JP2002514298A6 - 隠匿武器検出システム - Google Patents

Abstract

レーダを用いた武器検出装置（１２）およびその方法。システムは、武器の自己共振周波数の集合の周波数の出力（１４）を発生する送信器と、武器のある可能性がある場所に向けて送信器出力を指向させ、バックスキャッタ信号（１５）を収集するアンテナと、バックスキャッタ信号（１５）を受信し、自己共振周波数について動作する受信器と、バックスキャッタ信号（１５）における複数の自己共振周波数の存在を検出する信号プロセッサとを含む。好ましくは４〜１５ヤードの距離で、９８％以上の確度を得られる。この武器検出装置（１２）は、人体（１３）上で、財布、書類カバンなどの中および衣服の下にある金属および非金属の武器（１６）を検出することができ、また、ベルトのバックル、硬貨、鍵、電卓、セルラー携帯電話といった物体と武器（１６）とを区別することができる。

Description

隠匿武器検出システム
〔関連出願の相互参照〕
本願は、１９９６年９月１８日付け出願の「隠匿武器検出システム」と題する米国暫定特許出願第６０／０２６，４４４号の出願の利益を請求するものであり、その明細書は引用によって本願に組み入れられる。
〔発明の背景〕
〔発明の分野〕
本発明は、隠匿された武器を遠隔で検出する装置および方法に関する。
〔背景技術〕
現在、隠匿された武器を３フィート以上の距離から検出できる周知の武器検出システムはまったく市販されていない。動作上ほとんどすべての装置は、ゲートの使用を要する電磁装置である。うず電流をゲートに流し、金属物が磁束の変化を生じた場合に、警告信号を作動させる。この種のシステムは、隠匿武器と、ベルトのバックル、宝飾品、硬貨、腕時計、電卓といった他の金属物とを区別できない。
Ｍｉｌｌｉｔｅｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社（マサチューセッツ州サウスディアフィールド）は、受動形ミリメートル波システムを開発しているようである。このシステムは探査する領域を見るために、明らかに、ゲート、フロアプレート、ビデオカメラおよひＣＲＴディスプレイの使用を必要とする。Ｍｉｌｌｉｔｅｃｈ社は、その技術を実証するために一定の入口通路の監視用に３００ｍｍ径カメラを開発したと述べている。同社は、その受動形ミリメートル波画像装置により被験者を画像装置からのいかなる人工電磁場その他の放射線に曝す必要がなくなると主張している。
同様に、Ｄｅｍｍａらもミリメートル波を利用する試みを行っているが、非金属の対象をうまく検出できていない。彼らには２ｍまでしか作用しないという距離の限界もある。Ｄｅｍｍａらの研究に広範に含まれる赤外線技術は、衣服の層を透過することに大きな困難がある。さらに、温暖な気候では、身体に所持した銃は体温と同じ温度になり、赤外線をほとんど無効にする。
Ｔｈｅ Ｒａｙｔｈｅｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ社（ロードアイランド州ポーツマス）は、その武器検出システムの基礎を低周波電磁波に置いている。同社の構想は、ヘビサイドパルスとして周知の低強度電磁パルスを被験者に照射し、その人が所持している金属物からの放射エネルギーの消滅時間を測定することにもとづいている。二次放射線の強度および消滅時間は特性化でき、そのシグナチャは銃または非脅威金属物として識別される。
Ｉｄａｈｏ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙは、地球の磁界のパッシブサンプリングにもとづく技術を使用している。銃やナイフといった強磁性体によって磁界の局所的逸脱が生じる。Ｉｄａｈｏ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙが開発中の銃検出システムでは、そうした磁気的逸脱または異常が磁気傾度測定器によって検知および測定される。同社は、空港のスキャナシステムと同様のスタンドアロン型装置とすることが可能な、マルチ磁気計設計を用いたスキャナを製作する計画を進めている。スキャナはスレッショルド検知器によって電気的に作動するようになるであろう。システムの全部のスキャナから同時にデータが収集され、対象者の全身の磁気プロフィールが得られる。隠匿された武器の存在に関する合理的な疑いが、磁気的異常の場所および大きさによって指示される。
有用な武器検出システムを提供する（またはある程度周辺的な関連検出問題を解決する）ための他の試みには、Ｋｅｌｌｅｒの「隠匿武器と他の金属物とを識別するための非妨害的武器検出システムおよびその方法」と題する米国特許第５，５５２，７０５号、ＭｃＥｗａｎの「位相符号化マイクロ波インパルスレーダによる動きセンサ」と題する米国特許第５，５１９，４００号、ＭｃＥｗａｎの「ホモダインインパルスレーダによる隠匿物発見機」と題する米国特許第５，５１２，８３４号、ＭｃＥｗａｎの「インパルスレーダによるスタッド検知器」と題する米国特許第５，４５７，３９４号、Ｓａｉｔｏらの「第１および第２の周波数による周波数変換を伴う可搬型ＦＭ−ＣＷレーダ装置」と題する米国特許第５，３８１，１５３号、Ｊｏｈｎｓｏｎらの「マイクロ波カメラ」と題する米国特許第５，３６５，２３７号、Ｆｒａｚｉｅｒの「ハンドヘルド型障害物透過動き検出レーダ」と題する米国特許第５，３４５，２４０号、Ｄｗｙｅｒの「ターゲットを分類するための方法および装置」と題する米国特許第５，３３７，０５３号、Ｓｍｉｔｈらの「空中浮遊金属検出レーダ」と題する米国特許第５，３３４，９８１号、Ｋａｗａｎｏらの「レーダ式地下探査装置」と題する米国特許第４，９０５，００８号、Ｍｉｌｌｅｒらの「武器の厚さにもとづき武器を検出するためのパルス化フィールド技術を用いた武器検出器」と題する米国特許第３，７０７，６７２号、Ｄｅｍｍａらの「電磁波画像処理技術による遠隔隠匿武器検出」と題するものがある。
ＭｉｌｌｅｒとＫｅｌｌｅｒは、磁界センサを利用しているので、アルミニウム、真鍮、銅といった非磁性体で作られた銃を検出できない。ＭｃＥｗａｎの’４００号はモノダインインパルスレーダを用いており、物体の種類間の識別ができない。ＭｃＥｗａｎの’８３４号および’３９４号は、誘電体の背後にある大きな物体を突きとめるためにインパルスレーダを使用しており、検出された物体を識別しようというものではない。Ｓａｉｔｏらは物体の存在および動きを識別するためにドップラレーダを使用しているが、物体の性質を識別するものではない。Ｊｏｈｎｓｏｎらのものは本質的にマイクロ波超音波画像処理装置であり、バックスキャッタを測定したり調べたりはしない。Ｆｒａｚｉｅｒは従来の移動目標指示装置（ＭＴＩ）レーダである。Ｄｗｙｅｒはレーダバックスキャッタを分析するが、遮られていない物体に関してだけであり、隠された物体については行わない。Ｓｍｉｔｈらはカムフラージュされた金属の検出にレーダの交さ偏波スキャッタを使用するが、スペクトル内容にもとづくものではない。Ｋａｗａｎｏらは物体または地下の鉱石塊を探索するための単純なレーダシステムである。
本発明は、従来技術の欠如を解消するものである。本発明では、低強度短パルスレーダによって被験者を照射する。金属または高誘電率の不導体でできた物体は、ほとんど全部バックスキャッタを返す。ピストルが存在する場合、独自のスベクトルシグナチャが受け取られる。シグナチャは人工知能技術を用いたコンピュータによって事前に記憶または学習することができる。
本発明は、少なくとも４〜２０ヤードの間の動作距離を有する。本発明は、可搬型、ハンドヘルド型の形態において、米国および世界中の警察、刑務所、軍隊および民間警備会社にとって有益である。ドア設置式の実施態様は、連邦、州および地方自治体だけでなく、金融機関、コンビニエンスストアその他の小売業者、空港、学校、民間のオフィスビルやアパートの所有者にとって役立つ。そうした個人や実体のそれぞれが、低コストで高信頼性の武器検出システムに対する切実な必要性を有する。アルコール・タバコ・小火器局は、現在米国内に６０００万〜２億丁の小火器が存在すると推定している。１９８８年から１９９２年の間に６５，０００人を超える人々が小火器によって殺された。１９９３年、殺人は、高速道路事故に次いで、米国における職務関連死亡者の第２位の原因であった。１９９３年に、連邦捜査局は、米国内で１１，８７６件の銀行強盗があり、３９３０万ドルの損失を生じたと報告した。ほぼ３５，０００件のコンビエンスストア強盗が米国で発生し、１５７０万ドルの損失と報告されている。さらに、全米教育協会は、推定１０万人の学生が学校へ銃を携行していると報告している。今や、アメリカの十代の若者のうち４人に１人の死が発砲によるものである。他の国々も同様の問題に直面している。本発明は、こうした慄然とする統計を低減させようとするものである。
〔発明の要約〕（発明の開示）
本発明は、武器検出システムに意を向けている。好ましい武器検出装置は、武器の自己共振周波数の集合の周波数の出力を発生する送信器と、武器を持っている可能性がある場所に向けて送信器出力を指向させ、バックスキャッタ信号を受信するアンテナと、バックスキャッタ信号を受信し、自己共振周波数について動作する受信器と、バックスキャッタ信号における複数の自己共振周波数の存在を検出する信号プロセッサとを含む。
好ましくは、バックスキャッタ信号を正規化するために測距計が使用される。送信器は好ましくは約１ＧＨｚ〜約１０ＧＨｚの周波数の出力を発生させる。受信器の時間分解能は好ましくは約１０ナノ秒未満である。受信器の最小信号検出能力は約１ｍＶ未満である。
武器検出装置は、人体上に武器が存在するかどうかに関して予測を行う。確度は、約７５％以上であり、好ましくは９５％以上であり、９８％以上が最も好ましい。これまで９９．７５％の確度が得られている。
武器検出装置は、可搬型、ハンドヘルド型、壁または出入口への設置式とすることができる。武器は好ましくは３〜２０ヤードで検出され、最も好ましくは４〜１５ヤードの間で検出される。検出すると、出入口が（例えば施錠するように）作動したり、または、カメラが被疑者の写真を撮影するようにできよう。
検出を助成するために信号プロセッサにニューラルネットワークが利用されることが好ましい。ニューラルネットワークは、現場使用に先立って、武器からのバックスキャッタ信号を認識するように訓練される。
好ましくは、武器検出装置は送信器出力の約１秒以内に結果を付与する。武器検出装置は武器の有無を指示できる。想定可能なインジケータには、可聴信号、消音信号、触知信号、視覚信号、機械信号および表示メッセージがある。武器検出装置は、ピストル、ライフル、ショットガン、パイプ爆弾といった武器を検出するのに有効である。また、武器検出装置は、ベルトのバックル、ブレスレット、腕時計、テープレコーダ、清涼飲料缶、硬貨、電卓、口紅ケース、電卓、キャンペーンボタン、セルラー携帯電話、キーホルダー、鍵などといった物体と、武器とを区別するために有用である。武器は、財布、ベルト、ホルスター、ズボン、書類カバン、コート、シャツといった衣類や小物の下や中にあっても検出できる。
本発明の主な目的は、高い確度（すなわち９８％）と、１秒またはそれ以上の優れた応答時間、可搬性、効果的な動作距離（例えば、一般的な交通停車の距離に相当する４〜１５ヤードまたはそれ以上（最大５０ヤード））、操作がそれほど複雑でないこと、すぐれた耐久性を備えて、隠された武器を検出することである。
本発明の別の目的は、入口の周辺約３〜５ヤードまたはそれ以上の領域を範囲に収めることが可能なドア用装置を提供することである。
本発明の他の目的、利点および新規な特徴、他の適用可能性については、添付図面と関連させ、以下の詳細な説明において一部を記載するが、以下の説明により当業者には一部明白となるであろうし、また、本発明の実施によってわかるはずである。本発明の目的および利点は、添付請求の範囲において詳細に指摘した手段および組合せによって知ることができよう。
〔図面の簡単な説明〕
添付図面は、本明細書に組み入れられその一部を成すものであり、本発明のいくつかの実施態様を例示し、その説明とともに、本発明の原理を明らかにする役割を果たす。図面は、本発明の好ましい実施態様を例示するためにすぎず、本発明を限定するものとして作成されてはいない。それらの図面において、
図１は、停車した自動車から外に立った被疑者を調べるために警察官が使用する例において本発明のハンドヘルド型実施態様の一実施態様の運用を示す。
図２Ａおよび２Ｂは、本発明の図１のハンドヘルド型隠匿武器検出器を例示する。
図３は、本発明の武器検出器のシステム構成部品のブロック図である。
図４Ａおよび４Ｂは、小火器を所持および非所持の場合の人体の時間ドメインのシグナチャの図形的比較である。
図５は、図４Ａおよび４Ｂの時間ドメインのシグナチャの図形的差異を示す。
図６Ａおよび６Ｂは、図４Ａおよび４Ｂの小火器を所持および非所持の場合の人体の時間ドメインのシグナチャのフーリエ変換の図形的比較である。
図７は、本発明の最上位ブロック図である。
図８は、本発明のレーダ部のブロック図である。
図９は、本発明のレーダ部の第２のブロック図である。
図１０は、好ましい測距方法の流れ図である。
図１１は、本発明の好ましいレーダマイクロ波部の概略図である。
図１２は、本発明の好ましい実施態様の左下斜め後方から見た分解図である。
図１３は、図１２の実施態様の右上斜め前方から見た分解図である。
図１４は、図１２の実施態様の左下斜め後方から見た部分断面図である。
図１５は、図１２の実施態様の右上斜め前方から見た部分断面図である。
図１６は、本発明の人工ニューラルネットワークの試験のグラフである。
図１７は、図１６の試験の未加工データの一覧である。
図１８は、腋下に武器を持った男性と武器を持たない場合におけるスペクトル差異および正規化差異（正面側）を示すグラフである。
図１９は、腋下に武器を持った男性と武器を持たない場合におけるスペクトル差異および正規化差異（背面側）を示すグラフである。
図２０は、３ＧＨｚホーンアンテナを用いた試験結果のグラフである。
図２１は、垂直偏波３ＧＨｚパッチアンテナを用いた試験平均値のグラフである。
〔好ましい実施態様の説明〕
本発明の武器検出システムは、一連の周波数についてステップ化された短パルスレーダ方式を用いる。システムは、好ましくは、トリガ、パルサ、広帯域アンテナ、増幅器および信号プロセッサを含む。最初にレーダは、探査されるターゲットとの距離を求めるために測距モードに入る。測距情報は増幅器の利得を設定するために使用され、それにより出力が測距に対して正規化される。この正規化によって、ターゲットから返された波形が、距離とは独立して解析可能となる。距離ゲートの使用により、ターゲットからの帰還をオーバライドしないようにバックグラウンドクラッタまたは後方散乱を排除する。システムは、小型かつ広帯域アンテナで送信される一連のマイクロ波パルスを発生するために低電圧パルサを使用する。反射波形は同じアンテナを通じてターゲットから返される。受信された信号は、距離ゲートを通り、ＩＦ信号に変換される。その信号は、ＩＦ増幅器で増幅されてから、エンベロープ検波される。検出信号は、ビデオ増幅器で増幅された後、サンプル・ホールド回路によって時間的に拡張される。伸長された信号はアナログーディジタルコンバータによってサンプリングされる。サンプラのディジタル化出力は、信号プロセッサ好ましくはニューラルネットワークによって処理される。信号プロセッサは、受信した波形が、武器が存在する場合および存在しない場合で訓練された波形と類似であるか否かにもとづき、検出の判定を行う。この論理プロセッサの出力が、武器が存在するという高い確率を示す肯定的な検出決定となった場合、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）のような信号がシステムの表示パネルで点灯し、一連の音響信号（または他の適切な警報）も発生する。信号プロセッサの出力が武器が存在しないという高い確率を示す否定的な決定に達した場合は、緑色ＬＥＤのような信号がシステムの表示パネルで点灯する（または他の信号が与えられる）。いずれの決定にも到達しなかった場合は、黄色ＬＥＤのような信号（または他の信号）がシステムの表示パネルで点灯し、オペレータに用心を促し、検出決定が得られるまで対象者に（例えば、９０°の角度ずつで）回転するよう求めることを指示する。
本発明は、人間の身体、衣服の下、ハンドバッグの中などに隠匿された武器の検出を行うものである。本発明は、小火器と、ベルトのバックル、宝飾品、腕時計、金属ボタン、硬貨といった他の金属小物との識別を提供する。１つの実施態様では、そのシステム設計は、約３〜５０ヤードの距離で隠匿された武器を検出するために警察官や警備員によって使用されるハンドヘルド型の装置の要求条件に最適化されている。詳細には、そのシステム設計は、小型かつ広帯域アンテナで送信されるマイクロ波パルスを発生するための低電力回路を含む。同じアンテナが、探査ターゲットおよびクラッタ環境からのバックスキャッタ信号を受信する。信号処理装置は、人体のクラッタ背景および宝飾品、ベルトのバックル、硬貨などといった種々雑多な金属小物と、小火器または大型ナイフの徴候を識別するようにバックスキャッタ信号を処理するために使用される、検出アルゴリズムをインプリメントしている。
本発明の可搬ハンドヘルド型の実施態様（図１〜２）は軽量なように設計されている。その電源としてはバッテリ（例えば、４個の単二形乾電池）の利用が好ましい。可搬型の実施態様は、情報出力用にＬＥＤおよびＬＣＤ両方の表示装置を備えることができる。バックライトＬＣＤディスプレイは、バッテリ状態、ターゲットとの距離、いつ決定がなされたかなどの、広範な情報を表示可能である。
代替の実施態様は、ドアユニットであり、約３〜５ヤード離れた所からドアに近づいて来る人間を探査するために好ましくは整相アンテナアレイを用いている。ピストルが検出された場合、その武器を持った人間を領域内に入れないようにするために作動する電磁ロックといったバリヤを作動させることができる。また、警備員に対して、個別のポケットベルシステムによって、または、音響的、視覚的または振動による警報によって、警告することもできる。武器を隠し持っていることが検出された人間の写真やビデオを撮るために（オプションで）カメラを設置することも可能である。
本発明の可搬型の実施態様の動作をより明確に理解できるように、初めに図１について説明する。詳細に言えば、警察官１１が隠匿武器検出器（ＣＷＤ）１２を被疑者１３に向ける。ＣＷＤは被疑者にマイクロ波１４を放射する。すると、被疑者についての情報を含むバックスキャッタ信号１５がＣＷＤによって受信される。ＣＷＤは、被疑者の身体に隠匿された武器１６の有無について警察官に知らせる。
図２Ａおよび２Ｂには、ハンドルグリップ１７、トリガ１８、送受信アンテナ１９、発光ダイオード表示装置２０が示されており、発光ダイオード表示装置はそれぞれ、武器があること２１、ないこと２２および不確定２３を示す。この装置は携帯型である。内蔵電源バッテリは、交流アダプタ２４または自動車給電系アダプタ２５で充電することができる。
このシステムは、探査する被疑者に向けてマイクロ波エネルギーを発信する送信器を備える。送信器の出力は小火器の金属部品が自己共振を起こす周波数を含む。人体およびその周囲の物体によってバックスキャッタされたマイクロ波エネルギーは、受信器によって受信される。受信信号の特性曲線により、被疑者に小火器が存在するか否かが決定される。受信信号特性曲線は、振幅の相対的増減および位相の偏移を周波数関数として持ち得る。システムは、受信信号特性曲線が小火器の存在と一致するか否かを判定するプロセッサを含む。
様々な送信器および受信器の構成が使用できるであろう。送信器出力は、周波数についてステップ状またはチャープ掃引することもできる。
送信器出力は、広帯域であってもよいし、または、想定し得る共振周波数の範囲について掃引してもよい。同様に受信器も、広帯域としても、または、可能な共振周波数の集合について掃引することができる。同一のシステムで送信器および受信器を広帯域とすることはできない。というのは、そうすると、多様な共振周波数間での識別を妨げるからである。送信器および受信器の両方が掃引される
場合、それらは同期して動作させなければならない。
図３は、好ましい実施態様のシステム構成要素のブロック図である。このＣＷＤは、その他のシステム構成要素に電力を供給する電源２６を含む。送信器は、広帯域アンテナ２８と接続されたパルサ２７を含む。その出力パルスは一般に、約１０ナノ秒幅であり、ほぼ１ナノ秒の立上り時間および立下り時間を有する。受信器２９は、好ましくは、約４００ＭＨｚ台の極めて広い中間周波数帯域幅を備える従来のスーパヘテロダイン受信器である。それはパルス立上り時間を保つためである。受信器の出力は好ましくは信号プロセッサ３０に接続される。
好ましい実施態様では、受信信号の振幅を正規化するために測距計３１からの出力が使用される。測距計は、音響式、光学式またはマイクロ波式のサブシステムとして実施することができる。測距計３１の出力は、受信器の線形増幅器３２の利得を設定するために使用してもよい。あるいはまた、送信信号のパワーを調整するか、または、受信器の出力を評価するために信号プロセッサを使用することによって、自動利得制御を実現することもできる。
信号プロセッサは、隠匿武器の検出のために２つの想定可能な方法のうち一方または両方を使用することができる。第１の方法は、人体に着けられた小火器からの正反射のバックスキャッタを利用する。この方法では、バックスキャッタ信号は小火器が存在する場合に振幅が大きくなる。第２の方法は小火器の金属部品からの自己共振散乱を利用する。
サンプラの出力の特定の例を図４Ａおよび４Ｂに示す。図４Ａおよび４Ｂは、小火器が存在する場合と存在しない場合の身体の時間変域の特徴の図形比較である。図４Ｂの時間変域波形のほうが、小火器の存在のために、より大きな振幅エコーを示している。図５は、図４Ａおよび４Ｂにおける時間変域の特徴の図形的相違である。
図６Ａおよび６Ｂは、図４Ａおよび４Ｂにおける時間変域波形のフーリエ変換の図形比較である。小火器の金属部品は、入射マイクロ波エネルギーに対する向きに関わらず、物理的寸法の約１／２の波長で共振する。小火器が存在する場合、バックスキャッタ波形はより高い周波数内容となる。図６Ａおよび６Ｂの比較は、小火器の存在の識別がバックスキャッタ信号におけるより高い周波数内容の存在にもとづいて成功し得ることを示している。
信号処理ユニットは、上述の決定方式のいずれか一方または両方を用いて決定を下すことができる。好ましい実施態様では、多階層人工ニューラルネットワークが信号処理タスクを実行する。受信器からの周波数変域データ（高速フーリエ変換によって処理できる）は、人工ニューラルネットワークの入力層に付与される。人工ニューラルネットワークの出力層は、発光ダイオード表示と接続されているプロセッサ入出力回路を駆動する。人工ニューラルネットワークは、入力層に供給されたパターンを識別し、出力層に所要の応答を生成するように訓練される。この人工ニューラルネットワークは、従来のマイクロプロセッササブシステムでシミュレートすることも、または、専用の集積回路またはハードウエアアクセラレータにインプリメントすることもできる。
図７の最上位ブロック図を参照すると、システムの中央制御はメインプロセッサ／コントローラにある。そのプロセッサは、装置の機能を実行するために必要な動作を決定する。ユーザがトリガを押し始動すると、プロセッサは測定プロセスを開始する。初期化の間、プロセッサは最初にディスプレイの全部のＬＥＤ表示灯を点灯させる。これは、ディスプレイが正しく動作することの検査となる。内部検査の後ただちに、システムは測距モードに入る。このモードで、ターゲットとの距離が測定され、その距離での反射だけが計測されるように“距離ゲート”が配置される。他の距離での反射は無視され、それにより、クラッタと呼ばれる他の物体からの帰還を減少させる。ターゲットとの距離が決定された後、ターゲットからのレーダ帰還を計測する試験シーケンスが開始される。これらの帰還は周波数の関数であり、それはスペクトルパターンとして読み取られる。その後そのパターンは人工ニューラルネットワークプロセッサが学習したパターンと比較照合され、武器が対象領域に存在するか否かに関する決定が行われる。このプロセス全体は１秒未満で完了できる。
〔産業上の適用可能性〕
本発明を以下の非限定的実施例によってさらに説明する。
測距計。以下は本発明の好ましい動作の一例である。本発明の方法によって測距が行われる（代替実施態様である図８および図９を参照）。送信器および局部発振器は、テスト帯域の中心に同調され、通常、そのプロセスの期間維持される。
パルス（例えば、１０ナノ秒）が送信され、送信／受信（Ｔ／Ｒ）および距離ゲートスイッチが、第１のレンジビンでパルスを受信するように命令される。各レンジビンは１ヤードである。第１のレンジビンは、ＣＷＤが動作する最小距離（例えば、４ヤード）である。測距機能のために、各レンジビンは、受信パルス幅（例えば、１２ナノ秒）に対応する幅（例えば、２ヤード）に設定される。第１のレンジビンは、送信パルスと距離ゲートパルスとの間の遅延（例えば、２４ナノ秒）を要する距離（例えば、４ヤード）に設定される。レーダレンジは６ナノ秒／ヤードである。従って、この実施例では、送信パルスの幅は１０ナノ秒、送受信／距離ゲートパルスは１２ナノ秒の幅で、送信パルスから２４ナノ秒の遅延を有する。
帰還はディジタル化され、記憶場所に記憶される。第２のパルスが送信される（例えば、１ミリ秒後）が、この時、距離ゲートの遅延は増加され（例えば、６ナノ秒）、それにより距離ゲートを１レンジビン分スライドバックさせる。帰還が測定され、次の記憶場所に記憶される。１２のレンジビン全部が測定されるまでこのプロセスが繰り返される。これには約１２ミリ秒かかる。記憶場所が検査されて、少なくとも１つが所定のスレッショルドより大きい信号を有しているかどうかを確認する。そうであれば、プロセス全体がさらに４回繰り返され、結果的に好ましくは合計６０の測定が行われる。
全部のレンジビンに関する第１のパスの後、スレッショルドを超える信号がまったく存在しない場合、送信器周波数が５０ＭＨｚ下げられ、第１のパスが繰り返される。さらにスレッショルドを超える信号が存在しない場合、周波数は１００ＭＨｚ高められ、第１のパスが繰り返される。この周波数の変更の目的は、不十分なレーダ帰還の原因となりやすいマルチパス相殺の作用を無くすことである。
一連の、例えば５回のパスが行われた（６０回の測定およびデータ記録を意味する）後、レンジビンが集計される。それらのパス（例えば、５パス）に要する時間は１００ミリ秒すなわち０．１秒未満であることが好ましい。集計プロセスは、スレッショルドを超えたヒットが各レンジビンに何回生じたかを求める。少なくとも３回のヒットを有する直近のレンジビンがターゲットとの距離として選択され、ターゲットロックが行われたことを示すためにＬＥＤが点灯する。その表示は選択されたターゲットとの距離を示す。これは、オペレータが所望のターゲットが調査中であることを確認するのに役立つ。
この実施例では、その後プロセッサが以下の機能を実行する。
１．距離ゲートの幅が減じられる（例えば、６ナノ秒）。これは測定距離を１ヤードに制限する。１ヤードは、人間を範囲に包めるに十分であり、かつ、他のレンジビンにおけるクラッタを拒絶するために十分な狭さであると考えられる。
２．所望の利得を得るために必要なバイアスを“ルックアップ”することによってそのレンジのＩＦ利得が調整される。そのルックアップテーブル用データは、製造工程中に計算および経験的試験によって決定される。
３．距離ゲート遅延が選択されたレンジビンについて設定される。
４．送信器および局部発振器が各自の始動周波数に設定される。
５．武器検出プロセスが開始される。
その後プロセッサは、パルス・タイミングボードに対して測定シーケンスを開始するように命令する。そのシーケンスは以下のとおりである。
１．パルス（例えば、１０ナノ秒）を送信するために送信器の変調器を開く。
２．選択された距離ゲートの遅延に対応する時間までカウントダウンする。
３．Ｔ／Ｒスイッチを受信モードに切り換える。
４．同時に距離ゲートスイッチを開く。
５．アナログ−ディジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）タイミングの遅延に対応する時間までカウントダウンする。
６．Ａ／Ｄをトリガし、帰還信号をディジタル化し、結果をメモリに記憶させる。
７．発振器に対してテストシーケンスの次の周波数に進むように命令する。
８．カウンタを確認し、増分する。
９．カウンタの値が所定値（例えば５０）を下回った場合、一定期間（例えば１ミリ秒）待機し、上記の工程１〜８を繰り返す。
１０．カウンタの値が所定値（例えば５０）である場合、発振器を各自の始動周波数にリセットし、シーケンス全体を繰り返す。
１１．シーケンスが繰り返された（例えば５回）後、各周波数（例えば５０周波数）の結果を平均する。
１２．平均化データをパターン整合のためにニューラルネットワークプロセッサに送給する。
１３．パターンが認識されるか否か、およびその確実性の程度に応じて、適切なＬＥＤを点灯させる。
１４．トリガスイッチが押されるか、または、他の方法により起動されている限り、測定プロセスを反復し続ける。
１５．周波数掃引が完了するごとに、新しいデータがシフトレジスタに入れられて、最新のデータが最も古いデータに置き換わる。これにより、一連の５回の周波数掃引について連続実行平均が得られる。
１６．新しい平均化パターンが、パターン整合のための各周波数掃引の後にニューラルネットワークに送給される。
１７．パターン整合の決定が変化した任意の時点で、新しいＬＥＤが点灯される。新しい被験者が走査されるごとに、トリガまたは他の起動機構は、解除または復帰されるか、解除、再起されて、確実に新しい被験者が走査されるように測距が反復されなければならない。
〔代替実施態様〕
本発明は、被験者を安全に調査するためにセンサとして短パルスレーダを使用することによって好適に動作する。これは、呼掛け信号の周波数が独立変数であるレーダ帰還パターンを生じる。このような情報を得るために使用可能な多様な技法が存在する。上述の通り、好ましい技法は階段状周波数測定を使用するものである。すなわち、対象となる周波数帯域を（例えば、５０ポイントずつに）分割し、それらのポイントの各々について測定を行う。その後データを集合して、周波数に対する振幅のパターンを得る。
同様の情報を取得するために本発明において利用可能な他の方法には以下のものがある。
１．チャープ信号。チャープ信号は、各パルスにおいて搬送波の周波数を連続的に変化させることによって各パルスが周波数帯域の全部または一部をカバーするというものである。この用途に要求されるパルスは極めて狭いので、パルスにおいて生起するＲＦまたは搬送波サイクルはごく少数であり、従って正確な測定が肝要である。
２．ＦＭ−ＣＷレーダ。ＦＭ−ＣＷレーダ技術は、精確な距離測定が要求されるレーダ高度計に一般に使用されている。この形式のセンサでは、信号周波数は線形に連続的に変化し、帰還時の周波数変化が測定される。この技術の一種で、ターゲットとの距離に対応する周波数分離で２個の信号が追跡されるが、帰還の振幅変動がサンプリングされ測定される技法は、本発明において使用することができる。
３．インパルスレーダ。インパルスレーダは、数十、時に数百ピコ秒オーダ（例えば１０^-12秒）の極めて狭いパルスを発生する。そうした狭いパルスは周波数スペクトルの大部分にわたりエネルギーを含む。方形パルスのスペクトルパターンはｓｉｎ（ｘ）／ｘのパターンであり、最初のゼロは１／Ｔに対応する周波数に存在する。従って、３ＧＨｚの周波数で相当のエネルギーが存在することが必要な場合、例えば３００ピコ秒未満のパルス幅が要求される。これは、信号がその時間しか継続しないので、例えば３００ピコ秒未満で全部のデータ収集を行わなければならないことを意味する。それを、実現するには極めて高額かつ困難なシステムが必要である。
４．副搬送波レーダ。副搬送波レーダは、３ＧＨｚレンジといったマイクロ波副搬送波で変調された、より高い周波数の主搬送波を使用可能にする。上搬送波は、赤外線（例えば波長１０ミクロン）から衣類透過レンジのＸ線までのいずれであってもよい。
〔意思決定基準〕本発明のニューラルネットプロセッサは、武器の存在の有無に関する決定を、例えば２ＧＨｚ以上の帯域における信号帰還のパターンと記憶されたパターンとを比較照合することによって行う。武器は、２〜４ＧＨｚの周波数帯で共振し、他の小さい物体よりも強い帰還を生じる傾向がある。その判定基準は、振幅がバックグラウンドよりも大きいが、校正された大型レーダ反射器よりも小さい信号が存在することである。
〔出力およびインジケータ〕決定が下されると、ＣＷＤはその情報を極めて広範な方法で伝えることができる。最も単純な方法の一つは、ＬＥＤのような視覚的インジケータを点灯することである。同様に、音響的または注意を喚起するインジケータも単純である。しかし、これらの信号のいずれも適切でない状況が多数存在する。そうした状況では、電波、光ファイバ、導電体などによって信号を伝送することができる。そうした信号は、音響的、視覚的または機械的機構などを備えた遠隔のポケットベルまたは受信機を作動させるために使用できる。これを用いて、所定の人間に警告したり、自動的に防御（例えば、施錠その他の防護機構）を作動させたり、被験者のクローズアップ写真を撮るためにカメラを作動させたりすることができる。
多様な用途に適するように様々なＣＷＤを製造することが可能である。例えば、ハンドヘルド型装置により、警察官が交通検問所で安全な距離から被験者を調査できるようになる。別の実施態様は壁や入口に固定または設置される装置である。この実施態様は、通常、入口に近づいてくる全部の人間が検査されるように所定の距離での連続走査モードに設定される。通行量の少ない区域では、赤外線などの受動型感知器を使用して、人が近づいた時にＣＷＤを作動させることができる。
ポケットベルを作動させるようなそうした状況では、検査される人間は自分が武器を隠し持っていることを疑われていることはわからない。ポケットベルで警告された警備員は、検出された人間が何らかの犯罪行為を行わないように戦略的位置に着くことができる。誤読があった場合またはその人間が犯罪行為を犯す意図がない場合、いかなる被害もないし、何らかの行為で責められる者はいない。この種の動作は、銀行、競馬場、宝石店といった施設建物または大量の現金や貴重品が集まる場所において最も有効である。
意図的な表示が必要な別の状況では、入口のドアを施錠したり、警報（録音または合成された音声、またはブザーのいずれか）を発したり、光を点滅させたりすることが可能である。この種の反応は、２４時間営業のコンビニエンスストア、空港、裁判所、バー、観光名所などに最も望ましい。
〔マイクロ波／レーダ〕マイクロ波／レーダ部の理解を助成するために、図１０のブロック図を参照されたい。
〔送信器〕送信信号はＴｘ電圧制御発振器（ＶＣＯ）Ｏ１から得る。その信号は変調器に送給され、ＣＷ波形を一連のパルス（例えば１０ナノ秒）に変える。得られたＴｘ信号は、所定のレンジにわたり（例えば２．９０〜３．１５ＧＨｚ）整調されているパルス列である。パルスは例えば１ｋＨｚのレートで生起し、周波数は各パルスについて例えば５ＭＨｚの増分でステップ化されている。各測定は、それぞれが新しい周波数（先行周波数から５ＭＨｚ増分された）ごとに、５１回の読みから成る。従って、１回の完全な測定は例えば２５０ＭＨｚのレンジに及ぶ。プロセッサは、例えば５０測定のグループを平均化し、決定を行う。Ｏ１への同調電圧はタイミング回路で生成され、階段状波形である。これは、振幅、オフセットおよび線形性について調整できる。各ステップは各読みの直後に生起し、Ｏ１がその次の周波数で整調し安定するために最大限の時間を提供する。
送信信号はスイッチＳ１で変調される。Ｏ１からの信号はＣＷであり、変調信号はタイミング回路で生成される。変調器の後には高域フィルタＦ１が続き、変調器出力コネクタから漏れるビデオ変調信号エネルギーが出力パワー増幅器に着信しないように阻止する。パルス（１０ナノ秒）変調信号はその後、例えば約＋２３ｄＢｍまで増幅され、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチＳ２に供給される。このスイッチは、通常は送信位置に保持され、変調パルスがＳ１に供給された後、精確な遅延時間で受信位置に切り換えられる。この遅延は例えば２４〜９０ナノ秒の範囲である。スイッチは例えば６または１２ナノ秒のいずれか一方の期間受信位置に保持され、それによりいずれかの距離ゲート機能を行う。Ｓ２の後に、Ｓ２と同調して動作する第２の距離ゲートスイッチＳ３が続く。ゼロ時間漏れを許容レベルまで低減するために十分な分離がＳ２で得られる場合には、Ｓ３は省いてもよい。Ｓ３およびＳ２は、レーダ帰還を受信するために望ましい時間の間、ローノイズＲＦ増幅器Ａ２へ信号を通過させる。
Ｔ／ＲスイッチＳ２のコモンポートはアンテナポートと接続されている。フルセレクタフィルタＦ２はその経路に配置されている。このフィルタは、送信器／発振器／変調器／増幅器の組合せによって生じるスプリアス信号および調波を減衰し、帯域外外来信号が受信器に入るのを防止する。そのフィルタは、例えば２．８５〜３．２５ＧＨｚで例えば１ｄＢの通過帯域を有する。アンテナポートはＳＭＡ雌形コネクタである。
〔受信器〕例えば約１．７ＧＨｚのカットオフを有する高域フィルタが含まれていて、Ｔ／Ｒスイッチおよび距離ゲートスイッチからのビデオパルス漏れがローノイズ増幅器Ａ２に達するのを阻止する。帰還信号は、例えば２０ｄＢの利得を有するＲＦ増幅器Ａ２で増幅される。増幅された信号は二重平衡ミクサＭ１に送給される。
このミクサのための局部発振器は第２のＶＣＯのＯ２に由来する。この発振器は、Ｏ１と例えば７００ＭＨｚだけオフセットされている。すなわち、例えば２．２０〜２．４５ＧＨｚで同調する。例えば７００ＭＨｚを中心とするＩＦ出力を維持するためにＯ１と同期して同調する。Ｏ２は、Ｏ１とともに例えば０．５ＭＨｚ単位でステップ化されている。その同調電圧もタイミング回路で生成される。ＩＦ信号は、例えば７００ＭＨｚを中心とする帯域フィルタＦ４でろ波され、例えば４００ＭＨｚの帯域幅を有する。その通過帯域は例えば５００〜９００ＭＨｚである。この帯域幅は、距離分解能を保持するための必要な高速な立上り、短いパルス品質を維持するために選択されたものである。ろ波されたＴＦ信号はその後、可変利得ＩＦ増幅器Ａ３で増幅される。その利得制御は、最大利得が例えば０Ｖで生起する、例えば０〜５Ｖのアナログ信号である。利得制御は、プロセッサによって行われ、ターゲット距離情報から導かれる。すなわち、距離ゲート遅延が増加するにつれて、ＩＦ利得も増大する。これにより、レーダ感度時間制御（ＳＴＣ）が行われ、遠い距離のターゲットがより弱い帰還を生じることが補償される。ＩＦ増幅器の利得は例えば約１５〜６５ｄＢの間で変化し得る。例えば４〜１５ｍの距離の変化による帰還の変化は、一定のレーダ断面のターゲットについて、例えば２３ｄＢである。例えば３〜１５ｍにわたる変化は例えば２８ｄＢである。従って、例えば５０ｄＢの距離は、広範な校正距離を含むために十分なマージンを有しており、所要の距離を得るうえでの限定要因とはならない。このマージンは、コスト低減が実現できれば、下げることができよう。
ＩＦパルス信号は高速検波器Ｄ１で検波される。この電流器は、逆方向ダイオードを使用しており、検波器、低域フィルタおよび整合パッドの組合せである。検波器アセンブリは、パルスエンベロープからはるかに低いＩＦ搬送波を減衰するために、例えば３００〜５００ＭＨｚの間の周波数でカットオフする。パルスエンベロープはその後ビデオ増幅器Ａ４で増幅される。ビデオ増幅器は、一般に数十ミリボルト（例えば４０〜５０ｍＶ）のピーク値を有する検出ビデオ信号を、例えば４または５Ｖにまで引き上げるために例えば４０ｄＢの利得を持っている。これらのパルスは次に非同期サンプル・ホールド回路で伸長され、パルス幅を例えば１０ナノ秒から約５０マイクロ秒に拡大される。パルスの約１５マイクロ秒の時点で、ディジタイザ（アナログ−ディジタルコンバータ）がそのレベルを読み取り、信号振幅のディジタル表現を生成する。その出力は、シールドケーブルの使用を容易にする同軸コネクタであり、それにより、外来ピックアップおよびノイズが測定に影響を及ぼすのを防止する。
〔試験点〕回路がワンピースアセンブリに集積された後、回路を監視し故障修理するために、試験点を示し、含めるべきである。コネクタが外され、構成要素が印刷伝送線によって接続されると、故障修理はほとんど不可能である。試験点は、回路の戦略的地点に配置された方向性結合器から導かれる。第１の地点ＴＰ１はＯ１の出力に置かれる。これは、変調を受ける以前のベース発振器ＣＷ信号の観測を可能にする。そうした観測によって、各ステップの周波数、パワーレベルおよびＴｘ信号の安定度の計測が可能になる。第２の試験点ＴＰ２はＴｘ出力増幅器の後に置かれる。この場所は、変調タイミング、送信信号波形、出力ピークパワーおよびパルス幅の観測が可能である。第３の試験点ＴＰ３はＴ／Ｒスイッチの出力にある。この試験点で信号が観測できるのは、ターゲットがレーダとごく近い場合だけである。しかし、他の距離の校正を可能にするベースライン距離ゲートの正確なタイミング基準としての役割を果たすことになる。また、不一致のものおよびクラッタに近い全部の反射信号の観測が行える。第４の試験点ＴＰ４は局部発振器の出力にある。この試験点は、ミクサの出力レベルとともに、線形性およびＯ１へのトラッキングの確認のためにＯ２の出力の観測を可能にする。第５の試験点ＴＰ５はＩＦ増幅器の出力に置かれる。この場所は、受信器の線形性能を確かめるためにミクサの変換損およびＩＦ増幅器の利得に関する情報を提供する。各素子の挿入損を最小限にするために試験点結合器には例えば１５ｄＢといった値が選択される。
〔機械部分〕好ましいマイクロ波アセンブリの概略を図１１に示す。パッケージ全体は、好ましくは、例えば８×８インチの大きさのフットプリントに納められ、高さは例えば１インチ未満である。アンテナポートはＳＭＡ雌形コネクタで、アンテナ入力とケーブル接続されるのが好ましい。しかし、最終アセンブリでアンテナをＲＦユニットに盲嵌めさせることが極めて望ましい。変調信号およびＴ／Ｒ信号が入力される高速検波器は好ましくはＳＭＣのような同軸形である。５個の試験ポートはＳＭＡ雌形が好ましい。ＴｘおよびＬＯ同調制御ならびにＩＦ利得制御を含む低周波入力は、多ピンコネクタに統合されることが好ましい。電源用ＤＣ入力用に第２の多ピンコネクタが使用される。
〔要約〕上述の好ましい仕様の要約を以下の表に示す。

本発明の可搬型実施態様の好ましいケーシングを図１２〜１５に例示する。構成部品は、送信器／受信器、ＲＦモジュール１０８、アンテナ１０７、ディスプレイ制御ボード１１１、ＣＰＵおよび論理制御ボード１０９、ディスプレイパネル１１２、ねじ１３０、１３１、１３２、１３３、入出力コネクタ１１０、トリガスイッチアセンブリ１２５、トリガスイッチ、スイッチフレーム、インタフェースコネクタ１２０、ディスプレイ窓１１３、グリップバイブレータ１１６、単二形電池１１９、インタフェースコネクタカバー１０５、電源カバー１０４、ディスプレイベゼル１０３、ケース１０２、リアグリップ１１８、フロントベゼル１０１、インジケータＬＥＤ１１５およびセラミックブザー１１４を含む。
本発明は、以下を限定することなく含む小火器その他の武器を検出するために特に有用である。すなわち、２２口径リボルバー、３８口径リボルバー、３５７口径リボルバー、２２口径短銃身ライフル、３８０自動ピストル、９ｍｍ自動ピストル、２２口径自動ピストルおよびパイプ爆弾その他のボンベ。本発明は、そうした武器と、ベルトのバックル、ブレスレット、腕時計、テープレコーダ、清涼飲料缶、硬貨、電卓、口紅、キャンペーンボタン、セルラー携帯電話、キーホルダー、鍵などを限定することなく含む雑多な小物とを識別することができる。また、本発明は、様々な衣類の下、または、（限定するものではないが）、財布、ベルト（前部、側部、背部）、ショルダーホルスター、スラックスの下のアンクルホルスター、書類カバン、（レザーコート、オーバコート、ウインドブレーカ、ポロシャツを含む）上着の中に入れた武器を検出することも可能である。
以下の実施例は本発明の試験である。
図１６は人工ニューラルネットの試験のグラフを、図１７はその試験の未加工データを示す。本発明に従ったシステムから得られたデータのうち、試験された５種類の武器（９ｍｍ自動ピストル、３８０自動ピストル、３８口径リボルバー、３５７口径リボルバーおよび２２口径スターター用ピストル）を示している。１９のグラフのそれぞれは、２．２ＧＨｚで２５０ＭＨｚの帯域幅に及ぶ５０ポイントを平均化したものである。グラフの左側には０から１までの範囲の数字がある。武器が存在する場合、１がターゲット数である。武器が存在しない場合、０がターゲット数である。実際の動作の場合、結果が０．８より大きいと、武器検出器は赤色灯を点灯させ、武器が存在することを示す。結果が０．２未満の場合、武器検出器は緑色灯を点灯させ、武器が存在しないことを示す。０．２から０．８の間の結果は、黄色灯を点灯させ、被疑者を回転させながら（可能性のある武器に関するより良好な分解能が得られる）、再試験を行うように指示する。白地の棒はターゲット出力を表す。黒い捧は実際の出力を表す。最初の３回の試験は９ｍｍ自動ピストルが関与する。第１の試験は９ｍｍ自動ピストルが男性の腕の下にあったものである。第２の試験は９ｍｍ自動ピストルが男性の体側のホルスターの胴に入っていた場合である。第３の試験は９ｍｍ自動ピストルをベルトの背中側に入れていた男性の例である。第４の試験は３８０口径自動ピストルをベルトの正面側に入れていた男性のものである。第５の試験は３８０自動ピストルをベルトの側部に入れた、被疑者が腕を上げた状態である。第６の試験は３８０自動ピストルをベルトの背中側に入れた男性のものである。第７の試験は３８口径リボルバーをベルトの側部に入れた、被疑者が腕を下げた状態である。第８の試験は３８口径リボルバーをベルトの背中側に入れていた男性の例である。第９の試験はクラッタを生じやすい環境で（大型のウエスタン風ベルトバックル、被疑者のポケットに大きなキーホルダー、被疑者のベルトに電卓、シャツの前ポケットに電卓、被疑者のポケットに大量の硬貨を入れた）、９ｍｍ自動ピストルをベルトの正面側に入れていた被疑者のものである。第１０の試験は同様にクラッタ化環境において９ｍｍ自動ピストルを左側に入れ、腕を下げた状態の男性のものである。第１１の試験はクラッタ化環境において９ｍｍ自動ピストルをベルトの背中側に入れていた男性の例である。第１２の試験は同種のクラッタ化環境にして、被疑者の体側のホルスターに３５７口径ピストルを入れ、腕を上げた状態のものである。第１３の試験は同種のクラッタ化環境において３５７口径ピストルをベルトの背中側に入れていた男性の例である。第１４の試験は同種のクラッタ化環境において３８口径ピストルを体側のホルスターに入れた例である。第１５の試験は同種のクラッタ化環境において３８口径リボルバーを男性の腕の下に入れていた例である。第１６の試験はクラッタ化環境において３８口径リボルバーをベルトの側部に入れていた男性の例である。第１７の試験はクラッタ化環境において３８口径リホルバーを被疑者のベルトの背中側に入れた例である。第１８の試験はクラッタ化環境において２２口径スターター用ピストル（記録中ではＳＰと表記）をベルトの前面に入れた例である。第１９の試験はクラッタ化環境においてスターター用ピストルをベルトの背中側に入れた例である。全部の場合において、訓練されたニューラルネットはピストルの存在をうまく検出できた。
図１８は、腕の下に武器を持った男性と同一の男性が武器を持たない場合におけるスペクトル差異および正規化差異を示す。実線は武器が存在する場合の波形の差異を表し、点線は武器が存在する場合の正規化差異を示す。２〜３ＧＨｚレンジにおける高い分解能が重要である。これは、約３ＧＨｚで武器からの帰還のリンキングにもとづいて発明人らが発見した標準的な現象を表現している。これは試験される武器に関わらず常に繰り返される。また、２ＧＨｚでの波形の０．００２Ｖの差異にも留意されたい。これは武器の正面側であり、この場合では９ｍｍ自動ピストルであった。
図１９も同様に、ベルトの背中側に銃を入れて武器を持った男性と武器を持たない場合におけるスペクトル差異および正規化差異を示す。実線は武器が存在する場合の差異を表し、点線は武器が存在する場合の正規化差異を示す。１．５ＧＨｚ時に差異は約０．００２５Ｖであり、３ＧＨｚ時には約０．００１５Ｖである。この場合、波形は約１．５ＧＨｚ時および３ＧＨｚ時の両方において増加した分解能の同一の現象を示す。これらの差異は、ニューラルネットのパターン認識プログラムによって容易に識別可能である。
図２１の試験は、男性の体側にある３８口径リボルバーを使用した。点線は武器を持たない状態での男性からの帰還を示す。太い点線は武器を持たない男性の５０回の計算の平均である。実線は武器を持った男性からの波形である。最も太い実線（全部の実線のほぼ中央に位置する）は武器を持った男性の全部の計算の平均である。波形の差異は平均１．４７５Ｖを超える。
図２１は、男性（点線）および銃を持った男性（実線）による５０回の計算の平均である。銃は９ｍｍ自動ピストルであった。やはり差異は著しい（ほとんどの計算約５〜１０Ｖ）。
本発明を上記の好ましい実施態様の特定の引用によって詳述したが、他の実施態様も同様の結果を達成し得る。本発明の変更および修正は当業者にとって明らかであり、添付請求の範囲においてそれらの修正および変更の全部を含めるつもりである。上記に引用したすべての参考文献、明細書、特許および刊行物の開示全体は、引用によって本書と一体となる。

Claims (47)

1. 武器検出装置であって、
   武器の自己共振周波数の集合の周波数の出力を発生する送信器と、
   武器を持っている可能性がある場所に向けて前記送信器出力を指向させ、バックスキャッタ信号を収集するアンテナと、
   前記バックスキャッタ信号を受信し、自己共振周波数のレンジについて動作する受信器と、
   前記バックスキャッタ信号における複数の自己共振周波数の存在を検出する信号プロセッサと、を含むことを特徴とする武器検出装置。
2. バックスキャッタ信号を正規化するために測距計をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
3. 前記送信器が約１ＧＨｚから約１０ＧＨｚの間の周波数の出力を発生することを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
4. 前記受信器の時間分解能が約１０ナノ秒未満であることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
5. 前記受信器の最小信号検出能力が約１ｍＶ未満であることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
6. 前記信号プロセッサが人体に武器が存在するかどうか予測を行うことを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
7. 前記予測の確度が約７５％以上であることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
8. 前記予測の確度が約９５％以上であることを特徴とする請求項７記載の武器検出装置。
9. 前記予測の確度が約９８％以上であることを特徴とする請求項８記載の武器検出装置。
10. 前記検出装置が可搬型およびハンドヘルド型であることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
11. 武器が約２０ヤードまでの距離で検出されることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
12. 武器が約１５ヤードまでの距離で検出されることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
13. 武器が少なくとも４ヤードの距離で検出されることを特徴とする請求項１２記載の武器検出装置。
14. 前記信号プロセッサがニューラルネットワークを含むことを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
15. 前記ニューラルネットワークが、現場使用に先立って、武器からのバックスキャッタ信号を認識するように訓練されることを特徴とする請求項１４記載
    の武器検出装置。
16. 前記検出装置が送信器出力の約１秒以内に結果を付与することを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
17. 武器の有無のインジケータをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
18. 前記インジケータが、可聴信号、消音信号、触知信号、視覚信号、機械信号および表示メッセージより成る一群から選択される手段を含むことを特徴とする請求項１７記載の武器検出装置。
19. 前記検出装置が出入口の内部に設置されることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
20. 武器を検出した時に、前記出入口に防御を付与することを特徴とする請求項１９記載の武器検出装置。
21. 武器を検出した時に、カメラを作動させ写真を撮影させる手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
22. ピストル、ライフル、ショットガンおよびパイプ爆弾より成る一群から選択される武器を検出するために有効であることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
23. ベルトのバックル、ブレスレット、腕時計、テープレコーダ、清涼飲料缶、硬貨、電卓、口紅ケース、電卓、キャンペーンボタン、セルラー携帯電話、キーホルダーおよび鍵より成る一群から選択される物体と、武器とを区別するために有効であることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
24. 財布、ベルト、ホルスター、ズボン、書類カバン、コートおよびシャツより成る一群から選択される衣類または小物の下または中にある物体を検出するために有効であることを特徴とする請求項１記載の武器検出装置。
25. 武器を検出する方法であって、
    武器の自己共振周波数の集合の周波数の出力を送信する工程と、
    武器を有する可能性がある場所に向けて送信器出力を指向させ、バックスキャッタ信号を収集する工程と、
    バックスキャッタ信号を受信し、自己共振周波数の範囲について動作する工程と、
    バックスキャッタ信号における複数の自己共振周波数の存在を検出する工程と、
    を含むことを特徴とする武器検出方法。
26. バックスキャッタ信号を正規化する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
27. 周波数の出力を発生する工程が約１ＧＨｚから約１０ＧＨｚの間の周波数の出力を発生することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
28. バックスキャッタ信号を受信する工程が約１０ナノ秒未満の時間分解能を含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
29. バックスキャッタ信号における複数の自己共振周波数の存在を検出する工程が、人体に武器が存在するかどうかを予測することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
30. 予測を行う工程が約７５％以上の確度であることを特徴とする請求項２９記載の方法。
31. 予測を行う工程が約９５％以上の確度であることを特徴とする請求項３０記載の方法。
32. 予測を行う工程が約９８％以上の確度であることを特徴とする請求項３１記載の方法。
33. 全部の工程を可搬型およびハンドヘルド型環境において実行することを特徴とする請求項２５記載の方法。
34. 約２０ヤードまでの距離で武器を検出することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
35. 約１５ヤードまでの距離で武器を検出することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
36. 少なくとも３ヤードの距離で武器を検出することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
37. 検出する工程がニューラルネットワークを利用することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
38. 現場使用に先立って武器からのバックスキャッタ信号を認識するようにニューラルネットワークを訓練する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３７記載の方法。
39. 検出する工程が送信器出力の約１秒以内に結果を付与することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
40. 武器の有無を指示する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
41. 指示する工程が、可聴信号、消音信号、触知信号、視覚信号、機械信号および表示メッセージより成る一群から選択される信号を付与することを含むことを特徴とする請求項４０記載の方法。
42. 検出する工程が出入口の内部で検出することを特徴とする請求項２５記載の方法。
43. 武器を検出した時に出入口に防御を作動させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４２記載の方法。
44. 武器を検出した時にカメラを作動させ写真を撮影させる手段をさらに含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
45. 検出する工程が、ピストル、ライフル、ショットガンおよびパイプ爆弾より成る一群から選択される武器を検出することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
46. 検出する工程が、ベルトのバックル、ブレスレット、腕時計、テープレコーダ、清涼飲料缶、硬貨、電卓、口紅ケース、電卓、キャンペーンボタン、セルラー携帯電話、キーホルダーおよび鍵より成る一群から選択される物体と、武器とを区別することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
47. 検出する工程が、財布、ベルト、ホルスター、ズボン、書類カバン、コートおよびシャツより成る一群から選択される衣類または小物の下または中にある物体を検出することを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。

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