BR112012012583B1 - Método para inspeção remota de um alvo em uma área monitorada. - Google Patents
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Abstract
método para inspeção remota de um alvo em uma área monitorada. a área monitorada é irradiada com radiação de micro-ondas, utilizando dois ou mais emissores elementares de micro-ondas. o sinal refletido a partir da área monitorada é registrado por um ou mais canais paralelos de registros, o sinal registrado passa pelo processamento coerente a fim de obter valores máximos de intensidade da configuração reconstruída dos dispersadores na área monitorada com relação à distância a partir dos emissores elementares ao alvo. as informações obtidas como um resultado de tal processamento são exibidas ao construir uma imagem de micro-onda correspondente a uma superfície tridimensional. além disso, a imagem de vídeo de alvo é obtida utilizando duas ou mais câmeras de vídeo que estão sincronizadas com os emissores de micro-ondas, a imagem de vídeo resultante do alvo é convertida, e a imagem de vídeo tridimensional e a imagem de micro-onda são convertida em um sistema geral de coordenadas. o resultado técnico é um aumento na credibilidade com que a presença ou ausência dos objetos dielétricos é determinada em uma inspeção oculta.
Description
1/9
MÉTODO PARA INSPEÇÃO REMOTA DE UM ALVO EM UMA ÁREA MONITORADA
CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção relata sobre um campo de detecção remota de objetos ocultos, principalmente, de métodos de detecção de compostos explosivos dielétricos ocultos sob as roupas em um corpo humano.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO . Atualmente, dentre as questões de segurança, o problema de detecção das tão conhecidas bombas suicidas que estão escondidas no corpo de um terrorista apresenta uma importância particular.
Nos dias de hoje, os métodos utilizados, principalmente, para resolver essa tarefa baseia-se no uso de: detectores de metal, detectores de vapor, máquinas de raios-x, cães de guarda, etc. Em diferentes países, os métodos de inspeção do corpo humano estão sendo desenvolvidos, nos quais baseiam em novos princípios físicos: Ressonância Nuclear Quadrupolar (NQR), retrodispersão de Raman, portais dielétricos, dispositivos de variação de teraheríz ativos e passivos para inspeção do corpo humano, radares de variação milimétrica passiva e portais de micro-ondas ativas.
Os métodos conhecidos não provêm uma possibilidade suficiente para uma inspeção remota e secreta, e, por isso, não permitem uma identificação adequada do “homembomba” e a tomada de medidas para desarmá-lo antes de ele ativar o dispositivo explosivo. Outra principal desvantagem dos métodos existentes é a impossibilidade para determinar o grau de perigo do objeto detectado automaticamente e uma taxa de alarmes falsos. Isto impossibilita utilizá-los em condições reais de um grande número de pessoas se movendo em um fluxo.
Então, a tarefa de detecção de dispositivos explosivos carregados pelos “homens
2/9 bomba” requer que os seguintes requesitos específicos atendam:
Inspeção remota;
Modo automático de inspeção;
Detecção de diversos tipos de objetos (dielétricos e condutores);
Implementação de inspeção em tempo real;
Determinação automática do nível de perigo do objeto detectado;
Possibilidade para realizar uma inspeção oculta;
Independência de inspeção em condições externas;
Segurança ao ser humano;
Possibilidade de designar o sinal de perigo a uma pessoa específica; Mobilidade do sistema e baixos custos.
Há um método conhecido de detecção de objetos ocultos sob as roupas, não apenas os objetos metálicos, mas também aqueles não metálicos, por exemplo, de explosivos escondidos sob as roupas. Utilizando uma antena receptora abrangendo uma pequena área do corpo humano, ondas eletromagnéticas emitidas por esta área são recebidas. Subsequentemente, utilizando um radiômetro e uma unidade de processamento acoplada a este, a intensidade do sinal recebido é medida e a posição do feixe de luz é registrada. A intensidade medida do sinal recebido é exibida no formato de intensidade de luminescência da tela do display e analisando a distribuição da intensidade de luminescência, a presença ou ausência de objetos metálicos e não metálicos é confirmada, RU 2133971 C1.
A desvantagem desse método é o menor contraste da imagem recebida devido este método não permitir uma clara distinção entre objetos não metálicos e o corpo humano devido à transparência do dielétrico na variação de radiação empregada.
Outro método conhecido para inspeção remota de um alvo em uma área monitorada
3/9 compreende a irradiação desta área com a radiação de micro-ondas, utilizando dois ou mais emissores elementares, registra o sinal refletido a partir da área monitorada utilizando um ou mais canais de registros paralelos, processamento coerente do sinal refletido e exibindo os dados obtidos como um resultado do tal processamento, consulte US 5557283 A.
Os emissores e receptores do campo eletromagnético estão posicionados em diversas posições de ajuste preliminares. O resultado da inspeção baseia-se em uma análise de imagem tridimensional resultante de um processamento digital da radiação detectada na banda larga.
Ao prógramar o método, a irradiação da área monitorada com radiação de micro-ondas é realizada na frequência de banda larga sem correlação com a sua banda com resolução espacial radial das imagens da área monitorada e o intervalo de tempo de registro durante o qual um processamento coerente do sinal refletido registrado for possível. Isto acarreta as seguintes desvantagens:
Incapacidade de utilizar o método no caso de um objeto inspecionado em movimento (alvo) devido ao movimento do objeto durante o registro do sinal refletido altera a posição do objeto relacionado à antena de transmissão e receptora. Isto viola a condição de aplicabilidade para o processamento coerente do sinal registrado. Um processamento incoerente não fornece uma imagem de boa qualidade quando a trajetória do objeto inspecionado for conhecida. Consequentemente, a inspeção oculta de objetos não é possível.
Devido à baixa resolução da imagem, a informação quantitativa de entrega com relação à permissividade dielétrica dos objetos (componentes alvo) e sua massa equivalente.
Existe um método conhecido para inspeção remota de um alvo em uma área
4/9 monitorada, sobretudo da irradiação desta área com radiação de micro-ondas, utilizando dois ou mais emissores elementares de micro-ondas, registrando o sinal refletido a partir da área monitorada, utilizando um ou mais canais de registro, um processamento coerente do sinal registrado a fim de obter os valores máximos de intensidade da configuração reconstruída de dispersadores na área monitorada com relação à distância a partir dos emissores elementares ao alvo e exibindo as informações obtidas como um resultado de tal processamento pela construção de uma imagem de micro-onda no formato de diversas superfícies tridimensionais, RU 2294549 C1.
A solução da técnica acima mencionada foi utilizada como um protótipo para a presente invenção.
Abaixo segue as desvantagens do método que foi utilizado como um protótipo da presente invenção:
Baixa intensidade do sinal refletido a partir da extremidade do dielétrico de ar aproximadamente 7% de intensidade para os dielétricos com permissividade dielétrica de aproximadamente 3, que é típica dos compostos explosivos. Então, o sinal refletido a partir da extremidade do corpo humano do dielétrico (~ 90% de intensidade) pode significantemente distorcer a superfície tridimensional representando extremidade do dielétrico de ar físico e este, um após o outro, acarreta em erros quando detecta a presença de um composto explosivo;
Pequena variação de incidência e recebimento de ângulos de radiação de microondas, na qual a radiação refletida a partir da extremidade do dielétrico de ar pode ser registrada. Isto é devido ao fato, que a superfície do dielétrico é normalmente de modo suficiente lisa em comparação à extensão da onda na variação da micro-onda e dispersando na extremidade que atinge o caráter de reflexão especular. Então, este
5/9 método pode apenas ser efetivamente implementado em uma variação limitada de possíveis ângulos de inspeção.
OBJETIVO DA INVENÇÃO
O objetivo da presente invenção é melhorar a confiança de determinação da presença ou ausência dos objetos dielétricos durante uma inspeção oculta, bem como aumentar a gama de possíveis ângulos de inspeção.
De acordo com a invenção, o método para inspeção remota de um alvo em uma área monitorada, compreende
Irradiação da referida área com radiação de micro-ondas, utilizando dois ou mais emissores elementares de micro-ondas;
registrando o sinal refletido a partir da área monitorada por um ou mais canais paralelos de registros;
processamento coerente do sinal registrado a fim de obter os valores máximos de intensidade da configuração reconstruída dos dispersadores na área monitorada com relação à distância a partir dos emissores elementares ao alvo; e exibindo as informações obtidas as a resultado de tal processamento ao construir uma imagem de micro-onda correspondente a uma superfície tridimensional.
Além disso, uma imagem de vídeo de alvo é obtida utilizando duas ou mais câmeras de vídeo que estão sincronizadas com os emissores de micro-ondas;
a imagem de vídeo resultante é convertida a seu formato digital e a imagem de vídeo tridimensional do alvo construída;
a imagem de vídeo tridimensional e a imagem de micro-onda são transferidas para dentro de um sistema geral de coordenadas;
a distância I no sistema geral de coordenadas entre a imagem de micro-onda e a imagem do vídeo é determinada;
6/9 em l<l0, onde l0 é um valor limiar definido de I, a ausência de um objeto dielétrico oculto no alvo em uma quantia excedendo o valor máximo permitido é verificado; e em l>l0, uma determinação adicional da presença de cavidades na imagem de microonda tridimensional nas regiões onde l>l0 é realizado;
quando a profundidade h da cavidade for maior que , onde h0 é o valor limiar de h, ε é o valor de permissividade dielétrica do objeto dielétrico procurado;
a presença do objeto dielétrico oculto no alvo é verificada.
O solicitante não está ciente das soluções técnicas que são idênticas ao assunto reivindicado. Sugere-se que a invenção cumpra com o requesito de novidade.
A implementação dos recursos diferenciados da invenção resulta em novos importantes recursos do assunto reivindicado. Primeiramente, as distorções da superfície tridimensional representando a extremidade física do dielétrico de ar são removidas, que significantemente diminui a possibilidade de um erro ao determinar a presença (ou ausência) de um composto explosivo.
Ademais, um uso adicional de uma imagem de vídeo tridimensional aumenta significantemente a gama de possíveis ângulos de inspeção, que é principalmente importante para uma inspeção oculta.
O solicitante não está ciente das fontes de informações, que poderíam fornecer qualquer conhecimento sobre a relação entre os recursos de diferenciação da presente invenção e o efeito da técnica atingida. Novos recursos do assunto reivindicado destacados acima demonstram, na opinião do solicitante que o assunto da invenção compreende o requisito de não obviedade.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
7/9
A seguir, a invenção é explicada por uma descrição detalhada de um exemplo sem quaisquer referências às figuras.
MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO
Para realizar a inspeção remota de um alvo em uma área monitorada, esta área é irradiada sucessivamente pela radiação de micro-ondas em 14 frequências equidistante de ajuste na faixa de 8-12 GHz. A irradiação é realizada utilizando emissores elementares, que, neste exemplo, estão representados por um conjunto de antena comutada consistindo de 256 antenas elementares de emissão. O sinal refletido a partir da área monitorada é registrado neste exemplo por dois canis paralelos incluindo duas antenas Vivaldi de banda larga e dois receptores. A partir das saídas dos receptores, os dados correspondentes ao sinal registrado são transferidos a um computador, onde processamento coerente desses dados é empreendido e a imagem do alvo é construída no formato de uma única superfície tridimensional consistindo de pontos, nos quais correspondem aos valores máximos de intensidade da configuração reconstruída dos dispersadores na área monitorada com relação à distância a partir dos emissores elementares ao alvo.
Utilizando adicionalmente as duas câmeras de vídeo, no presente exemplo SDU-415, estão espacialmente separados e sincronizados com os emissores de micro-ondas, uma imagem de vídeo do alvo foi recebida, na qual foi, em seguida, convertida em um formato digital. A imagem de vídeo tridimensional do alvo é reconstruída utilizando um computador e esta imagem tempos após, bem como a imagem de micro-onda são convertidas dentro do sistema geral de coordenadas. O sistema de coordenadas é definido pelo plano do conjunto de antenas e um eixo perpendicular a este. Neste ponto, a distância I no sistema geral de coordenadas entre a imagem de micro-onda e a imagem do vídeo é determinada. Io - o valor limiar de I, que corresponde à quantia
8/9 máxima permitida de um composto dielétrico explosivo é definido. Se l<l0, a ausência de objetos dielétricos ocultos em uma quantia excedendo o valor máximo permitido do alvo é verificada. Se l>l0, há uma determinação adicional da presença de cavidades na imagem de micro-onda tridimensional nas regiões onde l>l0. Quando a profundidade h da cavidade for maior que onde h0 é o valor limiar da profundidade da cavidade h, ε é o valor de permissividade dielétrica do objeto dielétrico procurado, a presença do objeto dielétrico oculto no alvo é verificada. Para os compostos explosivos comuns, o valor de permissividade dielétrica ε ~ 3.
Se a imagem tridimensional do dielétrico e a extremidade do corpo humano dos dielétricos forem reconstruídos na base de diferentes princípios físicos (a imagem da extremidade do dielétrico de ar é reconstruída utilizando dados de vídeo, a imagem da extremidade do corpo humano do dielétrico é reconstruída utilizando o sinal de microonda refletido recebido), a distorção da extremidade do dielétrico de ar pelo sinal de micro-onda refletido é excluída. Então, a possibilidade de um erro na determinação da presença (ausência) de um composto explosivo é diminuída significantemente.
Além disso, se a radiação de micro-ondas não for utilizada para reconstrução da extremidade do dielétrico de ar, mas a imagem do vídeo for utilizada no lugar, a lisura da superfície do dielétrico não tem nenhuma importância e, consequentemente, a gama de possíveis ângulos de inspeção de um objeto é aumentada.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
Para realizar a invenção, equipamentos e materiais conhecidos são utilizados. Então, na opinião do solicitante, a presente invenção está em conformidade com os
9/9 requerimentos da aplicabilidade industrial.
Claims (1)
- REIVINDICAÇÕES1. MÉTODO PARA INSPEÇÃO REMOTA DE UM ALVO EM UMA ÁREA MONITORADA, o método compreende: Irradiação da referida área com radiação de micro-ondas utilizando dois ou mais emissores elementares de micro-ondas; registrando o sinal refletido a partir da área monitorada por um ou mais canais paralelos de registros; processamento coerente do sinal registrado a fim de obter valores máximos de intensidade da configuração reconstruída dos dispersadores na área monitorada com relação à distância a partir dos emissores elementares ao alvo; e exibindo as informações obtidas como um resultado de tal processamento ao construir a imagem de micro-onda correspondente a uma superfície tridimensional, caracterizada pelo fato de que uma imagem de vídeo de alvo é obtida adicionalmente pelo uso de duas ou mais câmeras de vídeo que estão sincronizadas com os emissores de micro-ondas; uma imagem de vídeo resultante é convertida ao seu formato digital e a imagem de vídeo tridimensional de alvo construída; uma imagem de vídeo tridimensional e a imagem de micro-onda são transferidas para dentro de um sistema geral de coordenadas; a distância I no sistema geral de coordenadas entre a imagem de micro-onda e a imagem do vídeo é determinada; em l<l0, onde l0 é um valor limiar definido de I, ausência de um objeto dielétrico oculto no alvo em uma quantia excedendo o valor máximo permitido é verificada; e em l>l0, uma determinação adicional da presença de cavidades na imagem de micro-onda tridimensional nas regiões onde l>l0 é realizada;quando a profundidade h da cavidade for maior que onde h0 é o valor limiar de h, ε é o valor de permissividade dielétrica do objeto dielétrico procurado; presença do objeto dielétrico oculto no alvo é verificada.
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