CN102686999A - 移动式飞机检查系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于扫描飞机的隐藏威胁的系统。该系统包括车辆和安装有扫描头的操作臂，所述扫描头能够沿多重方向进行操作以便从外部完全扫描飞机。该系统在各个实施例中使用基于透射的X射线检测，基于反向散射的X射线检测或其组合。该系统还包括用于进行核和辐射材料的检测的伽马射线和中子检测器。

Description

移动式飞机检查系统
相关申请的交叉参考
本申请要求2009年10月29日递交的、名称为“移动式飞机检查系统”的美国临时专利申请No.61/256,104的优先权，在此通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本发明总体涉及用于检测隐藏物品的辐射能量成像系统领域，尤其涉及用于检查飞机的具有威胁的物品和其它违禁品的X射线检查系统。
背景技术
目前，随着暴力威胁的增长，在运输点处除了对行李和货物之外的车辆检查通常已经变为几乎是强制性的。除载客和载货的车辆外，违禁品，例如爆炸物、武器、麻醉剂、危险化学品以及核与辐射材料，还能被隐藏在常规飞机的多个部件中以进行非法运输。飞机中的上述违禁品和其它具有威胁的物品需要飞机整体的详细检查。
在提供有效的非侵入性检查的检测系统中，X射线成像系统是最常用的。基于透射的X射线成像系统传统地用于检查卡车和货物集装箱中是否有违禁品。然而，整个飞机的检查受到基于透射的几何体的挑战，其中典型地，源位于飞机的一侧上而检测器位于飞机的另一侧上。该几何体具有一些挑战，具体地说，当在起落架和发动机附近扫描时存在放置检测器的困难，由此在产生射线检测图像时也存在困难。
在基于反向散射的检查系统中，X射线用于照射正在被检查的车辆或物品，并且由物品散射回的射线被一个或多个检测器阵列所收集。所得到的数据被适当地处理，以便提供帮助识别违禁品存在的图像。在发射系统中，辐射源被放置在物品的一侧上而检测器被放置在另一侧上。辐射源和检测器彼此保持固定的排列。
由于飞机通常由较轻的材料制成，因此基于反向散射的检测系统在大多数情况下提供充分的穿透并由此仅需要装备被放置在飞机的一侧上。然而，在飞机的所有区域必须以高检测概率进行穿透时，比如在进行核材料检测的情况下，反向散射技术可能是不适合的。根据反向散射辐射测量的高衰减区域包括其它飞机组件之中的油箱、变压器、配重（counterweight）。另外，反向散射技术不能有效地辨别普通金属和特殊核材料。
飞机检查需要独特的需求，比如从多于一侧检查大飞机的能力。另外，不同飞机的尺寸将需要检查头在不同高度进行扫描，并且飞机的几个部分，如机翼和尾部将需要不同的头和检测器扫描构造。然而，传统的X射线反向散射器和透射系统，不具有足够的扫描稳健性、能力以便根据飞机检查应用在多个方向、扫描范围或视野进行工作。
因此，需要的是用于在一般航空飞机中确定隐藏的非法材料，包括核和非核材料的存在的快速和准确的检查系统。
还需要一种易于运输、移动式并且非侵入的系统，其具有甚至在恶劣的室外条件，如机场环境中进行操作的能力。
发明内容
在一个实施例中，本发明是能够整体检查飞机中是否有核和其它违禁材料的移动式、非侵入的系统。在一个实施例中，本发明的检查系统能够检测甚至藏在飞机中很难被扫描的区域内，如机翼、机身、发动机短舱、尾翼和稳定器区域的空间内的武器、药品或其它违禁品。
本发明的检查系统不仅是快速的和非侵入式的，而且对于飞机的中间区域内的所有人员，包括系统操作人员、地勤人员和机上人员都是安全的。本发明的系统在一个实施例中被设计为移动式的，使其能够被运送到任意的飞机场并且在飞机场能够独立于其它装备和器械进行操作。
在一个实施例中，本发明是用于从飞机外部扫描飞机以便进行隐藏威胁的检测的系统，包括：扫描头，该扫描头包括用于产生朝向飞机的X射线束的X射线源；用于相对于飞机操纵扫描头的操作臂，该操作臂具有第一端和第二端，其中该第一端可移动地与用于运输所述系统的车辆连接，并且该第二端可移动地与扫描头连接；可移动的检测器单元，该检测器单元包括第一组检测器，并且，该检测器单元与所述扫描头对准使得第一组检测器接收透射过飞机的X射线；用于控制系统移动的计算机系统，该计算机系统进一步包括存储器。
在一个实施例中，扫描头进一步包括至少一个近距离传感器（proximitysensor）。
在另一实施例中，扫描头进一步包括用于接收从飞机反向散射的X射线的第二组检测器。
在一个实施例中，X射线源和第一组检测器的位置是远程同步的。在一个实施例中，X射线源和第一组检测器沿飞机的相对侧定位。
在一个实施例中，检测器单元是L形以便捕获透射过飞机的X射线。
在一个实施例中，操作臂具有适于定位扫描头的多个自由度，其中所述多个自由度包括上、下、左、右、内、外与旋转中的至少一个。
在一个实施例中，用于控制系统移动的计算机系统进一步包括存储在存储器中的至少一个飞机轮廓的数据库，其用于根据所述飞机轮廓控制所述移动。
在一个实施例中，图像显示在监视器上适于操作者本地或远程观看。在一个实施例中，将图像与从相同型号飞机收集的图像进行比较以确定异常现象。
在一个实施例中，所检测的威胁包括有机材料、无机材料和核材料。在一个实施例中，系统进一步包括用于以被动方式进行的核和放射性材料检测以及用于根据光致裂变引发的辐射进行核材料检测的伽马射线检测器和中子检测器。
在一个实施例中，本发明是用于从外部扫描具有本体和底面的飞机以检测隐藏威胁的系统，该系统包括由经水平梁连接的两个垂直梁限定的移动式机架，所述水平梁包括所述机架的顶侧，所述机架能够沿被扫描的飞机的长度移动；与所述机架的顶侧相连的X射线源，该源能够沿顶侧水平地移动；以及可移动的检测器单元，该检测器单元包括第一组检测器，并且，该检测器单元与所述X射线源对准并沿飞机的底面进行定位，使得第一组检测器接收从X射线源透射过飞机的X射线。
在一个实施例中，X射线源和第一组检测器的位置是远程同步的。
在一个实施例中，扫描运动包括沿飞机的长度移动移动式机架以及沿飞机的宽度移动X射线源。
在一个实施例中，系统包括置于所述机架的顶侧上的第二组检测器，其用于接收从飞机散射回的X射线。
在一个实施例中，X射线源能够在至少四个方向上倾斜。在一个实施例中，所检测的威胁包括有机材料、无机材料和核材料。
在一个实施例中，本发明是用于从外部扫描具有本体和底面的飞机以检测隐藏威胁的系统，该系统包括由经水平梁连接的两个垂直梁限定的移动式机架，所述水平梁包括所述机架的顶侧，所述机架适于在被扫描的飞机的至少一部分上移动；具有第一端和第二端的横梁，其与所述机架的顶侧接合并且适于沿着所述顶侧水平移动，X射线源连接于所述横梁的第一端，并且配重连接于所述横梁的第二端以平衡所述X射线源；以及可移动的检测器单元，该检测器单元包括第一组检测器，并且，该检测器单元与所述X射线源对准，使得第一组检测器接收从X射线源透射过飞机的X射线。
在一个实施例中，本发明的系统进一步包括与X射线源一起布置第二组检测器，其用于接收从飞机散射回的X射线。
在一个实施例中，X射线源能够在至少四个方向上倾斜。
在一个实施例中，X射线源和第一组检测器的位置是远程同步的。
在一个实施例中，所检测的威胁包括有机材料、无机材料和核材料。
附图说明
结合附图参照以下的详细描述将更好地理解本发明的这些和其它特征和优点，其中：
图1说明了本发明的基于反向散射的飞机检查系统的功能设计；
图2说明了本发明的基于透射的飞机检查系统的功能设计；
图3A说明了能够与本发明移动式飞机检查系统结合使用的示例性车辆；
图3B说明了用于配置本发明系统的检查头或辐射源的示例性操作臂；
图4是包括反向散射模块的本发明的反向散射头的截面图；
图5A是基于透射的单向扫描飞机检查系统的俯视图，其中所述源被配置在根据本发明的另一实施例的可移动的吊车上；
图5B是图5A中示出的基于透射的飞机检查系统的正视图，其中所述源被配置在根据本发明的另一实施例的可移动的吊车上；
图5C是图5A和图5B中示出的基于透射的飞机检查系统的侧视图，其中所述源被配置在根据本发明的另一实施例的可移动的吊车上；
图6A是基于透射的多重扫描的飞机检查系统的俯视图，其中所述源被配置在仍根据本发明的另一实施例的可移动的吊车上；
图6B是图6A中示出的基于透射的多重扫描的飞机检查系统的正视图，其中所述源被配置在仍根据本发明的另一实施例的可移动的吊车上；
图6C是图6A和图6B中示出的基于透射的飞机检查系统的侧视图，其中所述源被配置在仍根据本发明的另一实施例的可移动的吊车上；
图7A是示出了扫描禁区，诸如但不限于轮子上面区域的第一方法的飞机鼻端或正面的正视图；
图7B是以不同于图7A的视角示出了扫描禁区，诸如但不限于轮子上面区域的第一方法的飞机侧面的正视图；
图8A是示出了扫描隐藏区域，诸如但不限于轮子上面区域的第二方法的俯视图；
图8B是以不同于图8A的视角示出了扫描隐藏区域，诸如但不限于轮子上面区域的第二方法的飞机鼻端或正面的正视图；
图8C是以不同于图8A和8B的视角示出了扫描隐藏区域，诸如但不限于轮子上面区域的第二方法的飞机侧面的正视图；和
图9是一个核检查构造的说明，其包括在检查下的飞机与源/检测器阵列之间的示例性距离。
具体实施方式
本发明涉及一种移动式、非侵入的检查系统，其能够整体地检查飞机，尤其是完整的飞机是否具有核和其它违禁材料。在一个实施例中，本发明的系统能够检测甚至藏在飞机中很难被扫描的区域内，如机翼、机身、发动机短舱、尾翼和稳定器区域的空间内的武器、药品或其它违禁品。本发明的检查系统不仅快速和是非侵入式的，而且对于飞机的中间区域内的所有人员，包括系统操作人员、地勤人员和机上人员都是安全的。本发明的系统在一个实施例中被设计为移动式的，使其能够被运送到任意的飞机场并且在飞机场能够独立于其它装备和器械进行操作。
本发明涉及多个实施例。提供以下公开是为了能够使本领域技术人员实施本发明。本说明书中使用的语言不应被理解为任一特定实施例的一般否定以及用于限定在此使用术语含义之外的权利要求。在此限定的一般原理可用于其它实施例和应用而没有超出本发明的精神和范围。同样，所用的专业术语和措辞用于描述示例性实施例的目的并且不应被认为是限制性的。因此，本发明应当获得包含符合披露的原理和特征的多种替代物、修改和等同物的最宽范围。为清楚起见，没有详细描述关于与本发明相关技术领域中公知的技术材料的细节，以避免对本发明造成不必要的混淆。
在一个实施例中，基本的检查模式将要使用单一能量以及最低能量的直线加速器，其用于进行飞机的穿透和对所关注的核材料的检测。这些图像随后被分析，以确定高密度和高原子物品的存在，并将这些物品与良性材料进行区分。为了保持对周围环境的低辐射量，所设计的X射线源对于具有低衰减的区域降低射束电流，而为了穿透高衰减物体则增加射束电流。
2010年5月16日递交的、标题为“用于高原子数材料的自动、快速检测的系统和方法”、申请号为No.12/780,910的美国专利申请在此全部包含引作参考。另外，2009年6月12日递交的、标题为“使用强度调制的X射线源的系统和方法”、申请号为No.12/484,172的美国专利申请在此全部引作参考。
系统还使用以交错和非交错方式进行的双能量扫描，以便增强核材料的检测。系统还能够使用具有单一或双重能量扫描的能量敏感检测器。
在一个实施例中，尽管本领域技术人员理解飞机筛查能够使用任意可获得的辐射成像技术，但本发明使用X射线反向散射成像。对于基于反向散射技术的飞机检查的目的，在一个实施例中，源传送的X射线能量被优化处于150kV至450kV的范围内。该范围使铝壳和飞机其它部分充分穿透。为了实现更好质量的成像以及更短的检查时间，射束电流也被优化至适当的级别，尤其是因为要能够少担心被传送至飞机的辐射量。在一个实施例中，射束扫描机械进一步包括斩波器（beam chopper），并且还被设计成包括屏蔽材料。在一个实施例中，X射线束的相对于检测器头前部法线的角度优选地被保持在大约10度。该角度避免通过物体的全部长度，并为筛查器提供一些深度信息，所述物体通常是垂直的。应当理解可以使用其它范围的能量级并且能够使用其它形式的辐射或能量，其包括伽马射线、毫米波、雷达或其它能量源。
此外，参照X射线透射成像描述本发明的第二实施例。对于基于透射技术的飞机检查目的，当不需要核材料的检测时，根据飞机的尺寸，X射线能量可被优化处于200kV至1MV范围内。在需要核材料检测时优化的能量范围从1MV增加至9MV。源能够产生单一能量分布或多重能量分布。
更进一步，在第三实施例中，本发明有利地使用反向散射和透射成像。因此，具有适于显示物品细节的电势的任意成像系统可用在本发明的系统和方法中。
图1说明了本发明一个实施例的整个系统设计。参照图1，飞机检查系统100，在一个实施例中包括检查头101、车辆或运输车102和操作臂103。在一个实施例中，检查头101包括反向散射模式，进一步包括X射线源、射束扫描机械和X射线检测器。以下参照图4更详细地描述反向散射检查模式。在一个实施例中，车辆或运输车102是适于相对于飞机105移动的任意标准的车辆。
在一个实施例中，车辆102可移动地与操作臂103的第一近端109a相连，检查头101经由定制的附件104可移动地与操作臂103的第二远端109b相连。以下更详细地描述操作臂103。在一个实施例中，定制的附件104被设计为与本发明的系统结合使用。在另一个实施例中，可利用现货供应的元件作为定制的附件104，只要其能够实现以下描述的本发明的目的。
在一个实施例中，检查头101以其允许进行多种飞机尺寸、形状和构造的扫描的方式被配置在操作臂103上。操作臂103还能够在所有方向上旋转和移动检查头101。在一个实施例中，定制的附件104在第一接头104a处可移动地连接在操作臂103上，并在第二接头104b处可移动地连接在检查头101上。因此，定制的附件104允许检查头101关于第一接头104a和第二接头104b移动和旋转。在一个实施例中，第一接头104a和/或第二接头104b是球窝型接头，其允许接头处的至少一种移动，诸如但不限于倾斜、回转和/或旋转，并且在一个实施例中，是全运动。在第一连接接头104a和第二连接接头104b处移动和旋转源的能力使系统跟随飞机的轮廓，进而利用几个移动自由度调节至其形状。
另外，如图3B中更详细示出和参照图3B描述，操作臂103具有允许复杂运动的多个关节或枢轴关节107。
在一个实施例中，为了避免对正在检查的飞机105的损坏，检查头101包括至少一个近距离传感器106。在一个实施例中，传感器为多个，如果一个传感器不能运作，那么另一传感器在系统太接近飞机时仍能够报警。至少一个近距离传感器106被构造成避免碰撞并将检查头101保持在距离飞机105的安全距离。因此，只要至少一个近距离传感器106被触发，检查系统100将停止操作。当检查系统100停止操作时，扫描头缩回，并且系统不能操作直到清除传感器警报。
在一个实施例中，经由硬件连接和控制至少一个近距离传感器106。
在一个实施例中，操作臂103包括至少一个近距离传感器。在一个实施例中，车辆102还包括至少一个近距离传感器。
图2说明了本发明另一实施例的飞机扫描系统的全部系统设计。现参照图2，飞机检查系统200在一个实施例中包括X射线源201、车辆和运输车202、源操纵器203、X射线检测器阵列205和检测器操纵器206，该检测器操纵器206容纳检测器阵列205。在一个实施例中，检测器操纵器206包括多方向车，其具有几个自由度。
在一个实施例中，车辆202可移动地与操作臂203的第一近端209a相连，X射线源201经由定制的附件204可移动地与操作臂203的第二远端209b相连。以下详细描述操作臂203。
在一个实施例中，X射线源201以其允许进行多种飞机尺寸、形状和构造的扫描的方式被配置在操作臂203上。操作臂203还能够在所有方向上旋转和移动源201。在一个实施例中，定制的附件204在第一接头204a处可移动地连接于操作臂203，并在第二接头204b处可移动地连接于X射线源201。因此，定制的附件204允许X射线源201关于第一接头204a和第二接头204b移动和旋转。在第一连接接头204a和第二连接接头204b处移动和旋转源的能力使系统跟随飞机的轮廓，进而利用几个移动自由度调节至其形状。
在一个实施例中，辐射源和透射检测器经由远程同步进行操作。因此，系统能够确定源和源目标点的位置。在一个实施例中，利用三角法收集位置信息，随后集合为信标或一组信标，从而实现远程同步，所述三角法依次利用无线电波定时和逻辑信号以获得最佳精确度。无线电波优选在视线之上，因为在检测器系统附近核周围通常具有障碍物。在一个实施例中，信标位于处于检查中飞机的已知位置处。检测器阵列205（经由其计算系统），进而容纳检测器阵列205的检测器操纵器206，集合来自源或与源相连的操作臂的信息以便产生源位置，基于源位置计算检测器的最佳位置和角度，随后关于源位置进行移动。
在另一实施例中，检测器操纵器206基于检测器阵列205所测量的信号的反馈而跟随辐射源，通过该检测器操纵器206来实行同步。在该实施例中，检测器操纵器206移动以便最大化所测量的信号。
在一个实施例中，远程同步可通过在扫描头和/或检测器中放置至少一个位置传感器和发射器并为控制器传送上述位置信息来实现，所述控制器可位于车辆或单独的控制站内。在一个实施例中，使用GPS传感器和发射器。在一个实施例中，GPS传感器和发射器为控制器无线传送扫描头和检测器位置信息。在一个实施例中，电流检测器位置通过使用GPS传感器进行确定，并被无线传送给控制器。在一个实施例中，电流扫描头位置通过使用GPS传感器进行确定，并被无线传送给控制器。控制器随后基于扫描头和检测器的位置移动指令为检测器单元上的控制器无线传送所需的检测器位置。基于来自检测器系统中控制器单元的方向进行操作的电动机将检测器移动到需要的位置。该过程重复进行直到获得所有扫描角度。
在另一实施例中，根据无线传送的位置信息在源和检测器处使用惯性传感器，使得源和检测器位置能够进行调节。
为了根据车辆和操作臂选择适当的设计规格，关注的关键区域是：a）从源/检测器到飞机的距离，b）源/检测器的受控运动，和c）车辆和操纵器与飞机的碰撞避免。在一个实施例中，从源/检测器的布置到飞机的最佳距离从1/2米直至2米。在一个实施例中，上述距离被选择以提供最佳的图像分辨率，检查范围和信号强度。与操作臂必须获得的最大高度和最大伸展结合的源/检测器的重量进一步确定车辆平台的尺寸。本领域技术人员应当理解源的重量很大程度依赖于源的类型，源的类型是基于检查和扫描要求下物品进行选择的。关于位置和振动的扫描顺序、运动速度以及公差还指导对操作臂和/或任意特殊的附件或工具的说明。如早先说明，为了最小化研发时间和成本，在一个实施例中，任意适合的现货供应的车辆和/或操作臂可以被使用并按照本发明的每一设计需求进行修改。在一个实施例中，根据包含正在被扫描的实体的飞机或大型货物的尺寸来确定操作臂的高度和伸展与检查头的重量和/或尺寸。
图3A说明了示例性车辆300，其经由适于本发明的飞机检查系统的操作臂301与反向散射器或发射模块（未示出）连接。在一个实施例中，例如，车辆300可以是有轮的挖掘机或较小的车辆。
图3B说明了示例性操作臂300，其用于配置适于本发明的飞机检查系统的反向散射器或发射模块（未示出）。在一个实施例中，操作臂300包括多用途液压吊臂。吊臂的设计考虑到了车辆（未示出）安装到第一近端309a以及在第二远端309b安装标准或常规工具的灵活性，在一个实施例中，第二远端309b被修改为允许反向散射器或发射检查模块在接头303的安装。
在一个实施例中，操作臂300利用计算机控制的运动进行操作，并具有适于沿包括上-下，左-右，内/外和旋转的所有方向进行定位的至少5个自由度。在一个实施例中，系统进一步包括控制器单元，其能够远离该系统或位于车辆内，用于将运动命令发送给位于扫描头或机架单元内的控制器，所述扫描头或机架单元引导电动机沿所需方向移动扫描头和/或机架单元。使用计算机控制车辆和操作臂运动的一种方法包括提交存储在计算系统中存储器内的飞机模型的数据库。数据库每个入口对应飞机的轮廓。该数据库能够利用运动控制程序产生扫描方案，其用于控制臂和头的运动以便根据方案扫描飞机。此外，对于一些飞机，从一个车辆的位置不可能扫描整个飞机。因此，运动控制程序分析需要的多个位置并且系统相应地扫描飞机。
在一个实施例中，臂能够进行全360度的旋转。操纵器300是线性伸展和收回，并且伸展和收回可借助操纵臂多个部分的复杂运动予以实现。该系统通过在距离飞机表面的近恒定距离处移动臂来扫描飞机。
操作臂300还具有在接头303处使源旋转的能力，如上所述。在安装接头303处通过几个自由度旋转和移动源的上述能力使系统跟随飞机的轮廓，进而调节至其形状。本发明的操作臂具有多个关节或枢轴关节305，其允许进行复杂的运动，包括但不限于伸展和收回。
图4是用于本发明一个实施例的成像系统的本发明反向散射检查头的截面图，如图1所示，该检查头包括反向散射模块。在一个实施例中，反向散射模块400包括X射线源401、射束扫描机械402和X射线检测器403。反向散射模块400的前面板404使用闪烁材料405，其在正被检查的飞机407的表面上扫描X射线的笔形射束（pencil beam）406后检测反向散射的X射线。
图5A至5C示出了本发明的飞机检查系统500的另一实施例，其中整个飞机以一种单一运动进行扫描。在一个实施例中，关于相对小的飞机使用飞机检查系统500，对于小的飞机，上述系统能够被设计使其不需要大的底座或大的、专用平面布置图。在一个实施例中，检查系统500是基于X射线发射的系统。
同时参照图5A至5C，系统500包括移动式的高架起重机502，起重机502包括两个基本平行的垂直梁511，其形成由水平梁507连接的起重机502的两侧，水平梁507形成起重机502的顶侧，从而形成了三侧面的检查机架515。
在一个实施例中，起重机502可利用与垂直梁511相连的轮子503沿着如箭头510所示的飞机长度移动。利用定制的附件将辐射源501配置在水平梁（顶侧）507和起重机502上，如上所述。定制附件的使用允许源的沿所有方向的移动，如倾斜和旋转。本发明申请人是2010年6月24日递交的、申请号为No.12/822,183的未决美国专利申请的所有人，该申请在此包含引作参考。
在一个实施例中，源501是X射线源，如上所述。检查系统500进一步包括置于可移动检测器操纵器506上的X射线检测器阵列505。在一个实施例中，检查系统500是基于发射的系统并且源501和检测器505经由远程同步方法进行操作，如之前参照图2所述。源501沿着高架水平梁507能够按照箭头508所示横向移动。在一个实施例中，根据起重机502必须沿着飞机509（从鼻端到尾端）长度无阻碍轴向移动多宽来确定高架水平梁507的总宽度“w”。换句话说，宽度“w”是起重机502容易容纳整个飞机的宽度，包括机翼，具有充分富裕的边缘部分以便避免在检查过程中与飞机体的任意碰撞或刮蹭。这还确保源501在定位于飞机头翼上方时能够沿着起重机502的水平梁507横向移动，使得源有效地覆盖飞机机翼进行扫描。类似地，当起重机502定位于尾翼上方时，源501沿着梁507横向移动使其能够覆盖尾翼进行扫描。
如以下更详细描述的，图9说明了示例性的扫描距离。在一个实施例中，如果处于检查下的飞机900具有大约2米的体直径，这不包括机翼，那么源/检测器阵列905位于与处于检查下的飞机900距离1米的位置，进而获得具有必需分辨率的充分大的视野以便能够实现射线摄像检查。
另外，在可选实施例中，第二组检测器与源对准地被配置在水平梁507上，以便检测来自飞机的反向散射的辐射。在一个实施例中，源501是具有反向散射检测器的反向散射模块，如图4的模块400。在此情况中，反向散射头更接近于飞机。
图6A至6C示出了基于多扫描发射的飞机检查系统，其中源601被安装在根据本发明又一实施例的可移动的起重机602上。尽管在该实施例中至少4个单独的扫描角度是优选的（一个用于头/鼻端，一个用于每个机翼，以及一个用于尾端），但有利的是相比于参照图5中描述的检查系统能够扫描更大的飞机。现同时参照图6A至6C，在一个实施例中，源601是X射线源，如上所述。检查系统进一步包括置于可移动检测器操纵器606上的X射线检测器阵列605。在一个实施例中，检查系统500是基于发射的系统进而源601和检测器操纵器606上的检测器阵列605经由远程同步方法进行操作，如之前参照图2所述。
同时参照图6A至6C，可移动的起重机602包括两个基本平行的垂直梁611，其形成由水平梁607连接的起重机602的两侧，水平梁607形成起重机602的顶侧，进而形成了三侧面的检查机架620。
水平梁607的宽度“w”足够宽以便能够使起重机602沿着飞机的长度移动，但不足以允许起重机602穿过飞机的头翼。在一个实施例中，宽度“w”能够容纳尾翼而没有刮蹭。
在一个实施例中，水平高架梁（或机架的顶侧）607进一步支撑横向悬梁612，其具有第一端612a和第二端612b，其中X射线源601与横梁的第一端612a相连并且配重613与横梁的第二端612b相连以便使X射线源601保持平衡。在一个实施例中，容纳源601的横梁612的第一端612a比容纳配重613的第二端612b长。横梁612沿着水平梁607的宽度“w”横向移动。对于扫描操作，起重机602从头端到机翼经过飞机一次，如箭头615所示，随后对于两个机翼从机翼端到机身分别经过一次，如箭头616所示，并最后从尾端到机翼经过一次，如箭头617所示。在这种方式中，飞机的所有部分都被扫描了。另外，在可选实施例中，源601是具有反向散射检测器的反向散射模块，如图4的模块400。能够以任意顺序实行以下的扫描：a）飞机上从头到机翼与飞机机身连接点的部分；b）右翼上从右翼顶端到右翼与飞机机身连接点的部分；c）左翼上从左翼顶端到左翼与飞机机身连接点的部分；和，d）飞机上从尾部到机翼与飞机机身连接点的部分。
图5A至5C和图6A至6C的源501和601分别利用定制的附件安装于起重机上，本领域技术人员知晓源能够沿所有方向倾斜。源沿所有方向倾斜的能力在能够对禁止区，如飞机的轮上方区域进行有效扫描中是特别有利的，如根据图7和8更详细描述的。
图7A和7B是飞机的正视图，其示出了第一扫描方法，该方法扫描飞机上的难于扫描的一些区域，诸如但不限于轮上方区域，机翼、机身、发动机短舱、尾翼和稳定器区域的空间。图7A和7B示出了在利用图5A至5C和图6A至6C的起重机502和602调配源时源701的倾斜位置715、716，其分别用于扫描飞机700的轮上方区域。检测器705相对于位置715、716横向布置。源沿着这些起重机（图7A、7B中未示出）的水平梁的宽度横向移动并随后倾斜至设想的位置715、716以便扫描轮上的区域。本领域普通技术人员应当注意到在可选实施例中，源701能够配置在车辆或运输车而非起重机的操作臂上，如图2的系统200中所描述的。
图8A、8B和8C示出了可选择的第二扫描方法的视图，该方法扫描飞机上的难于扫描的一些区域，诸如但不限于轮上方区域，机翼、机身、发动机短舱、尾翼和稳定器区域的空间。在该实施例中，为了扫描飞机800的轮上方区域，源801位于飞机800的一侧上同时检测器阵列805位于相对侧上。在一个实施例中，源801是发射X射线的辐射源同时检测器阵列805是L形的，以便有效捕获透射过飞机的扇形射束816。L形检测器805被放置在检测器操作臂806上。源801和透射检测器805经由远程同步方法进行操作，如之前参照图2所描述的。在一个实施例中，源801相对于飞机的垂直扇形射束角‘Z’和位置是这样的，扇形射束816能够扫过飞机的整个侧立面。本领域普通技术人员应当理解源801通过配置在起重机或车辆/运输车上是可移动的，如之前实施例中描述的。如图8A中明确示出，源801和检测器805按照箭头810所示沿着飞机的长度移动以便能够实行轮上方区域的扫描。
在一个实施例中，本发明的飞机检查系统能够产生高分辨率的图像，其能够使操作者很容易识别隐藏的威胁和违禁物品。在一个实施例中，利用包含飞机的标准图像的数据库或威胁库来将所得到的受检查飞机的扫描与从相同模型飞机收集的图像进行比较，从而确定异常现象。
在一个实施例中，根据飞机的尺寸，飞机各部分的图像被分别收集。这些图像随后被分别显示，或这些图像能够“编织”在一起显示合成图像。
本发明的飞机检查系统能够准确地检测有机材料，如固态和液态爆炸物，麻醉剂，陶瓷武器，以及无机材料，如金属。在一个实施例中，飞机成像系统使用自动化威胁软件以便提醒操作人员潜在的无机和有机威胁物品的存在。在一个实施例中，系统能够发送反向散射并无线发送摄影影像给操作人员或远方的检测员。
图9是核检查构造的一个实施例的说明，该构造包括处于检查情况下的飞机900和源/检测器阵列905之间的示例性距离。如上所述，对于处于检查情况下、具有2米直径的飞机900，源/检测器阵列905被放置与飞机900距离1米的位置处。如图9中所示，为了检测核材料910，系统包括源901，其产生具有大约9-15MV能量的X射线和/或例如来自d-D或d-T反应的中子，以便引发裂变进而明确或确认SNM的存在。在第一种情况中，使用伽马射线检测器907来测量延迟的伽马射线并且使用中子检测器909来测量延迟和/或瞬发中子。在使用中子的情况中，使用微分消亡分析（DDAA）（differentialdie-away analysis）来检测瞬发和延迟的中子。在两种情况中，使用高效能慢化的3He或其它中子检测器。在一个实施例中，使用适当的屏蔽902以便使X射线901与伽马检测器907和中子检测器909屏蔽。
伽马射线检测器907和中子检测器909还能用于与X射线检测同时进行被动测量。在脉冲过程中，X射线系统收集数据以便产生图像并在脉冲后不久，被动检测器能够收集伽马射线和中子。同时检测的主要优点是相比于分别实行X射线和被动检测具有减少的物流复杂性和缩短的扫描时间。被动检测测量的结果和X射线图像进行数据融合以便提高核与放射性材料的检测。
本发明的飞机检查系统被设计为模块化的以便增强组件的运输能力和简易性。在一个实施例中，各个模块-车辆、操作臂、扫描头和可选的检测器运输车-能够现场组装和/或根据每个应用定制。另外，在另一实施例中，系统随时可以工作，不需要再组装。
系统还被设计成很坚固，使其能够抵挡甚至在恶劣条件下的户外调度的苛刻环境。在一个实施例中，用于运转系统所需的能量由飞机上提供，这允许系统能够在飞机场的任意地方进行操作。在一个实施例中，本发明的飞机检查系统对于从商务喷射机到空客380的任意飞机尺寸是可伸缩的。因此，车辆和臂的尺寸能够根据飞机的尺寸进行缩放。
上述示例仅是本发明的系统的一些应用的说明。尽管在此仅描述了本发明的几个实施例，但应当理解本发明还能够以不脱离本发明的精神和范围的其它特定形式实施。因此，本发明的示例和实施例应当理解为说明性的并且不是限制性的，本发明在所附权利要求的范围内还可以进行修改。

Claims (24)

1.一种用于从外部扫描飞机以便进行隐藏威胁的检测的系统，包括：
扫描头，该扫描头包括用于产生朝向飞机的X射线束的X射线源；
用于相对于飞机操纵扫描头的操作臂，该操作臂具有第一端和第二端，该第一端可移动地与用于运输所述系统的车辆连接，并且该第二端可移动地与扫描头连接；
可移动的检测器单元，该检测器单元包括第一组检测器，并且，该检测器单元与所述扫描头对准使得第一组检测器接收透射过飞机的X射线；
用于控制系统移动的计算机系统，该计算机系统进一步包括存储器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述扫描头进一步包括至少一个近距离传感器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述扫描头进一步包括用于接收从飞机反向散射的X射线的第二组检测器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线源和所述第一组检测器的位置是远程同步的。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线源和所述第一组检测器沿飞机的相对侧定位。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述检测器单元是L形的，以便捕获透射过飞机的X射线。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述操作臂具有适于定位扫描头的多个自由度，所述多个自由度包括上、下、左、右、内、外与旋转中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述用于控制系统移动的计算机系统进一步包括存储在所述存储器中的至少一个飞机轮廓的数据库，其用于根据所述飞机轮廓控制所述移动。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，图像显示在监视器上适于操作者本地或远程观看。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，将图像与从相同型号飞机收集的图像进行比较以确定异常现象。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所检测的威胁包括有机材料、无机材料和核材料。
12.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于以被动方式进行的核和放射性材料检测的伽马射线检测器和中子检测器。
13.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于根据光致裂变引发的辐射进行核材料检测的伽马射线检测器和中子检测器。
14.一种用于从外部扫描具有本体和底面的飞机以检测隐藏威胁的系统，该系统包括：
由经水平梁连接的两个垂直梁限定的移动式机架，所述水平梁包括所述机架的顶侧，所述机架能够沿被扫描的飞机的长度移动；
与所述机架的顶侧相连的X射线源，该源能够沿顶侧水平地移动；以及
可移动的检测器单元，该检测器单元包括第一组检测器，并且，该检测器单元与所述X射线源对准并沿飞机的底面进行定位，使得第一组检测器接收从X射线源透射过飞机的X射线。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述X射线源和第一组检测器的位置是远程同步的。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，扫描运动包括沿飞机的长度移动移动式机架以及沿飞机的宽度移动X射线源。
17.根据权利要求14所述的系统进一步包括置于所述机架的顶侧上的第二组检测器，用于接收从飞机散射回的X射线。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，所述X射线源能够在至少四个方向上倾斜。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，所检测的威胁包括有机材料、无机材料和核材料。
20.一种用于从外部扫描具有本体和底面的飞机以检测隐藏威胁的系统，该系统包括：
由与水平梁连接两个垂直梁所限定的移动式机架，所述水平梁包括所述机架的顶侧，所述机架适于在被扫描的飞机的至少一部分上移动；
具有第一端和第二端的横梁，该横梁与所述机架的顶侧接合并且适于沿着所述顶侧水平移动，X射线源连接于所述横梁的第一端，并且配重连接于所述横梁的第二端以平衡所述X射线源；以及
可移动的检测器单元，该检测器单元包括第一组检测器，并且，该检测器单元与所述X射线源对准，使得第一组检测器接收从X射线源透射过飞机的X射线。
21.根据权利要求20所述的系统，进一步包括与X射线源一起布置的第二组检测器，该第二组检测器用于接收从飞机散射回的X射线。
22.根据权利要求20所述的系统，其中，所述X射线源能够在至少四个方向上倾斜。
23.根据权利要求20所述的系统，其中，所述X射线源和所述第一组检测器的位置是远程同步的。
24.根据权利要求20所述的系统，其中，所检测的威胁包括有机材料、无机材料和核材料。
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