CN113418891A - 一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，包括太赫兹激发器、太赫兹检测器、近红外探测系统和数据处理系统，所述太赫兹激发器和太赫兹检测器均设置于地下；所述太赫兹激发器激发产生太赫兹波，发射至目标车辆，并将目标车辆底部反射的太赫兹信号传送给太赫兹检测器，所述太赫兹检测器根据所述目标车辆底部反射太赫兹信号生成太赫兹光谱信息传输给数据处理系统处理信息，生成太赫兹光谱信息与目标车辆底部的不明物体的对应关系，并显示结果在计算机上；所述近红外探测系统检测到目标车辆信息后，将信息发送至数据处理系统。本发明还提供了一种太赫兹地面检测系统的检测方法。本发明可以检测到车辆底部隐藏的炸弹，检测结果准确。
Description
技术领域
本发明属于安全检测领域，特别提供对道路上车辆底部的检测，具体涉及一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统及其检测方法。
背景技术
目前国家对于车辆等交通工具的检查还停留在检测金属的程度上，对于不法分子安装隐藏在车辆底部的橡胶塑料炸弹等很难检测到，这就对于安全造成了威胁。
隐藏橡胶塑料炸弹的检测是一个极为棘手的问题，检测隐藏橡胶塑料炸弹需要高灵敏度和特殊的分析方法。对检测设备要求具有很高的灵敏度和专一性，目的是要求排除非爆炸物对爆炸物产生干扰。用来搜索隐藏橡胶塑料炸弹的有效方法之一是狗，这种特殊的狗经过特殊训练可以判断出橡胶塑料炸弹，但是存在训练费用高、难以驾驭等困难，人们只能采用了其他方法。目前，检测方法多种多样，炸弹检测技术主要包括电子捕获检测技术、X射线法、离子迁移谱检测技术、手持式金属探测器等，但是，这些方法在实际应用中均存在着一定的局限性。电子捕获检测器可以用于检测炸药蒸汽，其价格低廉，响应速度快，灵敏度高，但是检测结果不专一，机理复杂，操作难度大；X射线法由于爆炸物探测无法区分密度相近的爆炸物和非爆炸物，准确度不高；离子迁移谱检测技术只能对对离子进行分离，难以精确的测定离子，另外其选择性不太好；手持式金属探测器被设计用来探测人或物体携带的金属物，可以探测出人所携带包裹、行李、信件、织物等内所带武器、炸药或小块金属物品，其敏感表面的特别外观令操作简便易行，但是手持式金属探测器只对金属类炸弹敏感，对橡胶塑料炸弹很难检测出来，也存在检测距离远近的差别，距离太远可能导致检测不出金属炸弹。
传统技术中进行车辆检查，当车辆经过重要道路时，由于汽车数量多，速度快，不可能实现全部车辆停下逐一检查，特别是对车辆底部往往容易忽略检查。而且检查时，一般是停车后，然后用长杆的探测装置伸入到车底进行视频录像或者拍照。因此，传统技术还存在漏检的情况，而且操作繁琐，费时费力。
太赫兹波(Terahertz或称太赫兹辐射、T-射线、亚毫米波、远红外，简称“THz”)通常指频率在0.1～10THz(1THz＝1012Hz)范围内的电磁辐射。是对一个特定波段的统称。采用频率命名一个频段是非常罕见的。然而由于“太赫兹”已经成为该领域的象征性符号。频率在0.1～10THz是不同于其他频率的波段。太赫兹光谱技术在各个领域应用广泛，是因为太赫兹辐射的光子能量低，是一种非接触测量技术，不会对待检测物产生辐射，而且太赫兹波对包装物具有良好的穿透特性，与X射线相比，不会因为光致电离而破坏被检测的物质，具有很高的信噪比，能够迅速对待检物的细微变化作出分析和鉴别。
太赫兹光谱技术以其所具有的高分辨率、高灵敏度以及高选择性等特点，为车辆底部爆炸物的检测提供了一种新的检测思路，目前还没有应用太赫兹光谱技术检测车辆底部危险品的相关技术。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，提供了一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统及其检测方法。本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统及其检测方法，解决了隐藏在车辆底部炸弹检测难的问题。
本发明的上述技术目的，是通过以下技术方案实现的：
一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，包括太赫兹激发器、太赫兹检测器、近红外探测系统和数据处理系统，所述太赫兹激发器和太赫兹检测器均设置于地下，所述太赫兹检测器与数据处理系统连接；
所述太赫兹激发器激发产生太赫兹波信号，太赫兹波信号发射至目标车辆，并将目标车辆底部反射的太赫兹信号传送给太赫兹检测器，所述太赫兹检测器根据所述目标车辆底部反射太赫兹信号生成太赫兹光谱信息传输给数据处理系统处理信息，所述数据处理系统对所述太赫兹光谱信息进行处理，生成太赫兹光谱信息与目标车辆底部的不明物体的对应关系，形成图像并显示结果在计算机上；
所述近红外探测系统检测到目标车辆的信息后，将信息发送至数据处理系统。
使用本发明方案中的太赫兹地面检测系统，可以先通过太赫兹系统初步检测到车辆车底有没有不明物体等危险品，如果存在不明物体等危险物，然后可以令可疑的目标车辆停车再进一步的仔细检查，从而达到检测目的。该系统不影响车辆通行，不会存在漏检的情况，省时省力。
如上所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，所述近红外探测器包括近红外光源发射器和近红外检测器，所述近红外发射器发射红外线到目标车辆，所述红外线经反射到达近红外检测器，所述近红外检测器将信息传输给数据处理系统，并显示结果在计算机上。在此技术条件下，近红外探测器是为了夜视的作用，而且辅助太赫兹进行图像检测，因为太赫兹虽然有穿透性但是图像分辨率低，红外虽然没有穿透性但是分辨率高。特别是在光线暗的时候，如夜间时候，如果车底直接吸附没有伪装的明显可疑物，通过近红外探测器可以直接看出来。
如上所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，还包括可见摄像装置，所述可见摄像装置以CCD为芯片工作，所述可见摄像装置采集的信息传输给数据处理系统，所述可见摄像装置的成像结果显示在计算机上。本发明中，CCD是电荷耦合器件(ChargeCoupled Device)的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，CCD可见摄像装置具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和抗撞击的优点。CCD是可以应用在一个微型摄像机中，CCD感光元件可以直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取，储存，传输，处理和复现。它的优势是体积小重量轻；功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；响应速度快，图像畸变小，无残像。
如上所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，所述地面上设置有玻璃，所述太赫兹激发器以一定的角度发射太赫兹波，太赫兹波透过一面玻璃到达目标车辆，目标车辆反射及折射的太赫兹波透过另一面玻璃到达太赫兹检测器。在此技术条件下，其中，一面玻璃的作用是能够让太赫兹波透过到达车辆底部，另一面玻璃的作用是让经车底反射的太赫兹波经过到达太赫兹检测器。
如上所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，所述太赫兹激发器包括太赫兹激发器本体、柱面镜、第一凸透镜和第一凹透镜，所述太赫兹激发器本体发射出的太赫兹波依次经过柱面镜、第一凸透镜和第一凹透镜到达目标车辆的底部。在此技术条件下，太赫兹波从太赫兹激发器中发出首先经过柱面镜将点光源变为线光源，线光源通过第一凸透镜和第一凹透镜后变为平行光源到汽车底部。
如上所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，所述太赫兹检测器包括聚乙烯透镜、第二凹透镜、第二凸透镜和太赫兹检测器本体，经目标车辆底部反射的太赫兹波依次经过聚乙烯透镜、第二凹透镜和第二凸透镜到达太赫兹检测器本体。在此技术条件下，从汽车底部反射过来的太赫兹波经过聚乙烯透镜、第二凹面镜和第二凸面镜，最终变为线光源到达太赫兹检测器。
如上所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，所述数据处理系统还用于接收未知车辆的太赫兹光谱信息，将其与太赫兹光谱信息与车辆底部的不明物体对应关系进行比对，形成图像并显示结果在计算机上。也就是说，太赫兹地面检测系统既可以实现对可疑的目标车辆进行检测，也可以对过往行车道的其他未知车辆进行检测，可以实现持续性的检测。
如上所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，还包括用于对目标车辆底部的危险品进行成分分析从而判断是否为爆炸物的拉曼检测系统，所述拉曼检测系统包括拉曼光谱仪。若通过太赫兹检测有不明物体，此时叫停可以的目标车辆，用拉曼光谱仪探测该不明物体通过与太赫兹反射拉曼光谱数据库比对，对目标车辆底部的危险品进行成分分析，从而判断是否为爆炸物。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种使用如上所述的太赫兹地面检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1.太赫兹激发器发射出太赫兹波经过准直、扩束，将太赫兹激光的点光源变化为稳定的线光源后，照射到目标车辆底部；
S2.太赫兹检测器检测从目标车辆底部反射的太赫兹波，经过采集光学系统，将其传输给数据处理系统；
S3.数据处理系统根据太赫兹检测器的检测数据，分析该目标车辆底部的检测信息，形成图像显示在计算机上；
S4.若步骤S3中所述图像为不明物体，叫停目标车辆，用拉曼光谱仪探测该不明物体通过与太赫兹反射拉曼光谱数据库比对，对目标车辆底部的危险品进行成分分析，从而判断是否为爆炸物。
如上所述的太赫兹地面检测系统的检测方法，所述步骤S1～S3中还包括采用近红外探测系统检测，所述近红外探测器包括近红外光源发射器和近红外检测器，具体步骤为：所述步骤S1中，所述近红外发射器发射红外线到目标车辆；所述步骤S2中，所述红外线经反射到达近红外检测器，所述近红外检测器将信息传输给数据处理系统；所述步骤S3中，数据处理系统根据近红外检测器的检测数据，分析该目标车辆底部的检测信息，显示结果在计算机上。
如上所述的太赫兹地面检测系统的检测方法，所述近红外探测系统检测用于光线暗的环境中。比如夜间，或者白天光线暗的情况下，近红外探测系统检测不受光线的影响。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，包括太赫兹激发器、太赫兹检测器、近红外探测系统和数据处理系统；位于地面以下的太赫兹激发器以一定角度发射太赫兹波，太赫兹波到达车辆，反射以及折射的太赫兹波会到达太赫兹检测器上，从而在计算机上成像，根据不同物体对于太赫兹波的吸收程度是不同的，这样就可以检测塑料炸弹等危险品的形状。
2、本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，经过光学系统设计，点光源变为线光源进行扫描，然后采集部分再进行图像和数据收集，使得成像范围更广。该方案本身不发任何辐射，器件功耗小，隐蔽性好价格低。
3、本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，在检测爆炸物方面，相比于其他传统检测方法，如电子捕获检测技术、X射线法、离子迁移谱检测技术、手持式金属探测器等，具有穿透性强、特异性指纹谱精确识别、远距离检测和对人体无害等独特优势。根据以上优势，通过太赫兹波技术不仅可以探测到爆炸物的形状，而且能通过光谱信息对爆炸物加以识别。
4、本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，通过太赫兹技术结合近红外探测系统和CCD系统，由于太赫兹成像技术兼具结构成像和功能成像的优势，故不仅可以对传统刀具、枪支等金属违禁品进行高分辨率识别，还可以识别出传统安全检查手段无法识别的陶瓷刀具、爆炸物等。
5、本发明提供的一种使用检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统的检测方法，解决了传统技术无法实现的快速准确探测车辆隐蔽处携带炸弹等危险物品的问题，已经具有了完全取代现有的其他安全检测方法的技术优势。
6、本发明提供的一种使用检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统的检测方法，采用拉曼光谱数据库，可以进行精准检测，判断目标车辆底部危险品的成分，从而判断是否为爆炸物。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统结构示意图；
图2为本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统的成像原理图；
图3为本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统的太赫兹激光器本体结构示意图；
图4为本发明提供的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统的太赫兹检测器本体结构示意图。
图中，1-太赫兹激发器本体，2-柱面镜，3-第一凸透镜，4-第一凹透镜，5-目标车辆，6-聚乙烯透镜，7-第二凹透镜，8-第二凸透镜，9-太赫兹检测器本体，10-计算机，11-近红外发射器，12-近红外检测器，13-可见摄像装置，14-玻璃。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参见图1、图3和图4，一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，包括太赫兹激发器、太赫兹检测器、近红外探测系统和数据处理系统，所述太赫兹激发器和太赫兹检测器均设置于地下，所述太赫兹检测器与数据处理系统连接；
所述太赫兹激发器激发产生太赫兹波信号，太赫兹波信号发射至目标车辆5，并将目标车辆5底部反射的太赫兹信号传送给太赫兹检测器，所述太赫兹检测器根据所述目标车辆5底部反射太赫兹信号生成太赫兹光谱信息传输给数据处理系统处理信息，所述数据处理系统对所述太赫兹光谱信息进行处理，生成太赫兹光谱信息与目标车辆5底部的不明物体的对应关系，形成图像并显示结果在计算机10上；
所述近红外探测系统检测到目标车辆5信息后，将信息发送至数据处理系统。
优选的，所述近红外探测器包括近红外光源发射器和近红外检测器12，所述近红外发射器11发射红外线到目标车辆5，所述红外线经反射到达近红外检测器12，所述近红外检测器12将信息传输给数据处理系统，并显示结果在计算机10上。
优选的，还包括可见摄像装置13，所述可见摄像装置13以CCD为芯片工作，所述可见摄像装置13采集的信息传输给数据处理系统，所述可见摄像装置13的成像结果显示在计算机10上。
优选的，所述地面上设置有玻璃14，所述太赫兹激发器以一定的角度发射太赫兹波，太赫兹波透过一面玻璃14到达目标车辆5，目标车辆5反射及折射的太赫兹波透过另一面玻璃14到达太赫兹检测器。
优选的，所述太赫兹激发器包括太赫兹激发器本体1、柱面镜2、第一凸透镜3和第一凹透镜4，所述太赫兹激发器本体1发射出的太赫兹波依次经过柱面镜2、第一凸透镜3和第一凹透镜4到达目标车辆5的底部。
优选的，所述太赫兹检测器包括聚乙烯透镜6、第二凹透镜7、第二凸透镜8和太赫兹检测器本体9，经目标车辆5底部反射的太赫兹波依次经过聚乙烯透镜6、第二凹透镜7和第二凸透镜8到达太赫兹检测器本体9。
优选的，所述数据处理系统还用于接收未知车辆的太赫兹光谱信息，将其与太赫兹光谱信息与车辆底部的不明物体对应关系进行比对，并显示结果在计算机10上。
优选的，还包括用于对目标车辆5底部的危险品进行成分分析从而判断是否为爆炸物的拉曼检测系统，所述拉曼检测系统包括拉曼光谱仪。
如图2所示，本发明的原理如下：太赫兹激发器本体1发射太赫兹波，此时太赫兹波是点光源，点光源通过柱面镜2变成线光源，随后线光源通过第一凸透镜3和第一凹透镜4之后变为平行光到达目标车辆5的底部。随后太赫兹波经反射透过聚乙烯透镜6、第二凹透镜7、第二凸透镜8后成线光源到达太赫兹检测器本体9，再传输到计算机10上。
在光线暗特别是晚上时，近红外发射器11发射红外线到目标车辆，红外线经反射到近红外检测器12，再将信息传递到计算机10。可见摄像装置13能更加清楚的检测到车辆底部的具体情况。
实施例2：
本实施例提供了一种使用如上所述的太赫兹地面检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1.太赫兹激发器发射出太赫兹波经过准直、扩束，将太赫兹激光的点光源变化为稳定的线光源后，照射到目标车辆5底部；
S2.太赫兹检测器检测从目标车辆5底部反射的太赫兹波，经过采集光学系统，将其传输给数据处理系统；
S3.数据处理系统根据太赫兹检测器的检测数据，分析该目标车辆5底部的检测信息，形成图像显示在计算机10上；
S4.若步骤S3中所述图像为不明物体，叫停目标车辆5，用拉曼光谱仪探测该不明物体通过与太赫兹反射拉曼光谱数据库比对，对目标车辆5底部的危险品进行成分分析，从而判断是否为爆炸物。
优选的，所述步骤S1～S3中还包括采用近红外探测系统检测，所述近红外探测器包括近红外光源发射器和近红外检测器12，具体步骤为：所述步骤S1中，所述近红外发射器11发射红外线到目标车辆5；所述步骤S2中，所述红外线经反射到达近红外检测器12，所述近红外检测器12将信息传输给数据处理系统；所述步骤S3中，数据处理系统根据近红外检测器12的检测数据，分析该目标车辆5底部的检测信息，显示结果在计算机10上。
优选的，所述近红外探测系统检测用于光线暗的环境中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，其特征在于，包括太赫兹激发器、太赫兹检测器、近红外探测系统和数据处理系统，所述太赫兹激发器和太赫兹检测器均设置于地下，所述太赫兹检测器与数据处理系统连接；
所述太赫兹激发器激发产生太赫兹波信号，太赫兹波信号发射至目标车辆(5)，并将目标车辆(5)底部反射的太赫兹信号传送给太赫兹检测器，所述太赫兹检测器根据所述目标车辆(5)底部反射太赫兹信号生成太赫兹光谱信息传输给数据处理系统处理信息，所述数据处理系统对所述太赫兹光谱信息进行处理，生成太赫兹光谱信息与目标车辆(5)底部的不明物体的对应关系，并显示结果在计算机(10)上；
所述近红外探测系统检测到目标车辆(5)信息后，将信息发送至数据处理系统。
2.根据权利要求1所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，其特征在于，所述近红外探测器包括近红外光源发射器和近红外检测器(12)，所述近红外发射器(11)发射红外线到目标车辆(5)，所述红外线经反射到达近红外检测器(12)，所述近红外检测器(12)将信息传输给数据处理系统，并显示结果在计算机(10)上。
3.根据权利要求1所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，其特征在于，还包括可见摄像装置(13)，所述可见摄像装置(13)以CCD为芯片工作，所述可见摄像装置(13)采集的信息传输给数据处理系统，所述可见摄像装置(13)的成像结果显示在计算机(10)上。
4.根据权利要求1所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，其特征在于，所述地面上设置有玻璃(14)，所述太赫兹激发器以一定的角度发射太赫兹波，太赫兹波透过一面玻璃(14)到达目标车辆(5)，目标车辆(5)反射及折射的太赫兹波透过另一面玻璃(14)到达太赫兹检测器。
5.根据权利要求4所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，其特征在于，所述太赫兹激发器包括太赫兹激发器本体(1)、柱面镜(2)、第一凸透镜(3)和第一凹透镜(4)，所述太赫兹激发器本体(1)发射出的太赫兹波依次经过柱面镜(2)、第一凸透镜(3)和第一凹透镜(4)到达目标车辆(5)的底部。
6.根据权利要求4所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，其特征在于，所述太赫兹检测器包括聚乙烯透镜(6)、第二凹透镜(7)、第二凸透镜(8)和太赫兹检测器本体(9)，经目标车辆(5)底部反射的太赫兹波依次经过聚乙烯透镜(6)、第二凹透镜(7)和第二凸透镜(8)到达太赫兹检测器本体(9)。
7.根据权利要求4所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，其特征在于，所述数据处理系统还用于接收未知车辆的太赫兹光谱信息，将其与太赫兹光谱信息与车辆底部的不明物体对应关系进行比对，并显示结果在计算机上。
8.根据权利要求1所述的一种检测车辆底部安全的太赫兹地面检测系统，其特征在于，还包括用于对目标车辆(5)底部的危险品进行成分分析从而判断是否为爆炸物的拉曼检测系统，所述拉曼检测系统包括拉曼光谱仪。
9.一种使用权利要求1～8任意一项所述的太赫兹地面检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.太赫兹激发器发射出太赫兹波经过准直、扩束，将太赫兹激光的点光源变化为稳定的线光源后，照射到目标车辆(5)底部；
S2.太赫兹检测器检测从目标车辆(5)底部反射的太赫兹波，经过采集光学系统，将其传输给数据处理系统；
S3.数据处理系统根据太赫兹检测器的检测数据，分析该目标车辆(5)底部的检测信息，形成图像显示在计算机(10)上；
S4.若步骤S3中所述图像为不明物体，叫停目标车辆(5)，用拉曼光谱仪探测该不明物体通过与太赫兹反射拉曼光谱数据库比对，对目标车辆(5)底部的危险品进行成分分析，从而判断是否为爆炸物。
10.根据权利要求9所述的太赫兹地面检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤S1～S3中还包括采用近红外探测系统检测，所述近红外探测器包括近红外光源发射器和近红外检测器(12)，具体步骤为：所述步骤S1中，所述近红外发射器(11)发射红外线到目标车辆(5)；所述步骤S2中，所述红外线经反射到达近红外检测器(12)，所述近红外检测器(12)将信息传输给数据处理系统；所述步骤S3中，数据处理系统根据近红外检测器(12)的检测数据，分析该目标车辆(5)底部的检测信息，显示结果在计算机(10)上。
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