JP5134009B2 - Ｃｂｒｎｅセンサーのためのシステムインテグレーションモジュール - Google Patents

Description

本発明は害して、化学、生物、放射線、原子力、および爆発物（ＣＢＲＮＥ）物質を含む危険物を識別するためのセンサーシステムに関し、およびより詳細には、モジュール設計およびネットワーク通信能力のある、センサーインターフェースシステムに関する。

現在の技術は、周辺機器としてセンサーを構成するＤＢ９およびＵＳＢポートなど専用の接続を通して、アナログセンサーの専用のコンピュータへのコンピュータ接続性を提供する。他の装置は、センサーと専用のコンピュータ接続に加えて、別の機能およびハードウェアとしての較正を提供する。これらのセンサーに関連する個別の装置は、センサーの独立する現場配置ができるようにする自動較正および機能支援がネットワーク要素に分配されない。国際的なテロ行為の出現により、分配されたセンサーネットワーク全域に展開されることの可能な、独立するネットワーク要素が提供されるセンサーシステムが、強く必要とされる。

また、現在の化学、生物、放射線、原子力、および爆発物（ＣＢＲＮＥ）物質検出に展開されるセンサーシステムは、アナログセンサーの非常に正確な較正能力を有していない。スペクトル解析ソフトウェアの使用を通した、特定の化学物質、生物、放射線物質、原子力、および爆発物の検出、識別、および定量化を提供するＣＢＲＮＥセンサーシステムの必要の増大で、センサー配列の非常に正確な較正および同期化が必要とされる。

従って、上記の先行技術の問題を克服する必要がある。

本発明の実施例により、センサーインターフェースシステムおよびセンサーインテグレーションモジュール（ＳＩＭ）は、遠隔プロセッサで解析するスペクトルデータを提供するため、分散型データネットワーク上の一つ以上のセンサーを配備する、効果的なシステムおよび統合されたモジュールを提供する。ＳＩＭは一つ以上の型のセンサーにモジュールインターフェースを提供する。

本発明の実施例により、センサーインテグレーションモジュール（ＳＩＭ）は、アナログまたはデジタル検出器で特定の危険物を識別するよう設計されるセンサーシステムの機能を支援する。ＳＩＭは分散型ワーク・アーキテクチャを可能にするため、多重センサーをそれぞれのセンサーおよび通信能力の独立するアドレッシングで、系統的配列に結合する能力を提供する。ＳＩＭは、スペクトルデータを遠隔マルチチャンネル解析器に通過させる、またはそれぞれのセンサーオーバータイムからのスペクトルデータを蓄積して、それぞれのセンサーデータまたは取り込まれたデータからのセンサー群の合成のヒストグラムを作成し、およびスペクトルデータを解析システムに転送する能力を提供する。ＳＩＭによって支援される一つ以上の検出器の較正および同期化の支援は、自動増幅制御装置を通して自動較正および較正の維持を提供する。このシステムはまた、自動化された較正検証能力も提供する。アナログおよびデジタルセンサーインターフェースは、メインのＳＩＭプロセッサボードに接続されることが可能なドーターボードに取り付けられる。これによって、メインＳＩＭプロセッサボードに影響を与えずに、アナログまたはデジタルインターフェースの迅速な変更ができるようになる。

一実施例によるセンサーインテグレーションモジュール（ＳＩＭ）は、をそれぞれの検出器要素の独立するＴＣＰ／ＩＰアドレス、配列のため信号処理、および検出器それぞれとセンサー配列を分散型ネットワーク上のネットワーク要素として設立する通信能力を提供する、モジュールセンサーインターフェースユニットを使用する配列に、多重センサーを効果的に統合することが可能になる。分散型ネットワークはインターネットなどの広域ネットワークを含むことが可能である。ＳＩＭは、センサー較正方法、アナログドリフトを除外する自動増幅制御などの支援機能を提供し、および自動較正検証処理は、センサーが物質識別に使用されるデータを提供するため使用されるときに重要な課題となる。配備されたセンサー配列の自動較正および支援機能は、独立する現場配置を可能にする。

本発明の一実施例により、 多種多様なアナログおよびデジタルセンサーが現場配置の物質検出および識別システムを支援するネットワーク要素として展開されることが可能になる。さらに、実施例は、モジュールインターフェースをいずれの民生利用または私用のセンサーをセンサーインターフェース設計への影響を最小限にできるよう、特定のセンサーインターフェースのドーターボードを使用するセンサーインテグレーションモジュールのための、モジュールアーキテクチャおよび設計を提供する。

センサーインターフェースシステムおよびセンサーインテグレーションモジュールの一例の機能的なコンポーネントを示す、簡単な機能ブロック図である。 ドーターボード上のアナログおよびデジタルコンポーネントのあるセンサーインテグレーションモジュール（ＳＩＭ）の一例の斜視図である。 図１のセンサーインターフェースシステムおよびセンサーインテグレーションモジュールとともに使用するためのＦＰＧＡおよび組込プロセッサの一例の簡単な略図である。 ＳＩＭコントロールカードデジタル回路およびコネクタの簡単な略図である。 多重ＦＰＧＡおよびドーターボードのあるＳＩＭカード冗長の一例の簡単な略図である。 ＳＩＭアーキテクチャの一例の簡単な略図である。 図１のセンサーインターフェースシステムおよびセンサーインテグレーションモジュールとともに使用する自動増幅制御回路の一例の簡単な略図である。 分散型センサーネットワーク構築に配備されるセンサーインテグレーションモジュールの一例を示す、機能ブロック図である。

本明細書が本発明を新奇のものとみなす特徴を定める特許請求の範囲を含むと同時に、本発明は、参照数字が繰越される図面と併せて追随する説明を考慮することにより、より良く理解されると考えられる。開示される実施例は本発明の例にすぎず、様々な形に体化されることが可能であることが理解されるものとする。従って、本文中に開示される明細書の機能的な詳細は、制限されるものではなく特許請求の範囲に基づくものとして、および事実上いずれの適切な詳細の構造で本発明を様々に使用するため、通常の同業者の指導の基準を代表するものとして表される。さらに、本文中で使用される用語および表現は制限を意図するものではなく、本発明のより理解しやすい説明を提供するためのものである。

本発明は一実施例によって、システムおよび独立するセンサーセンサー配列の支援方法、ネットワーク接続性、および化学、生物、放射線、原子力、および爆発物（ＣＢＲＮＥ）物質識別に使用される現場適用に配備されるときの、アナログおよびデジタルセンサーのために必要とされる重大な機能、を提供することにより、先行技術の問題を克服する。

ここで本発明の実施例による、スペクトル解析のためのデジタルネットワークに接続される模範的なセンサーインテグレーションモジュールが説明される。

模範的なＳＩＭは図１および２に示される。センサーインテグレーションモジュール（ＳＩＭ）の機能は、検出器（１０１）にモジュールインターフェースを提供（１０２）、かつ検出器からの生信号を処理（１０３）、および検出器のための支援機能の提供（１０６）、および較正監視の提供（１０６）とデジタル較正方法の提供（１０４）、およびネットワークを通して解析のための遠隔サーバーに処理された検出データを送信（１０８）するため、それぞれの検出器とＳＩＭの独立するＴＣＰ／ＩＰアドレスの提供とネットワーク接続性の提供（１０７）である。

図８に示されるような模範的なＳＩＭ、センサー、およびデジタルネットワークシステムは、著しく改良された性能、および現存する検出器構成を通した較正の配備を提供する。

図８は、センサー（８０５）とセンサーインターフェース（８０１）が接続されたセンサーインテグレーションモジュール、信号プロセッサと中央プロセッサ（８０３）、デジタル通信（８０４）、および電源供給（８０６）の例を示す。デジタルネットワーク放射線検出および識別システムの模範的な実施例の発明的特徴および利点は、下記に示される。しかし、読者は放射線およびセンサー技術の理解があるものと仮定する。

図８を参照に、模範的なセンサー付きＳＩＭによって、アナログを含む分散型センサーネットワークへの接続が可能になる。センサー（８０５）は、データ収集システム（８１０）およびセンサーインテグレーションモジュール（８０７）に接続的に連結される。センサーはそれぞれ、ネットワークのセンサーを識別するため、独立するネットワークアドレスを指定される。

図８を参照して、この例のデータ収集システム（８１０）は、ケーブル、ワイヤレス通信リンク、かつ／また他の通信リンク（８１６）を経由してそれぞれのネットワークセンサー装置（８０５）に接続的に連結される。データ収集システム（８１０）は、センサーユニット（８０５）からの信号を収集するデータ通信インターフェースのある情報処理システムを含む。この例では収集された信号は、放射線を検出したセンサー装置それぞれからの詳細なスペクトルデータを表す。

データ収集システム（８１０）は、ローカルコントローラーおよびモニターシステム（８４０）に接続的に連結する。ローカルシステム（８４０）は、コンピュータ、メモリ、ストレージ、およびモニターのディスプレイおよびキーボードなどのユーザーインターフェース、または他のユーザー入力／出力装置を含む、情報処理システムから構成される。この例では、ローカルシステムはまた、マルチチャンネル解析器（８４２）およびスペクトル解析器（８４３）も含む。

マルチチャンネル解析器（ＭＣＡ）（８４２）は、多くの単一のチャンネル解析器（ＳＣＡ）から成る装置から構成される。単一チャンネル解析器は、独立するセンサー（８０５）または他のセンサー群からのスペクトルデータを詮索する。スペクトル画像またはスペクトルヒストグラムは蓄積される。

スペクトルデータは、存在するターゲットとなる化学、生物、放射線、または爆発物（ＣＢＲＮＥ）物質を識別するスペクトル解析システム（８４３）によって使用される。情報処理システムによって実行される機能の一つは、一つ以上のターゲット材を識別するため、スペクトル解析器（８４３）によって実行される、スペクトル解析である。ターゲット材の検出および識別に対し、スペクトル解析器（８４３）は、存在する物質の一つ以上のスペクトル画像を、既知の物質データベース（８５０）に保存される一つ以上のスペクトル画像によって表される既知の物質と比較する。ターゲット材の複数の変化形を取り込むことにより、存在ターゲット材の一つ以上のスペクトル画像と比較されることが可能な多数の画像がある。既知のデータベース（８５０）は、識別されるアイソトープそれぞれの一つ以上のスペクトル画像を保持する。これらの複数のスペクトル画像は、獲得の様々なレベルのスペクトルデータを表すので、ターゲット材は一つ以上のセンサーから利用可能な様々な量のスペクトルデータを使用して、比較および識別されることが可能である。センサーから獲得されたデータが少量（または大量）だとしても、スペクトル解析システム（８４３）は、センサーからの獲得画像を識別されるターゲット材それぞれの一つ以上のスペクトル画像と比較する。これは、識別されるそれぞれの危険性のあるターゲット材スペクトル画像データに、センサーから獲得されたスペクトル画像データの適合の信頼性および有効性を著しく強化する。一つ以上のターゲット材が、センサーにより検出されるスペクトルデータに存在すると決定されると、情報処理システムは、検査中危険性のある物質、品物かつ／また製品に対するターゲット材混合と比較することが可能である。

実施例によるスペクトル解析システム（８４３）は、収集されたデータを解析し、および存在するアイソトープを識別する、情報処理システムおよびソフトウェアを含む。

模範的なスペクトル解析ソフトウェアシステムは、識別アイソトープの多重確認を提供する一つ以上の方法から成る。一つ以上のアイソトープが存在する場合は、システムは存在アイソトープそれぞれの比率を識別する。コンテナ内容物検証システムの実施例による、スペクトル解析ソフトウェアなどのスペクトル解析に使用されることが可能である方法の例は、１）米国特許番号６，８４７，７３１に記述されるマージン設定法、および、参照によって本文に組み込まれる全体的な指導である、２）米国残的特許申請番号６０/７５９，３３１に記述されるＬＩＮＳＣＡＮ方法（スペクトル法の線形解析）、出願日２００６年１月１７日、発明者Ｄａｖｉｄ Ｌ. Ｆｒａｎｋによる“放射線スペクトル、および、可能な場合は中性子およびアルファ発生からの存在成分の決定方法”、を含む

中央管理位置からなどシステムを遠隔的に操作することにより、非常に多くの場所が限られた管理職員によって安全に監視されることが可能である。多くの異なる適用は、センサーを使用可能にするネットワークから恩恵を受けることが可能であることが、明らかである。例として、遠隔監視システムと通信するセンサーユニットで使用可能なフォークリフトトラック・ネットワークは、港湾、鉄道、およびインターモーダル・ステーションで、および船、飛行機、トラック、倉庫、および他の運搬環境で、および町、道路、輸送、地下鉄、および本検討の観点で一般の同業者によって理解されるべきものとして、ＣＢＲＮＥ物質を監視およびＣＢＲＮＥ物質を識別する必要のあるそのような他の場所で、などの多数の適用のためのＣＢＲＮＥ検出および識別を可能にする。このネットワークは、現地でも遠隔地でも監視する監視能力、および顕著な商業的利点を提供する、そのような監視システムの配備および稼業コストを著しく削減することが可能になる。

本発明の好適な実施例は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実現可能である。本発明の好適な実施例によるシステムは、コンピュータシステムの集中型スタイルで、または異なる要素が複数の相互接続コンピュータシステムにわたって広がる分散型スタイルで、実現可能である。いずれの種のコンピュータシステム―または本文中に記述される方法を実行するのに適する他の装置―が適合される。ハードウェアとソフトウェアの典型的な組み合わせは、ロードされ実行されるとき、本文中に記述される方法を実行するようにコンピュータシステムを制御するコンピュータプログラムで、一般目的のコンピュータシステムであることが可能である。

本発明による実施例はまた、本文中に記述される方法の実行が可能なすべての特徴から構成され、および―コンピュータシステムに取り込まれたとき―これらの方法を実行することのできる、コンピュータプログラム製品に組み込まれることも可能である。コンピュータプログラム手段、または本文中のコンピュータプログラムは、直接またはａ）他の言語、コード、または表記法に変換、ｂ）異なる物質形状に再生産、のいずれかまたは両方の後、情報処理能力を有するシステムに特定の機能を生じさせるよう意図される一連のインストラクションの、いずれの言語、コードまたは表記法でのいずれの表現を意味する。

コンピュータシステムはそれぞれ、一つ以上のコンピュータ、および、コンピュータにデータ、インストラクション、メッセージまたはメッセージパケット、およびコンピュータ可読媒体からの他のコンピュータ可読情報を読み取らせる、少なくとも一つのコンピュータ可読媒体を含みうる。コンピュータ可読媒体は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ディスクドライブメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、および他の永久記憶媒体などの非揮発性メモリを含みうる。加えて、コンピュータ可読媒体は例として、ＲＡＭなどのような揮発性記憶媒体、バッファー、キャッシュメモリ、およびネットワーク回路を含みうる。さらに、コンピュータ可読媒体は、そのようなコンピュータ可読情報をコンピュータに読み取らせる、ワイヤーネットワークまたはワイヤレスネットワークを含むネットワークリンクかつ／またネットワークインターフェースなどの一過性状媒体でコンピュータ可読情報を構成しうる。

他の実施例では、ＳＩＭはＣＢＲＮＥセンサーに較正、同期化、およびＳＩＭなどの支援機能、およびセンサー健全性診断を提供する。

一つ以上のアナログ／デジタル検出器にわたって較正された信号を維持する能力は、物質存在の検出および識別のスペクトル解析ソフトウェアに正確なセンサーデータを提供するため必要とされる。

一連の多重のアナログ／デジタルセンサーの較正は、時間のかかる工程である。センサーが配備された後の、再較正する能力は高価であり、かつ広大なエンジニアリングサポートが必要になりうる。自動較正方法を使用する能力は、より効果的で有効なセンサーシステムを提供する。長期間の較正を維持し、およびアナログ信号ドリフトを排除する能力は、センサーが提供する正確な情報を確実にする。さらに、自動センサーテスト能力の一部としてセンサー較正の正確性をテストする能力は、自動較正ツールを使用するための較正の検証および決定を提供する。ＳＩＭはまた、いずれの民生利用または私用のセンサーに最小限の影響で取り組むことが可能であるセンサーインターフェースを提供する。

例として、自動較正方法は放射線センサーを支援するため使用される。これは、アイソトープ識別で使用されるデータを取り込むために使用される、ガンマ線シンチレーション検出器などセンサーの、意味のある較正を可能にするチェックソースの使用を通して遂行される。以下の例は二つのソースを使用し、一つは低エネルギーソースに対する較正であり、および第二は高エネルギーソースに対する較正である。ハードウェア較正は、配列内の検出器それぞれのため完了および文書化される。スペクトルデータを収集するソフトウェアデバイスはまた、非常に正確な較正微調整するため、二次較正の実行も可能である。

以下は、自動センサーハードウェア較正の例として提案される。わずかなマイクロキュリー（μＣｉ）のアメリシウム‐２４１（Ａｍ−２４１）など低ソースは、検出器プリアンプ増幅を設定するため、および低識別閾値を設立するために使用されることが可能である。Ａｍ−２４１はアルファとガンマ両方の放射線（アルファ放射線はＡｍＢｅ“化学”中性子ソースで活用される）を発するが、ここでは低エネルギーまたは“ソフト”ガンマ線に注目する。Ａｍ−２４１は、崩壊可能性３６％の５９．５ｋｅＶガンマ線、および崩壊可能性４３％の１４ｋｅＶガンマ線を産出し、後者はもしあったとしても非常にわずかしか検出器筺体を貫通できないほどとても弱い。セシウム‐１３７（Ｃｓ−１３７）などのわずかなマイクロキュリーのソースの例は、高ガンマエネルギーで正しい検出器操作を検証するため使用される。Ｃｓ−１３７は（事実上破壊生成物Ｂａ−１３７ｍ）、崩壊可能性９０％の６６２ｋｅＶ（０．６６２ＭｅＶ）ガンマ線を放出する。プロセッサはセンサー装置の増幅を制御する。増幅は、特定の較正許容範囲内のそれぞれの検出器からの放射線検出信号を設置するためソフトウェアプログラムを通して調節される。

Ａｍ−２４１およびＣｓ−１３７チェックソースを使用すると、システムソフトウェアプログラムは、Ａｍ−２４１ガンマ線がそれぞれのソースに既定の特定のスペクトル特徴に適合するよう較正されるように、デジタルプリアンプ増幅を調節する。

他の例では、自動増幅制御は位相ロックループ（ＰＬＬ）の使用を通して遂行される。ＰＬＬは、発生信号を参照信号との関係で固定された位相に維持する閉ループフィードバックコントロールシステムである（図７）。統合された回路は、一秒につきわずかなサイクルから数ギガヘルツの信号周波数で、完全な位相ループを保持する。アナログセンサーの電気回路でのＰＬＬの使用は、アナログ信号ドリフトを制限する。較正にロックされたセンサー信号を有する必要は、センサーデータを特定の化学、生物、放射線、原子力、または爆発の物質を識別するために使用するこれらのシステムには重要である。パターン認識システムは、センサーデータと比較するため既知の物質のスペクトル特徴を利用する。センサーデータが正しく較正されない場合、および較正が持続されない場合は、パターン認識システムが妥協されることが可能である。図７は放射線検出器の支援に使用されるＰＬＬ回路の例を示す。

ＰＬＬは通常、位相検出器、ローパスフィルタ、および負のフィードバック構造に設置される電圧制御発振器で作られる。ＰＬＬの出力に合理的な多重の参照を測定させるため、フィードバックパスまたは参照パス、または両方に分割器がありうる。フィードバックパスの単純な数字分割カウンタをプログラム化可能なパルススワロー・カウンタに交換することにより、ＰＬＬ外の機能的複合参照周波数を得ることが可能である。

発振器は周期的な出力信号を生成する。初めに発振器は参照信号とほぼ同じ周波数であると仮定する。そして、発振器からの位相が参照のそれから遅れる場合、位相検出器は、発振器が速度上昇するよう制御電圧に電荷ポンプを引き起こす。同様に、位相が参照より早い場合、位相検出器は発振器が減速するよう制御電圧を変えるため電荷ポンプを引き起こす。ローパスフィルタは電荷ポンプからの急激な制御入力をならす。初めに発振器が参照周波数から離れうるため、実際の位相検出器は許容可能な入力のロックイン範囲を上昇できるよう、周波数にも応答する。

他の実施例では、自動較正検証は二つの方法を通して実行される。第一の方法は、検出器を含むシステム全体を試験する。第二の方法は、検出器を支援するアナログ回路を検証するため既定のセンサー出力信号を使用する部分的な試験である。

他の実施例では、自動較正は入ってくるスペクトルデータに対して設立された参照信号を解析することによって行われる。ソフトウェアの決定は、参照信号を適切なアラインメントにすることである。ソフトウェアは、参照信号の解析に基づいたヒストグラムのスペクトルデータを調整することが可能である。ソフトウェアはまた、デジタルポテンショメーターを通して検出器電圧を直接調節することが可能であり、および検出器に接続されるアナログインターフェースモジュールの調節を実行する能力を有する。

他の実施例では、センサーインテグレーションモジュール（ＳＩＭ）は、ドーターボードに含まれる相互交換できるセンサーインターフェースモジュールを有効にする。使用可能なセンサーは、化学、生物、放射線、原子力、および爆発物センサーであることが可能である。例として図６を参照する。

以下のＳＩＭの例は、相互交換可能なドーターボードに含まれるアナログセンサーインターフェースモジュールに基づく、放射線検出器にオープンインターフェースを提供する設計に基づいている。アナログ部分は検出器出力の増幅および形成に関与し、およびアナログパルスをデジタル信号に変換する。デジタル部分はデジタル信号を読み取り、入ってくるパルスのピークを検出し、および通信パス上のピークデータを、スペクトル解析を実行するプロセッサに送信する（図２）。

ＳＩＭは、アルテラ・ＣｙｃｌｏｎIIＦＰＧＡなどのプロセッサを使用する。ＮｉｏｓIIエンベッデッド・プロセッサがＣｙｃｌｏｎ ＦＰＧＡの内部に設置されることが可能である。Ｎｉｏｓプロセッサはイーサネットコントローラー、およびネットワークと通信させることができるＴＣＰ／ＩＰスタックを有することが可能である。

ＦＰＧＡとセンサープロセッサの単一のＦＰＧＡへの機能的結合は、複数の利点を有する。プロセッサとＦＰＧＡの間の通信オーバーヘッドは、この新しい設計で排除される。さらに、Ｎｉｏｓプロセッサはピーク検出と同じチップ上にあるので、Ｎｉｏｓはネットワーク帯域を最適化するため検出器ピークデータ送信を管理することが可能である。外部の高速ＳＲＡＭは、必要とされるメモリキャパシティを確実にし、およびセンサーの数の拡大支援を可能にするため、ＦＰＧＡと調和されることが可能である。Ｎｉｏｓエンベッデッド・プロセッサはまた、ユニットをフィールドで自動的にアップデートさせることができる、ＦＰＧＡの構築をネットワーク上で管理およびアップデートすることが可能である。デジタル・アナログ変換器はセルフテストのためシステムに組み込まれることが可能である。デジタル回路は、すべての電子機器が適切に動作していることを確実にする本体にテストパルスを送信するため、デジタル・アナログ変換器を使用する。

Ｃｙｃｌｏｎ ＦＰＧＡは汎用のＩ／Ｏインターフェースを通してアナログ回路にインターフェース接続されることが可能である。ＦＰＧＡのＩ／Ｏピンは、図４に示されるように、ＳＩＵ上の一連のコネクタに引き出されることが可能である。コネクタは、ＦＰＧＡが一度に２４個までの検出器をインターフェース接続できるよう、ピンを十分に支援することが可能である。

アナログまたはデジタル回路は、ドーターカードとしてＳＩＭにインターフェース接続できる別のサーキットボードとして設計される（図２）。アナログ回路を分離するとノイズを減らす助けとなり、およびデジタル回路により一般的にインターフェース接続ができるようになる。

デジタルハードウェアに汎用インターフェースを使用することにより、幅広い検出器がＳＩＭの再設計をせずにＳＩＭにインターフェース接続されることが可能である。アナログ・デジタル変換器は、新しい型のアナログ検出器が容易にＳＩＭにインターフェース接続されることができるよう、ドーターカード上に含まれる。新しい検出器または検出器の群には、ＳＩＭにインターフェース接続されるよう設計されるために、新しいアナログドーターカードのみが必要である。例として、６ ＮａＩおよび６ ＣＺＴ検出器を支援するドーターカードは、８ ＮａＩ および４ ＣＺＴ検出器を支援するドーターカードと同様に容易に接続されうる。ドーターカードは、ドーターカード全体がＮａＩセンサーだけまたはＣＺＴセンサーだけの専用となりうるよう、またはドーターカードがＮａＩとＣＺＴ両方の混合で設計されうるよう、設計に優れた柔軟性を与える。

新しい型の検出器（化学、生物、放射線、原子力、および爆発物）は、特注のアナログドーターボードを設計することにより、ＳＩＭにインターフェース接続される。ＳＩＭはこれらの新規検出器に適合するため再設計される必要はない。ＳＩＭの修正のみが可能なファームウェアアップデートでありうる。これは、この分野でのシステムを再適合、修理、または単に新規検出器を挿入、新規ドーターボードをプラグイン、およびＦＰＧＡファームウェアをアップデートするだけで新規検出器がアップグレードされるよう、再適合されることが可能になる。

設計は、冗長目的で平行に、別々に作動する複数のＦＰＧＡドーターボード構成を含むことが可能である。（図５）に示されるように、単一ＳＩＵはそれぞれが専用のドーターカードにインターフェース接続される、複数のＦＰＧＡを支援することが可能である。特定のＦＰＧＡまたはドーターカードが機能しなくなる場合、他のＦＰＧＡ−ドーターカードにシステムが正常に機能を続ける。それぞれのＦＰＧＡはまた、ポートの一つが機能しなくなる場合の二つのイーサネット（ＴＣＰ／ＩＰ）ポートに、インターフェース接続されることも可能である。

ＳＩＭはＮａＩ、ＣＺＴ、中性子検出器、および電源供給ボードと一緒にセンサーボックスに設置されるか、または独立型モジュールとして構成されることが可能である。コントロールボードのイーサネットポートは、内部ルーターに接続されることが可能である。センサーは、冗長のためネットワークに接続される二つ以上のイーサネットポートを有することが可能である。

他の実施例では、ＳＩＭはセンサー（複数可）を支援するため電源供給ユニットと結合される。電源供給は、センサー（複数可）電源入力にデジタル調節を可能にするため、ＳＩＭ通信リンクを通して遠隔的に制御される。

本発明の特定の実施例が開示されたが、本発明の精神および範囲を逸脱しない限り特定な実施例に変更がなされることが可能であることは、一般的な同業者に理解される。従って、本発明の範囲は特定の実施例に限定されるものではなく、およびいずれのおよびすべてのそのような適用、修正、および本発明の範囲内の実施例は添付の特許請求の範囲に含まれることを意図する。

１０１（ＣＢＲＮＥ）センサー
１０２モジュール式アナログまたはデジタルセンサーインターフェース
１０３信号プロセッサ
１０４較正モジュール
１０５電源供給
１０６中央プロセッサ
１０７ネットワーク通信モジュール
１０８センサーネットワーク
８０１センサーインターフェース用ＳＩＭドーターボード
８０２
８０３信号プロセッサと中央プロセッサ
８０４センサーモジュール通信モジュール
８０５センサー
８０６高度電源供給モジュール
８１０データ収集システム
８１１データ保存
８１４ユーザーインターフェース
８１５予測物質
８１６通信リンク
８３０遠隔監視
８３２ユーザーインターフェース
８４０ローカルコントローラー解析および監視システム
８４１較正解析器
８４２マルチチャンネル解析器
８４３スペクトル解析器
８５０既知の物質データベース

Claims (19)

1. 化学、生物、放射線、原子力、および爆発物（ＣＢＲＮＥ）物質を感知することが可能な、一つ以上のセンサーの収集とインターフェース接続するセンサーインターフェースシステムにおいて、センサーインターフェースシステムは、
   化学センサー
   生物センサー
   放射線センサー
   原子力センサー、かつ／また、
   爆発物センサー
   と連結するための一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェース、
   一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結される、アナログセンサーからの信号をデジタルデータに変換する、アナログ信号・デジタルデータ変換器、
   一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースからの信号を受信および処理する、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースおよびアナログ信号・デジタルデータ変換器に連結される、信号プロセッサと中央プロセッサ、
   一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結される一つ以上のセンサーからの信号を表すデジタルデータを通信ネットワークに連結する、信号プロセッサと中央プロセッサに連結される通信装置、
   一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースのそれぞれに関連し、および一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースにそれぞれ連結する一つ以上のセンサーからの信号を表すデジタルデータにネットワークアクセスを提供する、独立するＴＣＰ／ＩＰアドレス、
   一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースにそれぞれ接続される一つ以上のセンサーを支援するため、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結され、および一つ以上のセンサーの較正の出力を調節するためソフトウェア制御に連結される、電圧電源供給モジュール、
   一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結されるセンサーの較正を調節するよう、ソフトウェア制御を一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結するため、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースのそれぞれと、および信号プロセッサと中央プロセッサと連結される、ソフトウェア制御インターフェース、
   一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースからのセンサーデータの収集のため、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに通信的に連結されるデジタルデータ収集システム、
   収集されたセンサーデータのヒストグラムを準備するため、デジタルデータ収集システムに通信的に連結されるマルチチャンネル解析システム、
   放射線を検出し、かつセンサーデータに関連する一つ以上のターゲット材を識別する収集されたセンサーデータの受信および解析のため、マルチチャンネル解析システムおよびデジタルデータ収集システムに通信的に連結されるスペクトル解析システム、
   スペクトル解析システムによって使用するための化学、生物、放射線、原子力、および爆発物（ＣＢＲＮＥ）物質スペクトルを表示するデータを保存する第一データ保存手段、一つ以上のスペクトル画像はそれぞれのＣＢＲＮＥ物質を表示する第一データ保存ユニットに保存され、第一データ保存手段は、スペクトル解析システムと通信的に連結される、
   一つ以上のターゲットとなるＣＢＲＮＥ物質を解析し、かつそれらが表示する危険性のある物質または品物を決定するため、スペクトル解析システムに通信的に連結される情報処理システム、および、
   検査中のコンテナまたは物体に関する積荷目録を表示するデータを保存するための、第二データ保存手段、第二データ保存手段は、情報処理システムに通信的に連結され、情報処理システムはさらに、検査中のコンテナ、または物体内に不正の物質または品物が存在するかを決定する検査中のコンテナまたは物体に関する積荷目録を、決定された危険性のある物質と比較する、
   から構成されるセンサーインターフェースシステム。
2. 一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースは一つのドーターボードに組み込まれる、請求項１に記載のシステム。
3. 一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースの少なくとも一つは、いずれの型の中性子、アルファ粒子、またはベータ粒子検出器の一つ以上の放射線検出器に接続される、請求項１に記載のシステム。
4. 一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースの少なくとも一つは、いずれの型の化学、生物、または爆発物検出器の、一つ以上の検出器に直接接続される、請求項１に記載のシステム。
5. 一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースおよび電圧電源供給モジュールは、化学、生物、放射線、原子力、または爆発物質を検出する、センサーインターフェースが使用可能なネットワークを提供するよう、検出器の構造に結合または統合される、請求項１に記載のシステム。
6. さらに、ＴＣＰ／ＩＰを使用するネットワークアクセスを経由して、一つ以上の放射線センサーに連結される一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースからデジタルデータ収集システムにデジタルデータを移送する、少なくとも一つのワイヤレスまたはワイヤ線通信システムから構成される、請求項１に記載のシステム。
7. 一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースおよび電圧電源供給モジュールは、化学、生物、放射線、原子力、または爆発物質を検出する、センサーインターフェースが使用可能なネットワークを提供するよう、検出器の構造に結合または統合され、およびさらに、
   放射線検出器の較正のため使用される参照信号を提供するようセンサーインターフェースが使用可能なネットワークに連結される放射線検出器に、継続的または周期的に放射線検出器に露出される、センサーインターフェースが使用可能なネットワークに統合される放射線ソース、
   から構成される、請求項１に記載のシステム。
8. 一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースおよび電圧電源供給モジュールは、化学、生物、放射線、原子力、または爆発物質を検出する、センサーインターフェースが使用可能なネットワークを提供するよう、検出器の構造に結合または統合され、およびさらに、
   インターネット上の複数のユーザーが、センサーインターフェースが使用可能なネットワークに接続すること、かつセンサーインターフェースが使用可能なネットワークと連結される放射線検出器からデジタルデータを得ることが可能である、ウェブ検出を提供するため、センサーインターフェースが使用可能なネットワークに連結されるインターネット通信インターフェース、
   から構成される、請求項１に記載のシステム。
9. 一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結される一つ以上の放射線センサーは、放射線センサーの較正に使用する参照信号を提供するため、微量の放射線物質に継続的に露出または選択的に露出される、請求項１に記載のシステム。
10. マルチチャンネル解析システムは、収集された放射線データの正しい較正を得るよう一つ以上の放射線センサーからの収集放射線データを調節するため、一つ以上の放射線センサーに関連する参照信号を使用する、請求項９に記載のシステム。
11. スペクトル解析システムは、インストラクションを情報処理システムに提供するコンピュータプログラム製品上のソフトウェアを使用することにより、検出されたセンサーデータに関連する一つ以上のＣＢＲＮＥ物質を検出および識別するため、収集されたセンサーデータを解析する、請求項１に記載のシステム。
12. さらに、一つ以上のネットワーク上のユーザーが、一つ以上のセンサーそれぞれからの信号を表すデジタルデータ、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースへのソフトウェア制御、収集されたセンサーデータ、ヒストグラムデータ、および放射線の検出かつ収集センサーデータに関連する一つ以上のターゲット材の識別、の少なくとも一つに関するネットワークサーバーからの情報にアクセスすることができるよう、信号プロセッサと中央プロセッサ、デジタルデータ収集システム、マルチチャンネル解析システム、およびスペクトル解析システムに、通信的に連結されるネットワークサーバーから構成される、請求項１に記載のシステム。
13. さらに、ＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルを経由して通信装置とネットワーク通信するための、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク通信インターフェースから構成される、請求項１に記載のシステム。
14. 通信装置は、いずれの従来のネットワーク通信プロトコルを経由して他のネットワーク装置とネットワーク通信ができるよう、オープン通信インターフェースを提供する、請求項１に記載のシステム。
15. ピーク検出器は、収集されたセンサーデータから検出されるエネルギー範囲を識別するため、マルチチャンネル解析システムの一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースの少なくとも一つに組み込まれる、請求項１に記載のシステム。
16. ピーク検出器は、収集されたセンサーデータから検出されるエネルギー範囲を識別するため、マルチチャンネル解析システムに組み込まれる、請求項１に記載のシステム。
17. 化学、生物、放射線、原子力、および爆発物（ＣＢＲＮＥ）物質を感知することが可能な一つ以上のセンサーの収集と、センサーデータに関連する一つ以上のターゲットとされるＣＢＲＮＥ物質を識別するためセンサーデータを収集かつ処理するセンサーデータ解析システムとの間のセンサーデータを連結するセンサーインテグレーションモジュールにおいて、センサーインテグレーションモジュールは、
    化学センサー
    生物センサー
    放射線センサー
    原子力センサー、かつ／また、
    爆発物センサー
    と連結するための一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェース、
    一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結される、アナログセンサーからの信号をデジタルデータに変換する、アナログ信号・デジタルデータ変換器、
    一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースからの信号を受信および処理する、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースおよびアナログ信号・デジタルデータ変換器に連結される、信号プロセッサと中央プロセッサ、
    一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結される一つ以上のセンサーからの信号を表すデジタルデータを通信ネットワークに連結する、信号プロセッサと中央プロセッサに連結される通信装置、
    一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースのそれぞれに関連し、および一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースにそれぞれ連結する一つ以上のセンサーからの信号を表すデジタルデータにネットワークアクセスを提供する、独立するＴＣＰ／ＩＰアドレス、およびセンサーデータ解析システムは、通信ネットワーク上のＴＣＰ／ＩＰ通信を経由して一つ以上のセンサーからの信号を表示するデジタルデータを収集かつ解析するため、センサーインテグレーションモジュールに通信ネットワークを経由して通信的に連結されることが可能である、
    一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースにそれぞれ接続される一つ以上のセンサーを支援するため、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結され、および一つ以上のセンサーの較正の出力を調節するためソフトウェア制御に連結される、電圧電源供給モジュール、および、
    一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースに連結される一つ以上のセンサーの較正を調節するよう、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースにソフトウェア制御を連結するため、一つ以上のデジタルかつ／またアナログセンサーインターフェースのそれぞれと、および信号プロセッサと中央プロセッサと連結されるソフトウェア制御インターフェース、
    から構成されるセンサーインテグレーションモジュール。
18. さらに、インターネット上の複数のユーザーが、センサーデータに関連する一つ以上のターゲットとされるＣＢＲＮＥ物質を遠隔的に識別する遠隔設置センサーデータ解析システムによって、デジタルデータを処理かつ解析する一つ以上のセンサーからの信号を表すデジタルデータを得るため、センサーインテグレーションモジュールに接続可能である、ウェブ検出を提供する、通信装置に通信的に連結されるインターネット通信インターフェース、
    から構成される請求項１７に記載のセンサーインテグレーションモジュール。
19. センサーインテグレーションモジュールは、識別された一つ以上のターゲットとされるＣＢＲＮＥ物質をスペクトル的に解析し、かつそれらが表示する危険性のある物質または品物を決定するため、遠隔設置センサーデータ解析システムのための情報から構成される一つ以上のセンサーそれぞれからの信号を表すデジタルデータを提供する、請求項１８に記載のセンサーインテグレーションモジュール。

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