CN101578532A - 标的检测方法和设备 - Google Patents

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CN101578532A CNA2006800252735A CN200680025273A CN101578532A CN 101578532 A CN101578532 A CN 101578532A CN A2006800252735 A CNA2006800252735 A CN A2006800252735A CN 200680025273 A CN200680025273 A CN 200680025273A CN 101578532 A CN101578532 A CN 101578532A
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Abstract

用于检测标的方法和设备。在一个实施方式中，对进入安全区域的人用低能量极化无线电波进行照射。收集从这个人反射回的不同极化的波。通过测量反射信号的各种参数，然后计算它们之间各种选定的差别来检测隐藏武器。当描绘成时间的函数时，这些差别产生多种模式。然后优选使用经过训练的神经网络模式识别过程来评估这些模式并自主实施武器存在性的判决。可使用一个中断连续波系统。可使用多个单元来检测各个方位角，以改善精度。

Description

标的检测方法和设备
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2005年5月12日提交的名称为“Object Detection Methodand Appartus”的美国临时专利申请No.60/680,627的权益。本申请还是2004年11月24日提交的名称为“Object Detection Method and Appartus”的美国专利申请10/997,845的部分继续申请，它要求2003年11月25日提交的名称为“ObjectDetection Method and Appartus Employing Polarized Radiation and ArtificialIntelligence Processmg”的美国临时专利申请No.60/525,637的权益，并且，它也是2003年1月9日提交的名称为“Signal Processing for Object Detection System”的美国专利申请10/340,016的部分继续申请，它是2002年1月29日提交的、美国专利申请号为10/060,641、并于2004年11月30日颁布授权的、美国专利号为6,825,456的、名称为“Signal Processing for Object Detection System”的申请的部分继续申请，它是1999年5月25日提交的、美国申请号为09/318,196、并于2002年1月29日颁布授权的、美国专利号为6,342,696、名称为“ObjectDetection system”的申请的部分继续申请。本说明书引用参考所有上述申请。
技术领域
[0002]本发明是用于远程检测标的存在的方法和设备，包括但并不限于隐藏的武器，例如枪支或炸弹。本发明还包括用于提供高可靠性标的检测的新颖的信号处理方法和设备。
背景技术
[0003]要注意的是，随后的论述涉及大量出版物和参考文献。为了使科学原理背景更加完整，在这里给出对这些出版物的论述，并不应被理解为承认这些出版物是用于专利性确定目的的在先技术。
[0004]1999年4月20日，Colorado州Littleton市的Columbine中学的两个学生用攻击武器向他们的同班同学和老师开火。12名少年和一名老师被杀死，另有几十人受伤。像Littleton市的大屠杀暴力悲惨行为在当今的美国经常发生。美国联邦调查局(FBI)报告，每年美国使用火器的罪犯犯下240万件抢劫案，560万件暴力袭击案和165,000件强奸案(参见American Firearms IndustryJournal，National Association of Federally Licensed Firearms Dealers出版)。疾病控制中心(Center of Disease Control)收集的数据显示，1986-1992年期间，在美国有247,979个“枪击死亡”的记录(数据由Center to Prevent Handgun Violence编辑)。此外，最近几年出现新的威胁，即自杀式炸弹。由于他们的武器的特性，这些更加危险并且破坏性更强，这就需要在很远的距离处对他们进行检测。
[0005]为了减少使用火器的犯罪而造成的威胁，以前的许多努力只取得有限的成效。在过去的二十年里，将非常昂贵的x-射线装备安装在主要的机场。这些机器通常在非常特殊、封闭的环境中才能够检测金属枪支。这种类型的设备需要固定安装、占用非常大的空间、范围近、而且可能需要数以十万计甚至百万计美元的费用。
[0006]目前商业市场上可购买到的复杂隐藏武器检测器都不是紧凑的、重量轻的、便携的、便于应用、范围远并且高可靠性的。对这种装置的开发将成为革命性的成就并将满足在法律实施和安全领域中的长期需要。
[0007]本发明的较早版本在名称为“Signal Processing for Object DetectionSystem”的、并于2001年6月5日颁布授权的美国专利No.6,243,036，名称为“Concealed Weapons Detection System”的、并于2002年3月19日颁布授权的美国专利No.6,359,582，名称为“Concealed Weapons Detection System”的、并于1998年3月26日公开的、国际公开号为WO 98/12573的国际专利申请PCT/US97/16944，以及名称为“Signal Processing for Object Detection System”的、于2000年12月14日公开、国际公开号为WO 00/75892的国际专利申请PCT/US00/14509中进行了说明。这些参考文献的说明书和权利要求书在此引用参考。
发明内容
[0008]本发明是确定与目标联系的标的存在的方法，该方法包括下列步骤：用极化(polarized)的照射辐射照射目标；收集从目标反射的第一辐射，其具有与照射辐射相同的极化；收集从目标反射的第二辐射，其具有与照射辐射相反的极化；以及对第一辐射和第二辐射使用加权多标准来确定标的的存在。该使用步骤优选包括使用，通过Chirp-Z变换方法将收集的辐射转换到时域的加权多标准。该使用步骤优选包括，对第一辐射和第二辐射的一个或者两个多次使用扩幅操作。该使用步骤还优选包括，使用由下述组中选择的多个标准，即，通过Chirp-Z变换方法转换到时域后，第一辐射在零时刻的第一幅度，通过Chirp-Z变换方法转换到时域后，第二辐射在零时刻的第二幅度，以及第一幅度和第二幅度之间的差别。可选地，该使用步骤包括，使用第一辐射和第二辐射之间到达时间的差别，以及或者在时域或者频域对第一辐射和第二辐射的一个或者两个的曲线形状的测量，优选曲线峰值与该曲线下整个面积的比值。
[0009]该方法优选重复多次，并且还包括将每次对该方法的执行结果进行结合的步骤。该方法优选还包括针对校准数据训练神经网络的步骤，以及该使用步骤优选还包括利用该神经网络自动确定标的存在的步骤。
[0010]目标优选包括人，以及标的优选包括隐藏的武器，该武器优选从刀、火器、枪、炸弹、爆炸装置以及自杀服中选择。
[0011]本发明还是一种检测与目标关联的标的的设备，该设备包括发射天线，用于利用极化照射辐射照射目标，第一接收天线，用于收集从目标反射的与该照射辐射极化相同的第一辐射，第二接收天线，用于收集从目标反射的与该照射辐射极化相反的第二辐射，以及处理器，用于对第一辐射和第二辐射使用加权多标准来确定标的的存在。该处理器优选包括通过Chirp-Z变换方法将收集的辐射转换到时域的加权多标准，并优选包括对第一辐射和第二辐射的一个或者两个多次使用扩幅操作。该处理器还优选使用由下述组成中选择的多个标准，即，通过Chirp-Z变换方法转换到时域后，第一辐射在零时刻的第一幅度，通过Chirp-Z变换方法转换到时域后，第二辐射在零时刻的第二幅度，以及第一幅度和第二幅度之间的差别。
[0012]该处理器还优选使用第一辐射和第二辐射之间到达时间的差别，优选使用在时域或者频域中第一辐射和第二辐射的一个或者两个的曲线形状，并优选使用第一辐射和第二辐射的一个或者两个随时间的变化。该处理器优选将对目标的照射辐射多次使用的结果进行结合。可选地，单独一个双极化天线包含所述的第一接收天线和所述的第二接收天线。
[0013]该目标优选包括人。标的优选包括隐藏的武器，该武器优选从刀、火器、枪、炸弹、爆炸装置以及自杀服中选择。该处理器优选使用神经网络自动检测标的的存在，优选对每个标准赋予一个值，以及基于标准的值的结合确定标的的存在。
[0014]本发明还是一种用于检测目标上隐藏标的的方法，该方法包括下列步骤：在频率范围内以选择的频率向目标发射连续波电磁辐射，在每个选择的频率接收从目标反射的两个正交的极化信号，测量反射信号的振幅和相位，生成频域波形，在与到目标距离相应的时间窗内将该波形转换到时域，以及处理该时域波形以确定目标上是否存在隐藏标的。该方法优选还包括对频域波形进行滤波的步骤，优选使用Hamming滤波器。该转换步骤优选包括使用Chirp-Z变换。该转换步骤优选引起该信号的距离选通。
[0015]该方法优选使用多个单元，每个单元执行发射和接收步骤。这些单元优选顺序执行发射步骤。与辐射从该单元发送到目标以及从目标返回这段时间相比，在每个单元的连续波发送时间长的情况下，每个单元的连续波发射优选被中断，以允许其他单元发射辐射。这些单元优选顺序执行接收步骤，其中每个单元优选只接收从其自己的发射机发射的信号。可选地，每个单元接收从其他单元的发射机发射的信号。优选对由这些单元接收的发射信号进行比较。例如，可能对由每个单元接收的信号振幅进行平均。这些单元优选布置在关于该目标的不同高度，并优选从不同的视点朝向目标照射。该标的优选从由下述东西组成的组中选择，即武器、火器、炸弹、自杀服、炸药、货物、标签(tag)、半成品、物品清单和制造产品。该方法优选执行防止入店行窃或者财产盗窃。
[0016]本发明的目的是提供一种检测装置，其优选为小型的、轻质的、长距离、便携的以及电池可操作的。这使得能够由执法人员和/或军事或者安全人员用的手持单元装置的优选实施方式成为可能，以便例如确定特定人员是否携带武器。
[0017]本发明的优点是，由本发明发射的功率水平优选比通常的雷达系统或者那些由x-射线产生的或者其他目前用在机场或者法庭入口处的检测标的的成像系统低很多。对于本发明来说，目标处的平均功率密度低于非电离辐射的安全界限达几个数量级。
[0018]与附图结合，在随后各部分的详细说明中，将阐述本发明的其他目的、优点和新颖特征以及本发明适用性的更多的范围，并且对本领域的技术人员来说，基于随后的检验或者通过对本发明的实施的学习，这些都将部分变得明显。通过尤其在随后的权利要求书中指出的手段及结合，可领悟和获得本发明的目的和优点。
附图说明
[0019]与说明书一体的并作为说明书一部分的附图显示几个本发明的实施方式，与说明书一起用于解释本发明的原理。这些附图仅旨在阐明本发明的优选实施方式，并不对本发明构成限制。其中：
图1a所示的是简单波形；
图1b所示的是垂直极化的简单波形；
图1c所示的是水平极化的简单波形；
图2是发射和检测电路的一个实施方式的框图；
图3描绘的是在身体的不同部位携带枪支的人；
图4a是手枪的雷达横截面视图，描绘的是以dBsm为单位的反射能量相对于频率的曲线；
图4b是人身体的雷达横截面的图，描绘的是以dBsm为单位的反射能量相对于频率的曲线；
图5和6是当用2.59到3.95GHz和7.0到10.66频段无线电波照射时，提供关于人身体反射率信息的视图；
图7是本发明方法的优选实施方式的表示图。图中右边的两个图表示，通过比较与具有不同极化的反射无线电波相应的两组波形的振幅在时域中的差别，可检测到诸如武器的标的。在上面和下面的图中，两个波形表示反射回检测器的垂直和水平极化的无线电波；
图8和9是在手枪检测实验期间生成的两对时域波形的实际测试设备曲线。在图8中，人没有携带枪支；在图9中，同一个人携带有手枪，而且两条曲线的最大值距离非常接近；
图10是一般的用于复数Chirp-Z变换的相位和幅度响应的一般性示意图，该变换用于本发明的优选实施方式中；
图11所示的是本发明优选实施方式的操作系统流程图；和
图12是本发明的中断CW实施方式的电路图。
具体实施方式
[0020]本发明包括用于远距离检测标的存在的方法和设备。本发明的一个实施方式可用于确定由人携带的隐藏火器和/或炸弹的位置。本发明可用于帮助将武器控制在安全区域或者“安全地域(Safe ZoneTM)”(例如学校、银行、机场、大使馆、监狱、法庭、办公大楼、零售商店或者居住区)之外。术语“SafeZoneTM”是由本专利申请的受让人MacAleese Companies Incorporated拥有的商业和服务标记，该受让人以Safe ZoneTM系统进行商业活动。
[0021]标的优选为与目标相关，目标例如是正在走向门口的人，优选利用极化低功率无线电波进行检测。如贯穿本说明书和权利要求书所用的，术语“目标”的意思是照射辐射所指向的标的对象，包括但并不限于人、背包、行李箱、手袋、饮料等。如贯穿本说明书和权利要求书所用的，术语“标的”的意思是被携带、穿戴、隐藏、物理接触或者连接或以其他方式与目标关联的物理物品，包括但并不限于武器、刀具、火器、枪支、手枪、来福枪、炸弹、自杀服、榴散弹、电线等。
[0022]由于无线电波能够穿过空气，它们以像水流过大海表面一样的方式进行传播。简单无线电信号的形状可描述为反复上下运动或者振动的样子，如图1a所示。波的这个上下运动在三维空间发生。简单波(W)传播。极化为与传播平面平行的波称为水平极化波。极化为与传播平面垂直的波称为垂直极化波。波W的高度或者强度称为波的振幅(A)。
[0023]图1b所示的是垂直极化波，而图1c所示的是水平极化波。垂直和水平极化称为极化的正交形式。其他可用于说明垂直和水平极化波之间关系的术语有垂直、相反、交叉极化(cross-polarized)、或者主要和互补。本文中主要用于表示正交极化的术语是交叉极化、或者简写为cross-pol或者X-pol。极化的思想适用于横向电磁波的所有形式，无论它们是微波频率段的无线电波还是诸如那些由闪光灯发出的光波。
[0024]由本发明辐射的功率水平比通常的雷达系统或者那些由x-射线产生的或者其他成像系统产生的低得多，这些系统目前正用在机场或者法庭入口处用于检测标的。实际上，对于本发明的一个优选实施方式来说，目标处的平均功率密度比非电离辐射的安全界限低几个数量级。
[0025]本发明优选工作在GHz频段。不同的无线电频率为标的检测提供不同的优点和缺点。在美国，无线电装置的工作频率由联邦通信委员会(FederalCommunication Commission)规定。全球每个国家都有类似的机构来分配和管理无线电频谱的使用。虽然本说明书包括特别提及的具体频率范围，但是该系统可有益地使用大范围的电磁辐射波段，而不受具体公开的范围的限制。
[0026]图2表示用于执行本发明优选实施方式的非限制性的电路示意框图示例。低功率无线电发射机12经由第一方向耦合器13连接到调制器14、滤波器16、以及发射机输出放大器18，该发射机输出放大器18通过发射/接收开关20和预选择器22连接到发射/接收天线80。发射/接收开关20还通过控制器26与距离选通开关90同步。发射/接收天线80和检测正交极化处能量的接收天线82收集从目标返回的能量。可选地，可使用单个双极化天线。接收通道中的极性选择开关24选择水平或者垂直极化天线或者端口。发射/接收天线80优选既发射水平极化信号，又接收反射的水平或者co-pol信号，以及接收天线82优选接收垂直极化的垂直或者X-pol反射信号。极性开关24确定在任意给定时刻将哪个信号提供给接收机。预选择器滤波器22、23是带通滤波器，用于防止带外信号进入接收机而可能引起虚假响应或者使放大器饱和并由此妨碍正常工作。co-pol通道上的预选择器滤波器22还衰减发射机不希望发射的谐波。
[0027]控制器或者处理器26优选包括开始/停止/倾斜程序，其用于控制与本地振荡器30协作的发射机12。脉冲波形发生器28的输出与调制器14相连。本地振荡器30的输出经由第二方向耦合器11提供给混频器32。发射/接收开关20的输出也通过极性选择开关24、滤波器36和接收低噪声放大器34提供给混频器32。来自处理器26的优选数字输出传送给中间频率增益控制放大器40，其还通过带通滤波器41接收来自混频器32的主要信号输入。然后来自放大器40的输出通过距离选通开关90、高通滤波器42，到达功率分配器44。距离选通控制21和距离选通开关90提供时间选通，从而仅处理来自处于该设备所希望的距离处的反射体(即目标或者标的)的信号。忽略不同时刻到达的来自其他标的的信号。功率分配器44将信号分为两个输出。一个输出在检测器46处进行振幅解调，生成通过滤波器48、视频放大器50、选通采样和保持展宽器(stretcher)52的窄脉冲，然后在反馈给处理器26之前在模拟数字转换器54中进行数字化。来自功率分配器44的第二个输出经由功率分路器64提供给相位检测器65、66，从而在测量振幅的同时可测量返回信号的相移。
[0028]为了执行复数的频域到时域的转换，相位信息非常重要，因此优选测量反射信号的相位。由于相位是一个相对的术语，通过将发射和本地振荡器信号的采样混频而首先建立一个参考信号来实现这点。发射信号的采样通过方向耦合器13从发射机12获得，并与通过方向耦合器11而从本地振荡器30获得的本地振荡器信号的采样一起提供给混频器9。混频器9的输出通过滤波器8进行带通滤波，然后通过限幅器放大器7限幅，以稳定其调谐范围内的振幅。将限幅信号提供给正交混合器72，其输出振幅相等但相互相移为90°的两个信号。其中一个输出提供给第一相位检测器65，另一个输出提供给第二相位检测器66。两个偏移相位检测器明确地用于覆盖360度的范围。相位检测器65、66的输出是模拟量，并随后在模拟数字转换器68和70中进行数字化。经过数字化的信号被提供给控制器26用于随后的处理。
[0029]测量单位“dBsm”用于量化反射的辐射，其基于的是称作分贝、简写为“dB”的测量单位。分贝用于比较两个辐射或者反射功率的水平。例如，如果听收音机的人距离广播站的天线塔的距离非常近，功率水平将非常高。如果同一个人距离同一个天线塔的距离为好几英里，由于距离增加，接收的无线电波强度将低得多。分贝作为单个数字可用于量化功率水平的比值。与通常的分数(其简单地是一个数除以另一个数)不同，分贝是测量值的对数形式，由于它们用来比较非常大的数字差别，因此非常有用。由于辐射的功率水平在如此大的范围内可变化，使用对数标度而不是更通常的线性标度。两个功率水平差的分贝形式用下式计算：
dB＝10log(PX/PY)                    (1)
其中PX是第一功率水平，PY是第二功率水平。当使用分贝比较两个接收的无线电信号时，在较远距离处接收的信号的功率比在较近位置接收的功率水平低一定数量的分贝。
[0030]“雷达截面”或者RCS是标的大小的量度标准。当生成无线电波并指向标的时，那些发射波的一部分穿过标的，那些发射波的另一部分被目标吸收，发射波的第三部分反射回发射机。反射波的部分越大，标的的雷达截面越大。因此，与具有较小雷达截面的标的相比，具有相对大雷达截面的标的相对比较容易检测。测量的标的雷达截面的大小大部分基于其反射率，以及基于标的的空间方位。例如，设想海岸线上的雷达站正在搜寻附近海上的船只。与海岸线平行行使的船只比远离陆地行使的相似船只更容易检测，因为碰到第一船只的较宽侧面的雷达波返回雷达站的强度比从第二船只的较小船尾反射回的大。因此，朝向雷达波传播方向的“侧面”的第一船只具有比第二船只更大的雷达截面，该第二船只的船尾表示对雷达波的较小目标。
[0031]当本发明用于检测像手枪之类的标的时，当手枪以向检测器呈现比较大的雷达截面的方式朝向时，更容易完成该检测。例如，枪支隐藏在一个人的皮带扣后，这样，枪的侧面相对腰部平置，比在屁股上枪套内的武器呈现较大的雷达截面，该屁股上的枪桶指向地面并且枪把指向前或后。图3所示的是两个携带手枪的人。左边的图中，这个人图示为将枪置于腰带的前面或者后面。右边的图中，另一个人图示为将枪携带在包、袋子、或者侧面屁股的枪套内。要注意的是，为了使两个位置放置的枪的雷达截面相似，必需要旋转图面，或者相对于检测器来说面向不同的方向。
[0032]当与一(1)平方米相比时，以下式表示使用分贝测量单位“dBsm”的雷达截面：
RCS(单位为dBsm)＝10log(AG)＝10log A+10log G    (2)
其中，A为以平方米为单位的目标区域，G为反射目标的增益。这个式子假定该区域相对于工作波长来说是平的，而且无线电波均匀照射该区域。如果正方形区域的边“a”以米为单位，那么面积“a2”以平方米为单位。对相对于工作波长为平面的表面来说，
G＝4πa2/λ2           (3)
其中，波长λ等于0.3/f米，f是以GHz为单位的频率，因此
RCS(单位为dBsm)＝10log(4πa4f2/0.09)        (4)
[0033]这个表达式表示，如果边“a”的大小加倍，那么反射增加12dBsm，或者以线性功率为单位，截面增大16倍。如果频率加倍，那么反射增大6dBsm，或者4倍线性功率单位。要注意的是，以dBsm为单位的RCS增加20log(f)。在本说明书中忽略复杂的边缘效应。例如，在1GHz，6”×6”板的雷达截面为-11.3dBsm。由于因子G或者增益与f2成比例增加，因此从1到10GHz的增加使该值增加到8.7dBsm，差别有20dB。但是，相对于雷达波长来说，通常的武器形状都是非常明显的非平面，因此，非常小的增加实际上都能觉察到。
[0034]表1中的数据是用几个频段内的电磁无线电波照射的口径为.357金属手枪的雷达截面。建立这些数据以校准检测器设备并提供参考测量。测试配置是：一个端口的RCS测量，16个平均值，时域选通以及减小的IF带宽。
表1
  频段(MHz)   雷达截面
  500-1000   -15dBsm
  1000-1750
  2650-3000   -10dBsm
  2890-3250
  9500-10660
[0035]类似地，图4a提供的是对于发射的2650到3000MHz频率范围内的辐射，口径为.357的手枪的雷达截面(RCS)。曲线显示朝向较宽的一面位置的枪支，意思是在发射的无线电波平面内枪支延伸侧面的最大尺寸，在这个频率范围内，RCS从大约-8dBsm到-11dBsm之间变化。图4b表示在如图4a所示相同的频段内的身体返回或者没有武器的人的身体的RCS。这个频段内的平均雷达截面为-3dBsm，或者比-11dBsm的平均枪支返回强大约8dB。
[0036]图5和6所示的是在测试房间内人的无线电波反射测量。图5包括经验数据，该经验数据表示当人被辐射照射时，在2.59到3.95GHz之间，有大约63％的无线电波功率从身体反射回。图6表示在7.0到10.66GHz之间，反射回大约32％。
[0037]通常，本发明优选依据反射的物理现象，其中水平极化的入射波束将部分地返回为垂直极化。转换为垂直极化的能量百分比取决于与入射方向垂直的平面内的标的形状。如果该标的的截面形状具有垂直和水平分量，那么，即使用水平极化波照射该标的，也可获得垂直极化分量。这里，将这个垂直极化分量称为“cross-pol”，而水平极化反射称为“co-pol”。如果用垂直极化入射波束照射标的和目标，这些术语将反过来使用。
[0038]如上所述，.357的手枪和人身体之间的反向散射的差别平均大约为-8dB。从算术上看，这个的意思是枪支加上身体的组合信号比没有枪支的情况增加仅1.4dB。假设人身体差异为6dB的量级，则不难理解为什么难于检测枪支。人身体内的主要骨骼是垂直的，因此，很寻常的是，对于入射垂直极化来说截面较大。对于服装上的拉链来说大部分情况下也是如此的。
[0039]如果使用入射水平极化，身体截面减小大约6dB，而此时的垂直极化的截面极化减小同样的量。但是，武器的截面极化保持相对恒定。这个的意思是，平均计算，1.4dB的差别现在可变为7.4dB，由此减小不同身体间差异的影响。这样，当目标为人时，优选发射水平极化，并且接收水平和垂直极化。
[0040]图7所示的是本发明优选实施方式的通常操作。进入受保护空间或者“Safe ZoneTM”的人被无线电波(在此情况下为水平极化)照射。这些无线电波的一部分被吸收，而一些被反射回发射机。当发射机照射没有枪支的人时，两个曲线如图7中上面的图所示。这两条曲线表示应用Chirp-Z变换后(如下所述)，反射回检测器的水平极化能量的振幅(上面的曲线“α”)，和反射回检测器的垂直极化能量的振幅(下面的曲线“β”)。
[0041]图7中下面的图包括时域中的两条曲线，其产生于检测器感测到携带枪支的人的时候。如上面的图所示，这两条曲线表示时域中从人反射回的水平极化无线电波的能量水平(上面的曲线“γ”)，和从人反射回的垂直极化无线电波的能量水平(下面的曲线“δ”)。用“Delta B”表示的曲线的最大振幅之间的差距通常比上面的图中用“Delta A”表示的差距略窄。通常，当人携带枪支或者其他任何具有显著反射表现的标的时，那么从标的反射回的垂直极化能量的分量增加。
[0042]图8和9是在手枪检测实验期间生成的两对波形的时域测试设备曲线。在图8中，人没有携带枪支，而且两条曲线的最大值相距29.6dB。入射的极化是水平的，因此接收的水平极化比接收的垂直极化大。在图9中，同一个人携带有手枪，而且两条曲线的最大值相距仅7.9dB，表示存在枪支。
[0043]虽然对这个测试来说，接收的两个极化之间振幅的差别减小得非常剧烈，但是在其他情况下其可能非常小；因此，通常不能依据这个测量。由此，当要确定武器的存在时，必需要考虑另外的参数或者标准。此外，在实际情况下(不是隔音室)，由于地面反射和周围环境混杂而引起的多径效应，信号会削弱。如上所述，由于在一个频率的消除不会在另外的频率产生同样的效应，优选地可通过在宽频范围内进行雷达扫描来最小化多径效应。由于用于频域的频谱越宽，在应用适当的变换后时域中的时间和振幅的分辨率越好，因此在宽频范围内进行扫描可提供另外的优点。
[0044]优选用于本发明的另一个标准是两个返回信号的峰值的相对定时变化。当人携带有枪支或者炸弹时，主要由该武器产生的垂直极化信号的大部分相对于主要从人身体反射回的水平返回来说在时间上向前移动。这个时间偏移是可用于武器检测的另一个参数。
[0045]此外，由于一部分反射来自武器而一部分来自身体，因此，当人携带武器时，两个极化返回的形状趋于展开。由此，对每个返回测量峰值和该曲线下的面积的比值优选有助于确定标的检测的可能性。
[0046]最后，由于来自武器的反射，当人携带武器时，co-pol返回(典型为水平极化)的绝对振幅趋于更大，但是因为不同人的大小差异，其本身不是重加权参数。如果co-pol返回比非常大的人的通常值明显大，那么这本身就指示特殊个体的反常表现，可能指示隐藏的标的。当一个人携带包括榴散弹的炸弹时，这个参数非常重要。
[0047]优选通过解决使用一组标准的存储值的算法来实现本发明，这些值表示从没有携带隐藏武器的人返回的信号。优选使用多个人来测量和编辑的这个数据提供在图7和图8中上面的图中表示的信息。同样使用表示从携带有隐藏武器的人返回的信号的一组标准的存储值。同样是优选利用许多人测量和编辑的这个值，提供表示在图7中下面的图和图9中表示的信息。在执行本发明之前，通过逐渐地和持续地学习由未携带武器的进入“Safe ZoneTM”的许多人产生的反射信号，检测器能够适应其环境。这可通过使用多个包括但并不限于神经网络的学习系统之一来实现。
[0048]本发明枪支检测方案中最困难的问题之一是人身体的差异。到此为止来看，所有数据仅使用振幅输入来从测量的频域转换到时域中的显示曲线。但是，如上所述，这对提供武器或者其他标的存在的可靠指示来说是不够的。
[0049]名称为“Object Detection System”的美国专利6,342,696公开了用于检测隐藏武器的方法和设备，包括利用时域方法，其中使用从目标区域返回的相同极化(co-polarized)和交叉极化之间的振幅的差别来确定是否存在武器。使用复数Chirp-Z变换(CZT)的算法，其通过将相位信息合并到变换中可提供振幅和相位数据，该算法优选用于改善检测标的的灵敏度。CZT是数学表达式，其用于将关于频率的信息转换为关于时间的信息，即，从频域转换到时域。CZT是Z变换的一般形式，其是拉普拉斯变换(Laplace Transform)的离散形式。
[0050]由于从隐藏武器返射的极化波和从人身体返射的极化波的表现十分不同，因此，测量从可能携带隐藏武器的人返射的极化波的相位非常重要。通常，从隐藏武器的返射虽然不是常数，但在一个相对有限的范围内变化。相反，由于身体具有深度以及反射产生在身体中的不同深度处，从人身体的返射在时间上发生变化；这个反射因此是非平面的。变换后的反回的质心位于人体表面之下的点处。本发明优选使用这个特征，通过利用信号处理方法将来自隐藏武器的相对集中的信号与来自人身体的通常随时间/距离变化的信号区别开。利用非平面数据的结果是减小从人身体的反回，提高本发明检测隐藏武器的系统的灵敏度和能力。因此，CZT有助于将由从标的反射的辐射产生的第一信号与由从目标例如人身体反射的辐射产生的第二信号分开。
[0051]复数变换需要关于每个频率分量的相对相移的知识；因此，为了使用CZT，在测量周期期间，必需要收集振幅和相位信息。由此，已经将相位检测器引入到设备中；见图2。相位检测器实际上构成为两个部分，向每个部分提供彼此偏移90°的同样的信号。由于单个部分单元在周围不同的象限重复这些值，所以需要这种正交检测器以消除相位检测器的模糊性。由于在给定时间仅存在一个频率，优选测量相对于发射机信号的相位。相位测量(优选为cross-pol反回信号的相位测量)优选对IF信号执行。可选择地，相位测量可对射频(RF)信号执行而没有任何明显不同；但是，在RF处更难而且昂贵来获得精确的测量。在任一个方法中，使用鉴相器来测量反回信号相对于发射信号的相位。但是，关心的是保持IF处的一致。
[0052]优选通过使用附加的通道以提供反回信号的精确IF处的参考可保持这个一致。优选通过对发射和本地振荡器进行采样并将它们混频以产生相位检测器参考来实现这点。由于距离目标非常近因此接收反回的延迟仅为毫微秒，因此噪声被最小化。优选使用单个相位检测通道，而且该相位检测通道是时分多路复用的，以允许对相同(co-)和交叉(cross-)极性通道的分别的相位测量。一种可选的方法创造稳定的参考，该方法使用工作在IF的稳定振荡器，并同步利用该IF参考的本地振荡器和发射振荡器。
[0053]来自人身体的采样交叉极性(cross-pole)振幅和相位响应的概括描述表示在图10中。利用复数Chirp-Z变换来处理这个信息。图10中的波形可进行如下定义：
S(f)＝Afil(f)×A(f)e(2πft+δ(f))
其中：
Afil(f)＝频域中带通滤波器的幅度响应；
A(f)＝频域中交叉极性反回的幅度响应；
f＝以GHz为单位的频率；
t＝以毫微秒为单位的时间；和
P(f)＝δ(f)＝频域中交叉极性反回的相位响应。
感兴趣的频带被分为几段或者几节(bin)。节的个数“N”可以是任一实际值，从0到趋于无限大的数。
[0054]从雷达信号获得的数据包括在每个频率的反射信号的幅度和相位。为了能应用，这些值必需要转换为表示幅度对时间的值。下面是雷达参数的定义：
N＝在该处进行测量的频率采样的数量；
F_step＝采样间的频率步长大小；和
F_span＝总频率范围(N×F_step)。
[0055]将频率信号转换到时间的标准方法是通过反离散傅立叶变换(IDFT)。IDFT变换将N个频率采样转换为N个时间采样。所得到的时间采样以分辨率1/F_span均匀分布在时间0到时间＝1/F_step间。IDFT如下定义：
x ( n ) = Σ k = 0 N - 1 X ( k ) e j 2 πnk N
其中X(k)是N个频率采样(复数)，x(n)是N个时间采样。例如，当N＝128以及F_step＝7.8125MHz时，从时间0到128ns，每间隔1毫微秒，IDFT给出128个时间采样。但是，有两个原因证明这个方法是不适当的。首先，我们并不对所有0到128ns的时间都感兴趣，而仅对非常小(～10ns)的存在从目标和标的的反射的时间段感兴趣。其次，1ns的时间分辨率非常粗糙，以致于不能获得对本发明来说优选的精确的时间测量。
[0056]这两个不足通过使用Chirp-Z变换从频率转换到时间而进行解决。Chirp-Z与IDFT的工作原理相同，但允许在感兴趣的区域上进行放大的能力。前向(时间到频率)Chirp-Z变换由如下给出；
X ( k ) = Σ n = 0 N - 1 x ( n ) A - n W nk
其中， A = A 0 e j 2 π θ 0
W = W 0 e j 2 π φ 0
以及k＝0，1，...，M-1
A0确定Chirp-Z的初始半径；
W0确定Chirp-Z变换的“螺旋因子(spiral factor)”；
θ0确定作为整个间隔一部分的开始位置；
φ0确定作为整个间隔一部分的步长；
N是输入(时间)值的数量；和
M是输出(频率)值的数量。
通过使用上述等式以及选择合适的A0、W0、θ0、φ0、N和M，可选择变换的间隔和分辨率。对本发明来说，A0和W0优选设为1。
[0057]上述等式适用于前向(时间到频率)Chirp-Z变换。反向Chirp-Z变换通过对频率数据的复数共轭的变换的复数共轭来计算。例如，为了计算N＝128和M＝64的从时间30ns到40ns的值，我们设置：
θ0＝30/128(开始时间除以总时间)和
φ0＝(10/128)/64(时间扫描除以总时间，再除以输出采样数目)
[0058]对于CWD系统来说，数据处理优选包括如下步骤：
1.获得频率幅度和相位值；
2.向这些值应用汉明(Hamming)窗；
3.将幅度和相位值转换为实部和虚部值；
4.求复数值的共轭；
5.执行Chirp-Z变换；
6.求结果的共轭；和
7.将结果从实部和虚部值转换为幅度值。
[0059]下面的参考文献提供关于Chirp-Z变换更详细的说明：“The Chirp-ZTransform Algorithm and Its Applications”，L.Rabiner等，MIT Lincoln Laboratory，Bell System Journal，May-June 1969；“Using the Inverse Chirp-Z Transform for TimeDomain Analysis of Simulated Radar Signals”，Dean A.Frickey，Idaho NationalEngineering Laboratory；“Linear Filtering Approach to the Computation of DiscreteFourier Transform”，L.Bluestein，GT&E，IEEE Transactions on Audio andElectroacoustics，December 1970；和Frederic deCoulon，Signal Theory andProcessing。所有这些在此引用参考。
[0060]Chirp-Z变换比快速傅立叶变换的主要优点在于，可获得具有数十皮秒(picosecond)分辨率的非常精确的时间偏移数据。这以小于1英寸的分辨率提供了相对于co-pol反回的cross-pol反回的生成的空间位置信息。这又提供了关于cross-pol在人身体内产生还是由身体的前面或表面的标的产生的信息。下面要描述的神经网络优选利用这个信息作为判决执行过程的一部分。
[0061]为了将来自目标的具有不同的极性的两个雷达反回区别开，本发明的优选实施方式采用具有双馈给的天线，利用两个分离的天线，一个用于相同极性(co-pole)，另一个用于交叉极性(cross-pole)。第一个天线优选发射水平极化波以及接收相同极性(co-pol)的波。第二个天线优选仅接收交叉极性(cross-pol)的波而不发射。通常地，这种雷达利用两个接收机通道来保持两个接收信号的隔离。可选地，本装置可复用信号并利用微波开关交替将接收机通道连接到每个天线，由此节约第二接收机的成本。这个节约是很可观的。这种方法还可用于天线设计，为每个极性利用分离馈给。
[0062]时分多路复用优选通过在接收机的输入处增加SP2T开关来实现，接收机处的每个输入由每个天线进行馈给。发射的信号优选为间隔例如1微秒的脉冲，而不是单个脉冲。对来自组中每个脉冲的反回进行平均，以消除任何不清楚的偶然奇异读数。优选3到5个脉冲的组对这个应用来说是足够的。
[0063]由于与人身体移动所需时间有关的测量的速度，只要在优选小于1毫秒的任意时间内完成设置，可以各种顺序获得读数。这允许系统以非常简化的形式进行设计，而不论相同(co-)和交叉极性(cross-pol)测量在每个频率进行，还是所有的相同极性(co-pol)测量首先在一个频率扫描上进行，然后在交替的频率扫描上进行交叉极性(cross-pol)测量，都没有关系。后面的方法允许使用极性开关来选择相同极性(co-pol)反回，然后交叉极性(cross-pol)反回，而且仅使用一个接收机来测量二者。然后可使用具有50到100毫微秒转换时间的相对较慢的开关。优选大约为10KHz的重复频率可允许在合理的时间内完成测量扫描。
[0064]加权函数优选用于所收集的各种类型的数据。除了在转换到时域后在0时刻的交叉极性(cross-polarity)幅度和在转换到时域后在0时刻的相同极性(co-polarity)信号的幅度之间的差别之外，还存在其他有用的数据。例如，相同(co-)和交叉极性(cross-polarity)反回的幅度和相位值提供一些关于人身上金属(或者其他雷达反射材料)量的指示，即使较大的人比较小的人多产生大约3dB的返回。但是，携带炸弹的人可比大人产生更多的反回。另外，每个读取的多个频率扫描在大约300毫秒的过程中可随意选择，优选计算一个平均。安全标的对象(没有任何武器)通常在5个值中产生明显差异(大的标准偏差)，而携带武器的人通常产生紧密得多的图案。前面的情况可具有5dB或者更多的扩散，而后者通常显示小于3dB的扩散。由此标准偏差可有一定价值。
[0065]虽然可使用其他参数，但本发明优选分配多点到多个这些参数。第一个优选的参数是交叉极性(cross-polarity)反回的幅度。其自身是一个不好的鉴别器，但它可作为其他测量的参考。仅当它的值非常大，指示关于这个标的对象存在重大的异常的时候才将点分配给这个参数。例如，如果相同极性(co-pol)的幅度大于-47dBm，可分配3个点；如果大于-50dBm，可分配2个点；而如果大于-55dBm时，可分配1个点。单位dBm是相对于1毫瓦的功率的绝对测量。第二个优选的参数是复数交叉极性(cross-polarity)反回的幅度。例如，如果X-pol的幅度大于-60dBm，可分配2个点，而如果大于-62dBm，可分配1个点。第三个优选的参数是相同极性(co-polarity)和复数交叉极性(cross-polarity)反回幅度之间的结果差。例如，如果这个差小于5dB，可分配4个点；如果差小于8dB，可分配2个点；而如果差小于10dB，可分配1个点。第四个优选的参数是交叉极性(cross-pol)和相同极性(co-pol)信号之间的时间偏移。第五个优选的参数是交叉极性(cross-pol)波形的形状；转换信号在时间上的扩散越大，反回表示这个标的上有多个明显的反射体的可能性就越大。基于对这些参数的测量值，参考经验确定阈值，向每一个分配一定数目的点。
[0066]然后，将每个优选参数的点相加，而如果总数大于任意或者统计确定的最高阈值，则宣布这个人携带有武器或者其他标的；如果总数在低阈值和高阈值之间，优选汇报一个警告(即再测试)，如果总数小于低阈值，优选宣布这个人是安全的。优选两个连续的“警告”导致确定武器或者标的。
[0067]优选执行对目标的总数优选为连续三个的“快照”。快照优选大约以1/4秒为增量拍摄一次。由此，优选在小于3秒的时间里完成一组“快照”，并且是在人穿过选通距离时稍微不同的位置进行的拍摄。这是非常有意义的，因为武器可能在一个位置被错过而在其他位置被检测到的。可选地，可随意要求目标旋转一定量，例如120度，在每个位置获得读数。或者，在不同的位置放置多个设备，并优选同时从不同方位照射目标。如果三个快照中的一个确定存在武器，那么优选宣布存在武器。但是，已经发现，如果总计为三个连续快照点，则宣布的精确性明显提高。可选地，可根据每个快照具有用于三个连续快照的最小数量的点的标准来确定宣布存在武器。
[0068]上面的过程描述的是模式识别系统的人工执行。分配给每个参数的点以及那些参数值的差异都是人工分配的，作为主观的人的决定结果。下面的步骤实现确定参数值的加权(点分配)的更精确的方法，其利用的是人工智能或者模式识别技术，优选人工神经网络处理。本发明利用名称为“模式识别工作台”(PRW)的软件，但是可应用任一类似的这种软件。通过输入加上正确答案的数据来培训这个程序；然后该程序评价这些数据并确定每个参数的最佳加权，达到最大精度。对于一个小目标样本(例如，人)来说，数据可设为100％正确。输出是保存在计算机中的计算机码，其将执行实际的处理。然后，内部计算机工作在“离手(hands off)”模式，以对积累的任一新数据实施判决。当应用在这里时，结果令人大吃一惊，并且将预测精度从人工选择的加权的大约80％提高到用人工智能选择的加权大于98％。这是因为当存在错误时，神经网络会学习；例如，当对各种大小和体形的人进行测试时，有一些并不适用现有的模式。
[0069]图11中所示的是本发明的优选实施方式的操作流程。
[0070]该系统优选设置为输出“武器/非武器”或者“标的/非标的”的判决。该系统可随意向操作员提供作为判决的确定性的量度的评分或者等级。这允许操作员应用他或者她自身对情况的判断(例如，考虑对象的外观)。为此目的，本发明的系统优选包括视频照相机和激光器。视频照相机允许操作员处于远程的安全区域内，并观察被检查的对象。另外，对象的评分以及神经网络判决优选叠加显示在视频图像上。此外，这些单元优选提供计算机键盘或者类似装置，从而操作员可开始和停止单元的操作。操作员优选可经由键盘改变系统的灵敏度，并在那些对象需要旋转的情况下选择对前面或者后面进行检测。
[0071]激光优选用于在系统安装和设置期间帮助对准单元。激光还将优选经由键盘进行操作，从而操作员可确保系统的正确朝向，并核查谁正在被检查。激光点优选显示在视频屏幕上。
[0072]该系统还优选包括第二视频输出，以允许用于提示对象的第二TV屏幕。根据对系统选通距离内对象的检测，针对对象的指令显示在提示屏幕上。在其静止的状态中，指令可简单地读作进入测试区域(ENTER TEST AREA)或者等同信息。当对象进入时，例如，屏幕指示他或者她将他们的胳膊伸出，并在测试结束时提示对象。该屏幕优选不显示测试结果，该结果仅显示在远端操作员的屏幕上。
[0073]该系统还优选包括简单的触点闭合输出，其可用于触发任意装置，例如报警器或者门锁。例如，可触发具有红色和绿色灯以及可听见的蜂鸣器的非常小的指示器盒。这种类型的盒子还可充当简单的判决输出。但是，对操作员来说视频输出是更能提供信息的，并且为键盘操作提供反馈。
[0074]除了检测隐藏武器之外，可选择地，本发明可用于检测和/或定位任意类型或者数目的标的，包括但不限于独特形状的商品、产品或者半成品、或者与商品连接在一起的便宜标签或者其他物品，用作库存控制和/或防入店行窃系统。本发明可随意地结合在自动门控系统中，例如包括自动门开、关、或者锁定设备的门控系统。该系统还可用作炸弹或者爆炸物检测装置。在检测其他标的时，确定哪个频段将产生关于问题标的的最大信息，然后积累足够的数据来训练人工神经网络。
连续波操作
[0075]本发明的优选实施方式利用连续波、或者CW、雷达，而不是脉冲雷达。对于CW操作来说具有许多优点。由于电路复杂性低，因此其制造起来不是很贵，并且对于脉冲系统来说，必须要使用足够快的部件来生成短距离雷达所需的窄脉冲。另外，相位测量的精度明显提高，由Chirp-Z变换而产生的时域输出波形更加统一、稳定和精确。
[0076]图12所示的是用于实现本发明的优选CW实施方式的非限制性的电路框图实例。经由第一方向耦合器113，低功率无线电发射机112连接到开关120和发射机输出放大器118，发射机输出放大器118通过带通滤波器116连接到发射天线181。由于在CW操作中优选同时执行信号发射和接收，优选使用分开的天线用于每个功能。如下所述，由于距离选通优选经由软件处理按数学方法执行，不再需要发射/接收开关或者距离选通开关。相同极性(co-pol)天线180和检测正交极化处能量的交叉极性(cross-pol)天线182收集从目标反射回的功率。可选地，可使用单个双极性天线。在接收通道，极性选择开关124水平或者垂直极化天线或者端口，并确定在任一给定时间将哪个信号馈给接收机。然后通过带通滤波器136和接收低噪声放大器134将输入信号馈给混频器132。经由第二方向耦合器111还将相位锁定本地振荡器130的输出馈给混频器132。
[0077]通过带通滤波器141，中间频率增益控制放大器140接收来自混频器132的主信号输入。然后，将来自放大器140的输出传给功率分配器144，其将信号分为两个输出。在反馈给处理器126之前，一个输出在检测器146内进行幅度解调，然后在模拟数字转换器168内进行数字化。将来自功率分配器144的第二个输出馈给相位检测器165，以测量反回信号的相移。通过方向耦合器113获得来自发射机112的发射信号采样的参考相位，并与通过方向耦合器111获得的来自本地振荡器130的本地振荡器信号的采样一起馈给混频器109。将混频器9的输出馈给放大器107，然后馈给相位检测器165。相位检测器165的输出是模拟的，随后在模拟数字转换器168内数字化。将经过数字化的信号馈给控制器126用于随后的处理。
[0078]本发明的扩频雷达优选这样操作，选择用于操作的第一频率，工作一预定的时间间隔，然后优选测量在该频率的反射信号的幅度和相位。对于其他频率重复执行这个过程，直到覆盖整个需要的频率范围。由此产生频域波形。优选使用汉明(Hamming)滤波器选择该波形的希望部分。汉明(Hamming)窗优选通过预定因子来缩放数据，以减小由有限数目的采样频率引起的振荡。产生的频域模式优选通过Chirp-Z变换进行处理，其产生距离选通时域信号；即，输出信号跨越一个指定的时间范围。由于时间范围与到目标的特定距离范围有关，系统提供仅选择从目标反射的反回部分的能力，即，在距离该设备的希望距离处，恰如曾经使用的物理距离选通开关。优选忽略在不同的时刻到达的来自其他标的的信号。因此，对于操作员来说，用数学距离选通更容易在安装单元时设定距离，同时例如在随后移动单元时改变希望的距离。在进行汉明(Hamming)滤波之前将对数值转换为标量值，并在Chirp-Z变换之后再次转换回对数值，这两个转换可选择执行。通过神经网络或者其他电路来处理信号，然后优选继续上述的通常步骤。
多单元操作
[0079]本发明的多个检测器可大约同时或者顺序但在一个非常短的时间帧内(例如毫秒)依次被用于同一目标上以改善标的检测能力。例如，可将多个单元安放在目标周围的不同位置，提供不同的视点，由此与一个检测器相对的目标侧隐藏的武器或者其他标的对不同的检测器来说是暴露的。例如，可在同一高度或者不同高度安放多个单元，但从不同的方位角观察目标。这种多检测器可提供互相独立的判决。
[0080]另外，通过使用两个或者更多个单元在它们之间共享各种数据可极大地增强检测的精度。在一个实施方式中，在发射和接收信号方面每个单元独立工作，然后这些单元互相共享它们存储的(例如)相同极性(co-pol)信号幅度。在另一个实施方式中，一个或者多个单元收集由它们自身发射以及其他单元发射产生的相同极性(co-pol)信号幅度数据。然后可确定平均相同极性(co-pol)，并给其他读数提供更精确的参考。然后每个单元可将交叉极性(cross-pol)幅度不仅与其自己的相同极性(co-pol)读数而且与所有相同极性(co-pol)读数的平均进行比较。已经发现交叉极性(cross-pol)信号的平均以及利用其他参数是有用的。在非限制性的实施例中，与通常单个单元仅6个相比，通常已经发现的对利用两个单元检测隐藏武器有用的参数数目是16个。这些参数的每个都优选显示肯定趋势，只要每个都是大于50％的精确度，将这么多参数的结果结合可明显提高系统的精度和判决的稳定性。另一个参数的可能实施例包括抽样(polling)，以改善测量反射间小时间差的相同极性(co-pol)参考的精度。
[0081]当使用多个单元的时候，仅有一个单元在任一给定时间应发射。由此，优选中断每个单元的CW操作。与信号从雷达到目标然后再反射的传输时间相比，由于每个单元处于开启状态的时期非常长，并且与测量电路的时间常数相比也非常长，因此这与脉冲调制该雷达不同。该系统优选大约每27微秒改变一次频率，因此，如果系统中使用三个单元(例如，能够同时从所有方位同时观察到目标)，每个单元大约有6或者7微秒的时间在每个频率进行读取。这个时间是一个足够长的期间。这种交错允许在与其他系统从一个单元获得读数所需同样的时间量内获得来自三个单元的读数。
[0082]软件优选包括容易使用的图形用户接口(GUI)。安装者可优选容易地选择系统中的单元数，检查所有正在进行通信的单元，并实际看到时域曲线。这可帮助操作员确定是否存在任何隐藏杂物，例如门中的钢筋或者墙上的金属按钉，其可能干扰系统工作。为了设定系统的灵敏度，GUI还优选允许操作员选择判决阈值。
实施例1
[0083]被检测的目标包括各种武器，包括口径.22的手枪、Glock 9mm的半自动手枪、Uzi攻击来复枪和各种恐怖类型的炸弹，包括那些如榴散弹的钉子、如榴散弹的弹弓球以及没有榴散弹的爆炸仿真包。表2显示根据本发明利用9.5到10.7GHz频段并用水平极化照射的关于各种武器检测的样品检测数据。数据仅为从前面观察获得的。利用12个从100磅到220磅以及身高从大约5’0”到6’2”的不同体形和重量的人获得这些数据。如表所示，对于116个安全情况，系统正确判断115个，由此仅产生一个假肯定，从283个携带武器的情况中，只有0个假否定。(NA的意思是无效的。)
表2
  情况   测试次数   正确   正确率   假否定   假肯定   报警
  22手枪   60   60   100％   0   NA   0
  球   59   59   100％   0   NA   0
  Glock   57   57   100％   0   NA   0
  钉   62   62   100％   0   NA   0
  Uzi   45   45   100％   0   NA   0
  没有武器   116   115   99％   NA   1   0
虽然关于本发明的具体优选和可选实施方式对本发明进行了详细说明，但其他实施方式可达到同样的结果。对于本发明所属领域的普通技术人员来说可理解，可进行各种改变和增加而不脱离随后权利要求的实质和范围。对那些本领域的技术人员来说，本发明的变形和改变是显而易见的，其意在覆盖所有变形和等效物。上面已经公开的电路部分旨在教导读者关于具体优选和可选实施方式，并不是为了限制本发明或者权利要求的范围。虽然就特定硬件配置或者频段对优选实施方式进行了重点描述，但可使用各种电路部分或者频率范围来实现本发明。虽然以Chirp-Z变换为重点对特定的信号处理方法和设备进行了说明，但是本发明的可选实施方式还可利用各种其他数学算法来实现。上面引用的所有专利和公开都在此引用参考。

Claims (18)

1、一种检测目标上隐藏的标的的方法，该方法包括下列步骤：
在频率范围内的选定频率处向目标发射连续波电磁辐射；
在每个选定频率处接收从目标反射的两个正交极化信号；
测量反射信号的振幅和相位；
生成频域波形；
在与到目标的距离相对应的时间窗内将波形转换到时域；和
处理时域波形，以确定标的是否隐藏在目标上。
2、根据权利要求1的方法，还包括步骤：对频域波形进行滤波。
3、根据权利要求2的方法，其中滤波步骤包括使用汉明滤波器。
4、根据权利要求1的方法，其中转换步骤包括使用Chirp-Z变换。
5、根据权利要求1的方法，其中转换步骤导致信号的距离选通。
6、根据权利要求1的方法，使用多个单元，每个单元执行发射和接收步骤。
7、根据权利要求6的方法，其中这些单元顺序执行发射步骤。
8、根据权利要求7的方法，其中中断每个单元的连续波发射，以允许其他单元发射辐射。
9、根据权利要求8的方法，其中，与辐射从单元到目标并且返回到单元的传输时间相比，每个单元的连续波发射时间更长。
9、根据权利要求6的方法，其中这些单元顺序执行接收步骤。
10、根据权利要求9的方法，其中每个单元接收仅由其自己的发射机发射的信号。
11、根据权利要求6的方法，其中每个单元接收由另一单元的发射机发射的信号。
12、根据权利要求6的方法，其中比较由这些单元接收的反射信号。
13、根据权利要求6的方法，其中对由每个单元接收的信号振幅进行平均。
14、根据权利要求6的方法，其中这些单元布置在相对于目标不同的高度上。
15、根据权利要求6的方法，其中这些单元被定向为从不同的视点照射目标。
16、根据权利要求1的方法，其中标的从由武器、火器、炸弹、自杀服、炸药、货物、标签、半成品、存货以及成品组成的组中选择。
17、执行根据权利要求1的方法，防止入店行窃或者仓库盗窃。
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