的化学物质。因此，可以使用四极核 子的探测来评估筛查的样本是否和特定的物质(例如，爆炸物、毒品或其它违禁品)有关 联。当原子四极核子位于电场梯度中时，和该场梯度相关的局部场的变化以不同的方式影响核子的不同部分。这些场的合力使得四极受到使得其围绕电场梯度进动的扭矩。进 动运动产生振荡核子磁矩。和四极核子的进动频率同相的外部施加射频(RF)磁场能暂时 颠倒核子的方向。能级暂时不平衡，并且立刻开始回到平衡。随着核子返回，它们产生RF 信号，称为自由感应衰退(FID)。拾波线圈探测该信号，其随后由灵敏接收机放大以测量它 的特性。图6是示例性四极共振系统12的简化示意图，该系统12包括射频(RF)源62、脉 冲编程器和RF门控(gate) 64以及RF功率放大器66，它们配置成产生多个具有预定频率的 射频脉冲以应用到例如传感器32(也在图1-3中示出)的线圈上。通信网络70将射频脉 冲从射频源62、脉冲编程器和RF门控64和RF功率放大器66传送到在示例性实施例中位 于室22中的传感器32。在乘客被射频脉冲照射后通信网络70还将信号从传感器32传导 到接收器/RF探测器72。
图7是包括四极共振(QR)探测系统12的室22的示例性实施例的右透视图。如 上文说明的，四极共振(QR)探测系统12包括感应传感器32。在示例性实施例中，感应传 感器32位于在入口斜坡82和第三墙体28之间的地板30的凹陷区域80中。凹陷区域80 也可以称为传感器箱体。在不包括第三墙体28的可选实施例中，传感器32大约在入口 96 和出口 98之间中部置于地板30上或其内部，如图5所示。如图7所示，在示例性实施例中，感应传感器32可以使用可置于中间平面94的相 反侧上的两个反对称电流分支90和92来实现。特定地，电流分支90置于中间平面94的 一侧，而电流分支92置于中间平面94的相反侧。感应传感器32可以配置成使得电流分支90和92都流有大致或基本上平行于左 右墙体24和26，但是方向相反的电流。例如，电流分支90和92可以放置成和电源(图中 未示出)通信。在操作过程中，流过电流分支90的电流为一个方向，而流过电流分支92的 电流基本上为相反方向。术语“反对称电流”可以用来指代其中流经电流分支的电流基本 上为相反方向的情况。在示例性实施例中，感应传感器32用四极共振(QR)传感器实现。仅为了方便，将 会参照用QR传感器32实现的感应传感器32来描述多种实施例，但是这样的描述对于其他 类型的感应传感器也同样适用。在示例性实施例中，电流分支90和92共同定义了 QR片状线圈传感器32。仅为了 方便，QR传感器的进一步描述将主要参照“QR片状线圈”，或简述为“QR线圈”。在典型的筛 查过程中，乘客从入口 96进入系统，然后站在由QR传感器32限定的筛查区域中。特别地， 乘客可以以他或她的左脚相对于电流分支90放置并且他或她的右脚相对于电流分支92放 置这样的方式站立。QR传感器随后使用核四极共振(NQR)执行筛查程序，来探测和乘客关 联的目标物质的存在。如图6所示，QR传感器32和RF子系统通信，此处RF子系统大致定义为包括射频 源62、脉冲编程器和RF门控64以及RF功率放大器66，其提供电激励信号给电流分支90 和92。RF子系统可以利用可变频率RF源来提供RF激励信号，该RF激励信号的频率大致 对应于目标物质的预定特征NQR频率。在筛查过程中，由RF源产生的RF激励信号可以传 到样本，所述样本可以包括处于以站立或其他方式相对于QR传感器32定位的乘客的下肢 上的例如鞋、袜和衣服。在示例性实施例中，QR线圈32也用作由样本产生的NQR信号的拾波线圈，因此提供了 NQR输出信号，该NQR输出信号可以例如利用处理器18采样来确定例 如爆炸物的目标物质的存在。再参考图7，在示例性实施例中，EMI/RFI (电磁干扰/射频干扰)屏蔽有助于在筛查过程中，为传感器32屏蔽外部噪音和干扰和/或抑制RFI从筛查系统逃脱。在图1-3所 示的示例性实施例中，墙体24、26和28构造成为QR传感器32执行电磁屏蔽。特定地，墙 体24、26和28相互之间电连接，并且电连接到入口斜坡82和传感器箱体80，以形成电磁屏 蔽100。因此，样本在至少部分地被电磁屏蔽100包围的区域中被扫描。在不包括第三墙 体28的可选实施例中，例如图5所示的示例性实施例，第一墙体24和第二墙体26越过传 感器32延伸至出口 98以提供额外的屏蔽，和/或也可以使用可选的摆动门97来提供额外 的屏蔽。在示例性实施例中，每个屏蔽元件，例如墙体24、26和28，由适合的导电材料例如 铝或铜制成。此外在示例性实施例中，地板部件，例如斜坡82和传感器箱体80，焊接在一起 以形成整体结构。墙体24、26和28可以焊接至地板部件，或者使用紧固件例如螺钉、铆钉、 销或者其他适合的方法固定。此外，QR传感器32可以使用例如刚刚提及的紧固技术或其 他适合的方法固定在传感器箱体80中。如果需要，墙体24、26和28、入口斜坡82以及QR 传感器32可以被例如木头、塑料、织品、玻璃纤维和类似物的不导电材料覆盖。图8是图7所示的示例性QR传感器32的简化示意图。左电流分支90如所示具 有由不导电区域分开的上部和下部导电元件110和112。相似地，右电流分支92包括上部 和下部导电元件114和116，它们也由不导电区域分开。左右电流分支90和92共同定义了 传感器32的QR线圈，并且可以由任何适合的导电材料例如铜或铝形成。电流分支90和92不需要具有特别的长度或宽度。在示例性实施例中，每个电流分 支的尺寸定为使得它略大于将要检查的典型对象或者样本。一般地，电流分支90和92尺 寸设定为使得乘客的左脚和右脚(穿鞋或不穿鞋)可以分别紧密靠近左右电流分支90和 92放置。这可以通过指示乘客站立在左右电流分支上实现。在示例性实施例中，左右分支 每个可以具有大约4-8英寸的宽度和大约12-24英寸的长度。可以理解的是，术语“左”和 “右”只用于说明方便且不限定结构的特殊一侧。在示例性实施例中，上部和下部导电元件110和112通过定值的共振电容器118 和调谐电容器120而电耦合，调谐电容器120为开关电容器，用来改变调谐电容。上部和下 部导电元件114和116可以类似构造。图8也包括示出流过左右电流分支90和92的电流的方向的箭头，该示例性实施 例中为逆时针方向。在操作过程中，流过左电流分支90的电流为一方向，而流过右电流分 支92的电流为基本上相反的方向。这是因为左右电流分支90和92的每个具有正负导电 元件的不同布置。例如，左电流分支90包括正上部导电元件110和负下部导电元件112。 相反，右电流分支92包括负的上部导电元件114和正的下部导电元件116。这种安排是提 供流经电流分支的相反定向或反对称电流的QR传感器的一个例子。再参照图7，依照示例性实施例，在操作过程中电流在左右电流分支90和92之间 流过，因为这些部件通过斜坡82和传感器箱体80电连接。在操作过程中，乘客可以将他或 她的左脚放在左电流分支90上并且他或她的右脚放在右电流分支92上。在这样的情形中， 电流反向地流过每个分支，结果是电流沿着左电流分支90从足尖流到脚跟，并且沿着右电流分支92从脚跟流到足尖。在示例性实施例中，QR传感器32置于传感器箱体80中以形 成在QR传感器的电流分支之间的不导电间隙。该间隙允许磁场围绕它们各自的电流分支 循环。与传统的感应传感器系统不同，由QR传感器32产生的相反定向的磁场被很好地 衰减并且具有特别适用于这样的室使用的形态(topography)，所述室包括第一墙体24、和 第一墙体24相对的第二墙体26以及连接第一墙体24和第二墙体26的地板30。作为实际应用的一个例子，左右电流分支90和92可以使用多个不导电区域而距 离相应的墙体24和26大约2-7英寸放置。此外，电流分支90和92可以由不导电区域相 互分开大约4-14英寸放置。因此，EMF筛查系统12对于在运输站点的乘客筛查过程中评估样本是否和例如爆 炸物、毒品或其他违禁品的物质相关联，是有用的。然而，针对爆炸物、毒品或其他违禁品的 示踪粒子的、对于乘客的直接检查将促使探测的范围和精确性的提高。由于微小示踪粒子 在例如运输站点的、开放的和相对通风良好的空间中有迅速散开的趋势，使得这种示踪粒 子的检查通常不准确或不可靠。此外，这种检查通常增加了所需的时间和成本，因此降低了 运输站点的安全筛查程序的效率。然而，用于EMF筛查系统12的电磁屏蔽100的应用的一种预料不到的好处是，电 磁屏蔽100形成对于进入和离开室22的气流的屏障。因此，电磁屏蔽100在正被扫描样本 的附近产生静止空气区域130。在图1-3所示的示例性实施例中，电磁屏蔽100包括第一墙 体24、第二墙体26和第三墙体28，它们共同产生静止空气区域130。在例如图5所示的可 选实施例中，没有第三墙体28，电磁屏蔽100包括向出口 98延伸的第一墙体24和第二墙体 26以及可选包括摆动门97。参照图1，4，5和9，在特定实施例中筛查系统10包括踪迹探测系统14来利用该由 静止空气区域130提供的该预料不到的好处。正被扫描的样本可以包括处于以站立或其他 方式相对于QR传感器32定位的乘客的下肢上的例如鞋、袜子和衣服。踪迹探测系统14的 实施例促使在筛查过程中从静止空气区域130中的样本逐出、收集和识别示踪粒子。在示例性实施例中，踪迹探测系统14包括一个或多个喷嘴132来促使从样本逐出 示踪粒子。在示例性实施例中，喷嘴132安装在第一墙体24和第二墙体26中并且在每个 墙体中线性隔开，每个和相邻的大约隔开4英寸，使得喷嘴132大约在地板30上方8英寸。 喷嘴132喷射从供给源134发送的空气到静止空气区域130中。在可选实施例中，喷射不 同于空气的气体或气体混合物。在某些实施例中，一些喷嘴132配置成以和其他喷嘴132 不同的相对于地板和/或第一墙体24和第二墙体26的角度喷射。在某些实施例中，一些 或所有喷嘴132位于第三墙体28和/或地板30中。此外在示例性实施例中，处理器18通过经由总线20与供给阀136通信来控制空 气喷射。例如，但不用于限制，处理器18暂时开启供给阀136大约半秒，以允许空气流过供 给管路138和喷嘴132进入静止空气区域130。来自喷嘴132的喷射扰乱了样本附近的空 气，然后导致示踪粒子从样本逐出，并且暂时在静止空气区域130中悬浮。电磁屏蔽100用 作气流屏障有利于将任何逐出的示踪粒子保留在静止空气区域130中，并且同时有利于防 止静止空气区域130受到不是源于样本的示踪粒子的污染。在可选实施例中，使用其他机制来从样本逐出示踪粒子。例如，但不用于限制，在图10所示的示例性实施例中，在地板30、第一墙体24、第二墙体26和/或第三墙体28 (如 果有)中安装一个或多个刷子160。每个刷子160包括多根刚毛162，例如通过旋转或线性 机械运动摩擦样本来逐出示踪粒子。
回到图1，4，5和9所示的示例性实施例，踪迹探测系统14还包括一个或多个进气 口 140来从静止空气区域130收集示踪粒子。在示例性实施例中，进气口 140安装在第一 墙体24、第二墙体26中并且在每面墙中线性隔开，每个进气口 140与相邻的进气口 140大 约相距4英寸，使得进气口 140在地板30上方大约3英寸。在某些实施例中，一些或所有 进气口 140位于第三墙体28 (如果有)中和/或地板30中。来自静止空气区域130的空气通过进气口电机146的作用由进气口 140捕获。在 示例性实施例中，进气口电机146包括至少一个风扇。在某些实施例中，进气口电机146包 括至少一个真空发生器。在示例性实施例中，处理器18通过经由总线20和进气阀142通 信而控制空气的收集。举例但不用于限制，处理器18通过在喷嘴132的空气喷射完成后， 打开进气阀142大约两秒的时间段，通过进气口管路144来捕获来自静止空气区域130的 空气，来控制空气的进气。在可选实施例中，处理器18直接激活和停用进气口电机146以 控制通过进气口 140的空气捕获。此外在示例性实施例中，示踪粒子由使用任何适合的示踪粒子探测技术的探测器 148，在通过进气口管路144传送的空气中识别。举例但不用于限制，探测器148可以是离子 迁移率谱仪，其分析在通过进气口管路144传送的空气中的示踪粒子。在示例性实施例中， 探测器148是离子俘获迁移率谱仪。探测器148的输出可以由处理器18和/或由处理器 18的操作员分析，来评估筛查样本是否和例如爆炸物、毒品或其他违禁品的物质有关联。在可选实施例中，使用其他机制来从样本收集示踪粒子。举例但不用于限制，在图 10所示的示例性实施例中，在地板30、第一墙体24、第二墙体26和/或第三墙体28(如果 有)中安装的一个或多个刷子160，在近似垂直于地板30的轴上旋转。每个刷子160包括 多根刚毛162，刚毛相对于样本旋转并且捕获刷毛162上的示踪粒子。当刷子160进一步旋 转，示踪粒子通过剥离装置164例如胶带或摩擦带从刷毛162除去，并且通过任何适合的方 法转移到探测器148。在某些实施例中，踪迹探测系统14还包括指尖踪迹探测系统210，如图1和2的示 例性实施例所示。定位指尖踪迹探测系统210来探测在例如乘客的手指或手上的感兴趣的 微小粒子，例如毒品、爆炸物和其他违禁品的踪迹。在示例性实施例中，指尖踪迹探测系统 210靠近登机证扫描器(未示出)放置，这样当乘客扫描登机证时，乘客的手的至少一部分 大约同时通过指尖踪迹探测系统210。在可选实施例中，乘客被提示按下按钮来激活指尖踪 迹探测系统210，这样在按下按钮的手指的表面上的示踪材料被收集并且然后由指尖踪迹 探测系统210进行分析。因此，指尖踪迹探测系统210配置为确定乘客的手指何时放置在 该装置上以便激活指尖踪迹筛查程序。在示例性实施例中，指尖踪迹探测系统210包括离 子俘获迁移率谱仪(未示出)来识别可以指示乘客最近操纵爆炸物或其他违禁品的示踪粒 子。回到图1-4，在某些实施例中，筛查系统10还包括乘客身份确认系统15。在示例 性实施例中，室22包括控制面板部分36，其耦合到前墙体28并且从前墙体28向上延伸至 预定的高度来帮助提供各种操作员控制。控制面板部分36还包括监控或显示设备38，其可以用来提示乘客输入所选的信息到筛查系统和/或提示乘客在筛查系统中进行各种动作 以有利于乘客身份的方便的验证和针对违禁品的对乘客的检查。在某些实施例中，为了帮助验证乘客的身份，筛查系统10包括电子卡读卡机42， 乘客将预筛查程序中由其获得的登记卡插入该读卡机中。在示例性实施例中，乘客登记卡 包括已经被编码到登记卡中的乘客的生物测量信息。例如，乘客可以向注册旅行者程序注 册而获得登记卡，在该程序中乘客由运输安全管理(TSA)或一些其他的经授权的筛查机构 预筛查以获得生物测量信息，该生物测量信息然后存储在乘客的登记卡上。生物测量信 息可以包括乘客的指纹、虹膜扫描信息、手印信息、声音识别信息或其他适合的生物测量信 息。举例但不用于限制，在登记卡上的信息可以被编码到磁条上，或通过使用光学读取编 码、RF读取存储器芯片或其他嵌入介质。因此，在操作过程中，乘客插入他或她的登记卡到电子卡读卡机42中。乘客身份 确认系统15然后提示乘客将选定的身体部分放在室22中的用来收集乘客的生物测量信息 的传感器上。所收集的信息然后和登记卡上存储的生物测量信息相比较来确认乘客的身 份。在示例性实施例中，乘客身份确认系统15可以使用虹膜扫描装置44实现，来产生 和登记卡上的信息相比较的生物测量信息，以证明正在筛查的乘客就是实际上拥有该卡的 乘客。一个示例性的虹膜扫描装置44包括照明设备46，该照明设备46将具有期望特性的 光导向所观察的眼睛，使得所观察的眼睛的虹膜和/或瞳孔的至少之一呈现特征形状。示 例性的虹膜扫描装置44还包括光成像装置48来产生虹膜和/或瞳孔的图像。产生的图像 然后和存储在登记卡上的信息，或可选地，存储在处理器18上的信息相比较。应当认识到， 在示例性实施例中，此处描述的产生的图像是电子产生图像或图像的数据文件，不是物理 图像。特别地，此处描述的系统产生与存储在登记卡上或可选的在系统10中的电子图像或 数据文件相比较的电子图像或者数据文件以验证乘客的身份。在另一示例性实施例中，乘客身份确认系统15可以利用指纹扫描装置50来实现， 其中乘客放置手指在指纹扫描装置50上这样该装置获得正验证的乘客的指纹的图像。产 生的图像然后和存储在登记卡上的信息，或可选地，存储在处理器18上的信息相比较。应 当认识到，在示例性实施例中，此处描述的产生的图像是电子产生图像或图像的数据文件 而不是物理图像。特别地，此处描述的系统产生与存储在登记卡上的或可选的在系统10中 的电子图像或数据文件相比较的电子图像或数据文件，以验证乘客的身份。在可选实施例 中，乘客身份确认系统15使用手部扫描装置、面部图像识别系统和/或声音识别系统来实 现，以验证乘客的身份。此外，在某些实施例中，筛查系统10还包括金属探测系统16。有利地，如图7中所示，金属探测系统16可以利用多个金属探测线圈150，连同也在EMF筛查系统12中使用的 同一感应传感器32 —起实现。多个金属探测线圈150中的每个可以配置为探测例如在受 检查的乘客的下肢附近的正在扫描的样本上的导电物体。这些信号可以传送到适合的计算 装置，例如处理器18。在某些实施例中，如图5和7中所示，多个金属探测线圈150包括安 装在第一墙体24内表面上的第一金属探测线圈152和安装在第二墙体26的内表面上的第 二金属探测线圈154。在示例性实施例中，金属探测线圈152和154每个在地板30上方一高度安装，该高度有助于乘客下肢的金属探测筛查。例如，线圈152和154可以位于地板30上方大约12 至40英寸处。在示例性实施例中，金属探测线圈152和154是感应线圈，使得当第一电流 以第一方向流过第一金属探测线圈152时，形成第一磁场，并且当电流以和第一方向相反 的第二方向流过第二金属探测线圈154时，形成第二磁场。图11是图7中所示的金属探测线圈152和154的简化示意图。线圈152和线圈 154中的每个由大致是乘客所位于的空间的不导电区域分开，也就是乘客位于线圈152和 154之间来帮助系统的操作。线圈152和154可以由任何适合的导电材料例如铜或铝形成， 并且不需要线圈152和154具有特别的长度或宽度。图11还包括示出电流流过线圈152 和154的方向的箭头，在示例性实施例中，通过线圈152是顺时针方向，而通过线圈154是 逆时针方向，这样在感应传感器32 (图7中所示)和线圈对152和154之间没有互感。在 可选实施例中，可以使用其他适合的线圈布置和线圈类型。
在示例性实施例中，利用例如线路驱动器电路或者信号驱动器提供电流给线圈 152和154，这样每个线圈152和154产生分别围绕每个线圈的磁场。在示例性实施例中， 利用QR传感器32来监测或探测由线圈152和154产生的磁场的任何变化。更具体地，当 没有金属物品位于线圈152和154之间时，线圈基本上是平衡的。也就是说，平衡的或者空 信号被注入QR传感器32，这样QR传感器32探测不到线圈152和154之间的任何不平衡。 可是，如果携带金属物体的乘客位于线圈152和154之间，线圈152和154产生的信号将不 平衡，并且具有一些幅度的信号将会被QR传感器32探测到。因此，当系统10配置为以金 属探测系统16形态操作时，QR传感器32从QR驱动器电路切换开，来使得QR传感器32能 够探测由线圈152和154产生的磁场中的任何扰动。在示例性实施例中，当QR传感器32 探测到由线圈152和154产生的磁场的变化超过预定的阈值时，警报或者其他指示将被启 动来提示操作员检测到了金属物体，并且进一步，可能需要对乘客进行更详细的筛查。虽然此处描述的示例性金属探测系统16通常针对当乘客仍然穿鞋时扫描乘客的 下部区域，在可选实施例中，金属探测系统16可以被实现为在乘客穿鞋或不穿鞋的情况下 扫描整个乘客。另外，在某些实施例中，筛查系统10包括乘客位置确认系统17。为了最优化系统 10的识别和筛查操作，被检查的乘客应当在系统10内定位为使得乘客的脚位于预定的筛 查区域中，以给形态12、14和16提供最优的筛查条件。可是，要被筛查的乘客一般不知道 最优的筛查区域。可以使用乘客位置确认系统17来确定乘客的脚在预定区域内。更具体地，由EMF筛查系统12、踪迹探测系统14和金属探测系统16询问的空间的 体积是有限的。乘客位置确认系统17确保在整个扫描时段中乘客的脚保持定位为使得乘 客保持在询问体积也就是预定的筛查区域中。图12是包括乘客位置确认系统17的示例性实施例的筛查系统10的实施例的右 透视图。在该示例性实施例中，乘客位置确认系统17是使用红外成像系统220来实现的。 在可选实施例中，乘客位置确认系统17是使用机器视觉照相系统、安装在地板30中的压力 响应系统、超声波测距系统、激光成像系统或任何其他适合的用于确定筛查系统10中的脚 位置的系统中的一个或多个来实现。在示例性实施例中，红外成像系统220包括具有多个红外传感器232的第一红外 传感器阵列240。红外传感器232线性隔开，每个和相邻的大约相距一英寸，这样传感器232大致平行于地板30并且正好在其上方。此外，传感器阵列240制造成具有足够的红外传感器232来覆盖预定长度246，该预定长度246等同于或略大于要筛查的一般乘客的预定的脚 尺寸。在示例性实施例中，每个红外传感器232包括红外发射器234和红外接收器236。红外发射器234紧靠其相应的红外接收器236安装并且朝着相同的方向，这样当物体，例如 正被筛查的乘客，位于红外发射器234的路径中时，发射的红外线束从正被筛查的乘客反 射回到红外接收器236。在示例性实施例中，接收器236产生电压输出，该电压输出与到反 射该红外线束的物体的距离成比例。此外在示例性实施例中，第一传感器阵列240位于第一墙体24上，朝向在第一墙 体24和第二墙体26之间限定的筛查区域的内部。此外，在该示例性实施例中，基本上类似 于第一传感器阵列240的第二传感器阵列242位于第二墙体26上，并且朝向筛查区域的内 部。在包含第三墙体28的某些实施例中，同样基本上类似于第一传感器阵列240的第三传 感器阵列244可以位于第三墙体28上。在系统220的操作过程中，当脚位于筛查区域中时，在第一传感器阵列240、第二 传感器阵列242和可选的第三传感器阵列244中的每个红外传感器232，产生到与该相应的 红外传感器232成直线的脚的部分的距离测量值。特别地，每个传感器232利用测角技术 来确定每个相应脚和传感器32之间的距离。然后使用这种信息来产生紧靠每个相应传感 器阵列240、242和244的乘客的脚的部分的距离轮廓。结果是，该距离轮廓基本上描述了 正被筛查的乘客的脚的轮廓。利用每个相应传感器阵列240、242和244产生的距离轮廓， 处理器(例如处理器18)确定脚的长度、脚到每个相应传感器阵列240、242和244的距离、 脚沿着每个相应传感器阵列240、242和244的位置以及脚相对于每个相应传感器阵列240、 242和244的角度之中的至少一个。此外，距离轮廓也可以用来估计脚的宽度。虽然术语 “脚”在说明书中贯穿使用，但是应当认识到术语“脚”一般指在筛查过程中的乘客的脚和乘 客穿的任何鞋袜。然后利用距离轮廓来计算由脚覆盖的地板30的区域。然后计算的区域和可接受 的脚的放置区域相比较来确定乘客的脚是否正确地位于预定的筛查区域中。如果脚在可接 受的区域中，然后EMF筛查系统12、踪迹探测系统14和金属探测系统16中的一个或多个 可以最有效地用来筛查乘客。在某些实施例中，如果脚不在可接受的区域中，提示乘客来重 新放置一只脚或双脚。然后系统220再次激活来产生另外的如上所述的距离轮廓。该过程 重复直到双脚都置于预定的筛查区域中并且完成期望的筛查。在示例性实施例中，可以利 用例如由处理器18产生并且显示在屏幕38上的声音或可视指示器提示乘客重新放置一只 脚或双脚。在某些实施例中，系统220包括安装在相对于地板30不同的高度的附加传感器 232来帮助探测例如窄的高跟鞋，并且因此提高了系统220的性能。图13是示出操作筛查系统10的示例性方法300的流程图。该方法包括302应用 电磁场到至少部分地被电磁屏蔽包围的区域中的样本，以及304测量由电磁场和样本的相 互作用而引起的来自传感器的输出。例如，如图6所示，电磁场可以由射频源62、脉冲编程 器和RF门控64以及RF功率放大器66施加，感应的输出可以由QR传感器32来测量，并且 电磁屏蔽的区域可以是至少部分地由电磁屏蔽100 (如图7中所示)包围的静止空气区域 130。
方法300还包括306从该区域中的样本逐出示踪粒子，308收集示踪粒子，以及310识别示踪粒子。例如，如图9所示，可以使用一个或多个喷嘴132来逐出在静止空气区 域130中的示踪粒子，可以使用一个或多个进气口 140来收集示踪粒子，可以使用探测器 148来识别示踪粒子。最后，该方法包括312基于测量的传感器输出和识别的示踪粒子评估 样本和物质之间的联系。例如，可以由处理器18分析QR传感器32和探测器148的输出来 评估乘客是否携带或曾经在例如爆炸物、毒品或者其他违禁品的物质面前。在某些实施例中，方法300还包括314探测样本上出现的导电物体，例如通过使用 图1，5和11中所示的金属探测系统16的实施例。此外，在某些实施例中，其中正被筛查的 样本是乘客，方法300还包括316测量乘客的生物测量特性以及318基于生物测量特性验 证乘客的身份，例如通过使用图1-4中所示的乘客身份确认系统15的实施例。此外在某些 实施例中，其中正在筛查的样本是乘客，方法300进一步包括320确定在筛查系统10中的 乘客的位置，322比较确定的位置和所需的位置，并且324如果确定的位置不基本上和所需 的位置对应则提示乘客移动至所需的位置，例如通过使用图12中所示的乘客位置确认系 统17的实施例。如上所述的实施例有助于在开放的和相对很好通风的空间例如运输站点中针对 例如爆炸物、毒品或其他违禁品的物质的示踪粒子来检查乘客。更特别地，通过使用电磁屏 蔽产生的静止空气区域来探测示踪粒子，上述实施例有利地使用了电磁场筛查系统的一种 未预料到的好处。一个技术效果是有助于提高运输站点处示踪粒子探测的精确度和可靠 性，而整个安全筛查程序所需的时间和成本最小限度的增加或没有增加。此外，上述的实施例有助于依靠精确筛查样本的能力改进示踪粒子探测，样本包 括乘客的鞋、袜以及下肢。更特别地，涉及违禁品的乘客的鞋、袜以及下肢很可能携带这样 的示踪粒子，即随着时间积聚在制造、存储或运输违禁品的设施的地板或地面上的示踪粒 子。此外，相对于在比鞋更经常洗和/或换的乘客的皮肤上或在其他衣物上的示踪粒子，鞋 上携带的示踪粒子可能保持在鞋上一段相当长的时间。结果是，上述的实施例有助于从典 型乘客身上最有可能贮藏示踪粒子的地方进行示踪粒子探测。筛查系统(包括示踪粒子探测系统)以及操作筛查系统的方法的示例性实施例在 上文进行了详细描述。该筛查系统、示踪粒子探测系统和操作筛查系统的方法并不限于此 处描述的特定实施例，而是这些系统的部件和/或方法的步骤可以以不同的顺序使用，或 独立于此处描述的其他部件和/或步骤且与其分开。例如，示踪粒子探测系统也可以使用 在除了乘客之外的样本上和/或与其他检查/探测系统和/或检查方法结合，并且不限于 仅与此处描述的筛查系统一起实施。本说明书使用例子来揭示了本发明，包括最佳模式，并且也使得任何本领域的技 术人员实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所合并的方法。本发明 的可专利范围由权利要求定义，并且可以包括本领域技术人员可以想到的其他例子。如果 这些其它例子具有并不异于权利要求的文字语言的结构元件，或者如果它们包括与权利要 求的文字语言没有实质差别的等效结构元件，这些其它例子也意图包括在权利要求的范围 内。
权利要求
一种操作筛查系统的方法，所述方法包括将电磁场施加到样本，该样本处于至少部分地由电磁屏蔽包围的区域中；测量传感器的输出，该输出由电磁场和该样本的相互作用而引起；从该区域中的该样本逐出示踪粒子；收集示踪粒子；识别示踪粒子；以及基于测量的传感器输出和识别的示踪粒子评估该样本与物质之间的关联。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括检测位于样本上的导电物体。
3.根据权利要求1所述的方法，其中样本包括乘客，所述方法进一步包括 测量乘客的生物测量特性；以及使用该生物测量特性验证乘客的身份。
4.根据权利要求1所述的方法，其中样本包括乘客，所述方法进一步包括 确定乘客在筛查系统中的位置；将确定的位置和期望的位置相比较；以及当确定的位置和期望的位置并不基本对应时提示乘客向期望的位置移动。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述从该样本逐出示踪粒子包括向所述区域中喷射空气。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述从该样本逐出示踪粒子包括用多根刷毛摩擦 该区域中的样本。
7.根据权利要求1所述的方法，其中样本包括鞋袜，并且其中所述逐出示踪粒子包括 用多根刷毛摩擦所述区域中的鞋袜。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述收集示踪粒子包括从所述区域中捕获空气。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述收集示踪粒子包括用多根刷毛摩擦所述区域 中的样本并且从刷毛上除去示踪粒子。
10.根据权利要求1所述的方法，其中样本包括鞋袜，其中所述收集示踪粒子包括用多 根刷毛摩擦该区域中的鞋袜并且从刷毛上除去示踪粒子。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述识别示踪粒子包括在离子迁移率谱仪中分 析示踪粒子。
12.—种筛查系统，包括布置成至少部分地包围区域的电磁屏蔽，所述电磁屏蔽配置成产生对进入和离开该区 域的气流的屏障；源，配置成在该区域中产生电磁场；传感器，配置成产生由该电磁场和位于该区域中的样本的相互作用而引起的输出； 探测器，配置成识别该区域中的示踪粒子；处理器，配置成有助于基于传感器输出和识别的示踪粒子评估该样本与物质之间的关联。
13.根据权利要求12所述的筛查系统，进一步包括一个或多个喷嘴，配置成喷射空气 到该区域中，所喷射的空气用来从该区域中的样本逐出示踪粒子。
14.根据权利要求12所述的筛查系统，进一步包括一个或多个刷子，每个刷子包括构造成摩擦样本的多根刷毛，所述刷毛用来从该区域中的样本逐出示踪粒子。
15.根据权利要求12所述的筛查系统，进一步包括一个或多个刷子，其中样本包括鞋 袜，每个刷子包括用来摩擦鞋袜的多根刷毛，所述刷毛用来从该区域中的鞋袜逐出示踪粒子。
16.根据权利要求12所述的筛查系统，进一步包括一个或多个进气口，构造成从该区 域捕获空气，其中所述探测器进一步配置为在捕获的空气中识别示踪粒子。
17.根据权利要求12中的筛查系统，进一步包括一个或多个刷子，所述一个或多个刷子中的每个包括构造成摩擦样本的多根刷毛，从 而从该区域中的样本捕获示踪粒子；以及剥离装置，构造成从所述多根刷毛捕获示踪粒子，其中所述探测器进一步配置成识别 从所述多根刷毛捕获的示踪粒子。
18.根据权利要求12所述的筛查系统，其中样本包括鞋袜，所述系统进一步包括 一个或多个刷子，所述一个或多个刷子中的每个包括构造成摩擦鞋袜的多根刷毛，从而从该区域中的鞋袜捕获示踪粒子；以及剥离装置，构造成从所述多根刷毛捕获示踪粒子，其中所述探测器进一步配置成识别 从所述多根刷毛捕获的示踪粒子。
19.根据权利要求12所述的筛查系统，其中所述探测器包括离子迁移率谱仪。
20.根据权利要求12所述的筛查系统，进一步包括多个金属探测线圈，配置为响应于 该区域中的导电物体在传感器中感应出输出。
21.一种包含在计算机可读介质中的计算机程序，所述计算机程序包括至少一段代码， 该至少一段代码将处理器配置为激活源以在至少部分地由电磁屏蔽包围的区域中产生电磁场，该电磁屏蔽构造成形成 对进入和离开该区域的气流的屏障；测量传感器的输出，该输出由电磁场和该区域中的样本之间的相互作用而引起；激活探测器以识别在该区域中捕获的示踪粒子；以及基于传感器的输出和识别的示踪粒子评估该样本与物质之间的关联。
22.根据权利要求17的计算机程序，其中所述至少一段代码还配置处理器来激活一个 或多个喷嘴，所述喷嘴构造成喷射空气到该区域中，所喷射的空气用来从该区域中的样本 逐出示踪粒子。
23.根据权利要求17的计算机程序，其中所述至少一段代码还配置处理器来激活一个 或多个进气口，所述进气口构造成从该区域捕获空气。
24.根据权利要求17的计算机程序，其中所述至少一段代码还配置处理器来激活多个 金属探测线圈，该多个金属探测线圈配置为响应于该区域中的导电物体在传感器中感应出 输出。
全文摘要
本发明涉及筛查系统及方法。一种操作筛查系统的方法包括将电磁场施加到至少部分地由电磁屏蔽包围的区域中的样本并且测量传感器的输出，其中该输出由电磁场和该样本的相互作用而引起。该方法还包括从该区域中的样本逐出示踪粒子，收集示踪粒子，以及识别示踪粒子。该方法进一步包括基于测量的传感器输出和识别的示踪粒子评估该样本与物质之间的关联。
文档编号G01V3/14GK101813787SQ20101014895
公开日2010年8月25日 申请日期2010年2月25日 优先权日2009年2月25日
发明者C·W·克劳利, E·芒努松, H·布德里斯 申请人:莫弗探测公司