JP6099738B2 - 航空機の非侵入型検査方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、航空機の非侵入型検査のための方法およびシステムからなる。検査は、直接的な人間の介入なしに達成されることができるので、実際の物理的制御のような時間のかかる作業を取り除く。

本発明を使用することにより航空機の放射線撮影画像が得られ、特に訓練されたオペレータがその画像上で、スキャンされた航空機に積載された物体および貨物の量および性質を評価することができる。放射線撮影された画像を分析することにより、空港のような高いレベルの安全性を要求する戦略的に指定されたエリアでの、禁止されたまたは無申告の製品（ドラッグ、爆発物、および武器、等）の密輸、違法な輸送の検出が期待される。

非侵入型検査システムは、空港の滑走路上で、貫通する放射線ビームの正面に直線的に配置された検出器の列の放射線照射を伴い、システムは、スキャンされる物体に対し相対的に運動する。検出器によって発せられた電気信号が、ＰＣ画面上に表示される放射線撮影写真を１行ずつ生成する目的で、アナログ／デジタル処理される。一般的に数百という多数の検出器から生成された信号の受け取りおよび処理は、複雑な電子ブロックと、ブームと放射線撮影画像を生成するサブシステムとの間に多数の並列接続を有する有線のネットワークを伴う。

現在、世界市場では、上に提示した航空機スキャニング技術をさまざまな組み合わせで含むいくつかのスキャニングシステムが提供されている。そのような例は、特許文献１によって説明されたシステムであるが、システムは大がかりであり、「Ｃ」の形をしたブームがその上をスライドするアセンブリからなり、アセンブリは、一方の側に検出器エリアを、反対側に放射線源を有する。このシステムの欠点は、検出器ブームが、スキャンされる航空機の寸法に応じて調節されることができない固定長を有する、という点である。特許文献２によって説明される別の検査システムは、放射線源が機体内部に配置され、検出器が機体の外面上に配置されるため、スキャニング処理が行われるたびごとに放射線源が配置し直される必要があり、結果として時間のかかるスキャニング処理の提案となっている。

米国特許第５０１４２９３号明細書 米国特許第６４６６６４３号明細書

本発明によって対処される技術的な問題は、航空機が、滑走路上に置かれた牽引デバイスによって曳行されてスキャニングポータルを通っている間に、航空機の完全な放射線撮影写真を得ることによる、高いスキャニングキャパシティを有する、航空機のための非侵入型検査方法の開発と、上記方法を実現するシステムの現実化であり、同システムは、高い安全度の保証を要求するエリアにおいて容易かつ迅速に輸送される。

本発明に係る非侵入型制御方法は、現在検査されているものが、立ち入り禁止ゾーン保護サブシステムによって定義されたエリアであるスキャニングエリアに入る、という事実によって、上述された欠点を取り除く。上記航空機が立ち入り禁止エリアの中に配置されると、続いてそれは、一定の速度で牽引デバイスによって曳行され、これ以降ポータルと呼ばれるスキャニング構造を通過する。上記ポータルは、滑走路上に配置された放射線検出器列を有し、反対側、すなわち、スキャンされる航空機の上方には、貫通する放射線源を有する。航空機は、航空機の型およびその貨物積載量に応じた推奨速度で曳行されてポータルを通り、上記速度は、モバイルユニット上に配置された速度測定システムによって計算される。航空機が推奨速度でポータルへ接近すると、放射線源のアクティブ化が行われる。スキャニング処理は、以下のケース、すなわち、航空機が滑走路上に設けられた検出器エリアの上を完全に通過した場合、侵入者が立ち入り禁止エリアに侵入した場合、航空機が検出器列の上を通過するときにその予め定義された経路から外れていることをシグナリングするメッセージをセンサが送信する場合、航空機の速度が予め定義された限度外で変動し、その限度をシステムが管理できない場合、自動で停止する。スキャニング処理は、任意の所与の時間にオペレータによって手動で停止させられ得る。スキャニング処理中、検査された航空機の結果として生じた画像は、航空機の移動と同時に、かつ同期して、オペレータの画面上に表示される。スキャニングフェーズの終わりには、立ち入り禁止エリアの自動周辺保護システムが、放射線源が停止させられた直後に非アクティブにされる。

本発明に係る非侵入型検査システムにおいて使用される放射線源は、放射性材料（たとえば、Ｃｏ６０）による天然源、Ｘ線発生器、または直線加速器であり得る。天然源を使用する場合、材料の選定は、求められる貫通のレベルとスキャニング場所で利用可能な立ち入り禁止エリアの寸法とに応じて決定される。放射性材料を包含するカプセルは十分な遮蔽を有するコンテナの中に密閉されるので、コンテナの外表面上の放射線のレベルは、国際原子力機関（ＩＡＥＡ）によって確立された限度内である。このタイプの放射線源（Ｃｏ６０）を使用すると、貫通は、アルミニウム中を最大２３０ｍｍまで到達し得る。

上に提示されたスキャニング方法を実現するシステムは、シャーシ上に据え付けられたモバイルスキャニングユニット（ＭＳＵ）からなり、上記シャーシは、組み付けられた伸縮式ブームを有し、同ブームはその先端に、貫通する放射線源を保持する。「輸送モード」では、ブームは、公共道路輸送の許可された寸法での車両の登録を可能にする最小の全体寸法を保証するために折り畳まれる。「スキャニングモード」では、ブームは伸張してシャーシとの可変角度を描き、同角度の大きさは、スキャンされる航空機の全高に依存する。

ブームの運動は、いくつかの油圧比例弁による、ＰＬＣによって指令される油圧シリンダにより、自動で実行される。モバイルスキャニングユニットはまた、位置モニタリングサブシステムからなる。スキャニングシステムはまた、立ち入り禁止エリアの外に設置されたモバイルコントロールセンター（ＭＣＣ）を含み、その目的は、非侵入型検査に含まれる処理のすべてを遠隔で管理することである。モバイルコントロールセンターの内部には、放射線撮影された画像の収集、処理、記憶、および表示サブシステムが存在する。スキャニングシステムはまた、周辺保護システムを含む。

モバイルスキャニングユニットには、追加のシャーシが装備され、このシャーシは、放射線源を支持するブームを、２つの度合のロータリージョイントで保持し、同ブームは、スキャンされる航空機の寸法に依存した、いくつかのセグメントの伸縮式構造を有する。検出器エリアが、空港の滑走路上に配置され、操縦しやすい金属製の台の上にシステムのオペレータによって組み付けられる。輸送モードでは、伸縮式ブームがシャーシに沿って折り畳まれ、検出器列および牽引デバイスは、シャーシ上に、より正確には補助シャーシ上に、積載される。システムは、このシーケンスに従ってスキャニングモードに変わる。
・検出器列が、シャーシから降ろされ、それがシャーシと１８０度の角度を形成するような位置に、かつ伸縮式ブームの長さと等しい距離のところに、オペレータにより滑走路上に固定される。
・牽引デバイスがシャーシから降ろされ、スキャンされる航空機に取り付けられる目的で、立ち入り禁止エリアの入口のそばで検出器列の隣に配置される。
・伸縮式ブームが、シャーシに対し回転運動を実行し、シャーシの平面図と可変の度合の角度を形成し、同角度は、スキャンされる航空機の寸法に基づいて計算される。
・伸縮式ブームが、スキャニング箇所の特徴に依存して、最大で予め定義された長さまで、伸張運動を実行する。
・ブームの先端に設けられた放射線源が検出器列と垂直にアラインメントさせられるように、伸縮式ブームがシャーシの横断軸に対し回転運動を実行する。

本発明を使用することにより、
・短い時間期間における航空機の高スキャニングキャパシティ（１時間あたり最大２０機）
・コックピット、航空機の胴体、および航空機の貨物室を含む航空機の完全な検査
・オペレータの職業上の放射線被曝リスクだけでなく、立ち入り禁止エリアの可能な侵入者の偶発的な放射線被曝リスクが取り除かれる
・シフトあたりのオペレータの必要人数が１人だけですむ
・高いシステムモビリティ、フレキシビリティ、およびハンドリング
・高レベルのオートメーション
・輸送モード中のシャーシのダイナミックパフォーマンスの保全
・処理をオートメーション化し、生成されるデッドタイムを処理のコンピュータ管理によって低減することにより、１時間あたり最大２０機までスキャンすることによる、高い生産性
といった、一貫した利点が存在する。

本発明に係る非侵入型制御方法は、モバイルスキャニングユニットが据え置き型である場合、以下のステップを備える。
・検出器列が空港の滑走路上に固定される。
・牽引デバイスがシャーシから降ろされ、航空機のランディングギアに取り付けられる。
・航空機が、立ち入り禁止エリア内に曳行され、スキャニングを待つ。
・モバイルコントロールセンターにいるオペレータが、ポータル構造として使用されるモバイルスキャニングユニットに指令を遠隔送信することにより、スキャニング処理を開始する。
・航空機がポータルエリアに接近すると、それがスキャンされるように、貫通する放射線源がアクティブにされ、上記航空機が推奨速度で曳行される。
・スキャニング処理が、以下のケース、すなわち、
○航空機が滑走路上に設けられた検出器エリアの上を完全に通過した場合、
○侵入者が立ち入り禁止エリアに侵入した場合、
○航空機が検出器列の上を通過するときにその予め定義された経路から外れていることをシグナリングするメッセージをセンサが送信する場合、
○航空機の速度が予め定義された限度外で変動し、その限度をシステムが管理できない場合
において、自動で停止する。
・スキャンされた航空機の結果として生じた画像がモバイルコントロールセンターのオペレータの画面上に表示される。
・一意のＩＤを有するフォルダが作成およびアーカイブされ、同フォルダは、航空機のスキャンされた画像と実際の画像とを包含する。

さらに、本発明の実現の例が、図１〜図３に関連して提示される。

航空機の正面図であって、スキャニングモード中の非侵入型検査システムの図である。 航空機の側面図であって、別の実現の変形例におけるスキャニングモード中の非侵入型検査システムの図である。 立ち入り禁止エリア内に配置された、本発明に係る非侵入型検査システムの斜視図である。

本発明に係る非侵入型検査システムは、少ない総重量を有する車両シャーシ１上に据え付けられたモバイル非侵入型スキャニングアセンブリであり、シャーシ上には、２つの度合のジョイント４に組み付けられた伸縮式ブーム３を有する、これ以降、上部構造２と呼ばれる、補助シャーシが存在し、上記ジョイントは、貫通する放射線源５をその先端に保持する。伸縮式ブーム３は、鋼鉄および軽金属で作られ、乗務員室６の方向からスキャンされる航空機の方へと折れ曲がる。

検出器列７は、モジュール形式を有し、別個のモジュール上のシャーシ１から降ろされ、組み立てられ、立ち入り禁止エリアａの中で滑走路上に固定されるだろう。牽引デバイス８もまた、シャーシから降ろされ、それが航空機を曳行してスキャニングポータルを通ることができるように、同航空機のランディングギアに取り付けられるよう準備される。

航空機のスキャニングエリアは可能な侵入者の偶発的な放射線被曝に対しアクティブに保護されなくてはならないので、長方形の立ち入り禁止ゾーンａを決定する周辺保護サブシステム９が見通されている。

コンピュータ管理サブシステム１０が遠隔で、アセンブリ全体のすべてのサブシステムである、立ち入り禁止エリアにおける牽引デバイスの方向、エンジン速度、および位置ならびに本発明に係る他の接続された周辺機器に指令し、制御し、無線ＬＡＮによってそれらと通信する。

コンピュータ管理サブシステム１０のすべての物理コンポーネントならびにオペレータのワークステーションは、輸送中にシャーシ１によって曳行され、かつスキャニング処理中に立ち入り禁止エリアａの外に設けられる、モバイルコントロールセンター１１に据え付けられる。

本発明に係るモバイルスキャニングユニットは、２つの物理的提示モードであるスキャニングモードと輸送モードとを有する。一方のモードからもう一方への変換は、油圧シリンダを操作することによって実現され、このシリンダは、伸縮式ブーム３の位置を再構成する。

輸送モード中、伸縮式ブーム３は、公共道路上での輸送の法的な寸法限度の順守を保証するために、また、すべてのホイールに良好な重量配分を分散させるために、シャーシ１に沿って閉じられ、折り畳まれる。スキャニングシステムのコンポーネントである検出器列７および牽引デバイス８が、シャーシ１上に積載される。

スキャニングモード中、検出器列７は、滑走路上に配置され、牽引デバイス８は、スキャニングを待つ航空機のランディングギアに取り付けられる。伸縮式ブーム３が、乗務員室を起点とした回転運動を実行し、シャーシの平面図１との可変の大きさの角度を形成し、同角度は、スキャンされる航空機の全寸法を使用して決定され、上記ブームが、続いて、予め定義された長さまでの伸張運動を実行し、最後に、ブームの先端に設けられた放射線源と検出器列とがアラインメントするように、シャーシ１の横断軸からの回転運動を実行する。システムが据え付けられた後、スキャニング手順が、航空機のランディングギアに取り付けられた牽引デバイス８への指令を開始することによって始まり得、この航空機は、曳行されて放射線ポータルを通り、このポータルは、滑走路上に配置される検出器列７と伸縮式ブームの先端に設けられた貫通する放射線源５とからなり、このブームは、モバイルスキャニングユニット上に固定され、スキャニング処理は、航空機が滑走路上に設けられた検出器エリアの上を完全に通過した場合、侵入者が立ち入り禁止エリアに侵入した場合、航空機が検出器列の上を通過するときにその予め定義された経路から外れていることをシグナリングするメッセージをセンサが送信する場合、航空機の速度が予め定義された限度外で変動し、その限度をシステムが管理できない場合、自動で停止させられ得る。このフェーズ中、検査された航空機の結果として生じた画像がオペレータの画面上に表示され、一意のＩＤを有するフォルダが作成およびアーカイブされ、このフォルダは、航空機のスキャンされた画像と航空機の写真撮影された画像とを包含し、スキャニングフェーズが完了すると、放射線源５が自動で停止させられ、立ち入り禁止エリアａの周辺保護サブシステムが非アクティブにされ、牽引デバイス８が航空機から取り外され、その後、上記航空機が立ち入り禁止エリアａを退出し得、スキャニングサイクルが再開され得る。

別の実現の変形例では、モバイルスキャニングユニットが、航空機の正面に配置され、伸縮式ブーム３が、航空機の長さに沿って伸張させられ、検出器列７は、航空機のランディングギアによって取り囲まれるようにある特定の長さを有し、伸縮式ブームの収縮運動と同期して、かつ同時に、航空機の尾翼から航空機の機首の方へ牽引デバイス８によって曳行されて、航空機の胴体の長手方向の放射線撮影画像が得られる。

モバイルコントロールセンター１１は、立ち入り禁止エリアａ、すなわち、周辺保護サブシステム９によって区切られたゾーン、の外に配置される。

シャーシ１は、特別な許可なしの公共道路での輸送のために、効力のある国際標準規格によってホモロゲートされなくてはならない。シャーシ１には、補助鋼鉄シャーシである上部構造２が提供され、上部構造２は、モバイルスキャニングユニットのすべてのコンポーネント、すなわち、油圧システムの付加物の、オイルタンク、配電器、安全および制御回路、電気および電子回路キャビネットを保持する。これらのパーツのいくつかは、よく知られた特許請求されないコンポーネントであるので、図中でマーキングされていない。

貫通する放射線源５は、知覚された貫通する放射線を、さらに処理され、スキャンされた航空機の放射線撮影画像に変換される、電気信号に変換する目的で、放射線のビームが滑走路上に位置している検出器列７上でコリメートされるように、伸縮式ブーム３の上端に固定される。したがって、Ｘ線発生器が使用される場合には、シンチレーションクリスタルまたはフォトダイオードを有するハイブリッド検出器と、負荷結合回路を有するモノリシック検出器とが使用されるだろう。ガンマ放射線源のケースでは、光電子倍増管と結合されたシンチレーションクリスタルを有するハイブリッド検出器が使用されるだろう。検出器のアラインメントは、選定された放射線源および１列、２列、または可変の大きさの行列の検出器の構造に依存して行われ得る。

立ち入り禁止エリアａの周辺保護サブシステム９は、貫通する放射線源５に直接適用されるアクティブな放射線保護サブシステムであるので、放射線源５は、侵入者が立ち入り禁止エリアａに侵入した場合、彼らを偶発的な放射線漏れから保護するために、自動でシャットダウンされる。周辺保護サブシステムを構成するアクティブなセンサがペアで、立ち入り禁止エリアａの先端に、一方が他方に対し９０度の向きで配置され、スキャニング処理が行われる各々の国の現在の規制にその寸法が依存する長方形のエリアを定義する仮想のカーテンを作成する。これらのセンサは、無線によってモバイルコントロールセンター１１に恒久的に接続され、侵入者がエリアに侵入した場合、これらのセンサはモバイルコントロールセンター１１にアラーム信号を送り、この信号は、放射線源５を自動でシャットダウンし、どのサイドが突破されたのかを示す、オペレータのソフトウェアアプリケーションのグラフィカルインターフェース上のテキスト、音声、および図表によるメッセージをアクティブにする。サブシステムは、雨、雪、風、極限の温度、等といった困難な気象条件で機能するように設計された。周辺保護は、それが立ち入り禁止エリアからの入出を可能にするように、非アクティブにされる。

モバイルコントロールセンター１１は、モバイルスキャニングシステムを構成するすべてのコンポーネントおよび周辺機器を操作し、処理のオートメーションを確実なものにする。

Claims (5)

1. 放射線を使用した航空機のスキャニングのための非侵入型検査方法であって、
   スキャンされる前記航空機を立ち入り禁止エリアの前に配置する工程と、
   前記立ち入り禁止エリアの保護境界をアクティブにする工程と、
   スキャニングを待つ前記航空機が遠隔操作の牽引デバイスと接続される工程と、
   前記立ち入り禁止エリアの外に配置されたモバイルコントロールセンターのオペレータが、貫通する放射線源をアクティブにするためモバイルスキャニングユニットに、かつ、移動を始めるため前記航空機のランディングギアに取り付けられた前記牽引デバイスに、指令を遠隔送信することによって、前記スキャニング処理を開始する工程と、
   曳行される前記航空機が、放射線ポータルの中を進む工程であって、前記ポータルは滑走路上に配置された検出器列と前記貫通する放射線源とからなり、前記放射線源は伸縮式ブームの先端に設けられ、前記ブームは前記モバイルスキャニングユニット上に固定されたものである、工程と、
   前記スキャニング処理が、前記航空機が前記滑走路上に設けられた検出器エリアの上を完全に通過した場合、侵入者が前記立ち入り禁止エリアに侵入した場合、前記航空機が前記検出器列の上を通過するときに前記航空機の予め定義された経路から外れていることをシグナリングするメッセージをセンサが送信する場合、前記航空機の速度が予め定義された限度外で変動し、前記限度をシステムが管理できない場合、自動で停止する工程と、
   前記スキャニング処理からの結果として生じた画像を前記オペレータの画面上に表示させる工程と、
   前記航空機のスキャンされた画像と写真撮影された画像とを包含する、一意のアイデンティティの下のファイルが作成され、記憶される工程と、
   前記スキャニング処理が完了した後、前記放射線源がシャットダウンされ、周辺保護サブシステムが非アクティブにされ、前記牽引デバイスが前記航空機のアンダーキャリッジから取り外される工程と、
   前記航空機が前記立ち入り禁止エリアを離れ、スキャニングサイクルが再開され得るようになる工程と、
   から構成される方法。
2. 上部構造２が組み付けられた車両シャーシ１上のモバイルスキャニングユニットを備え、前記上部構造には２つの度合のジョイント４に組み付けられた伸縮式ブーム３が提供され、前記伸縮式ブーム３は、貫通する放射線源５をその上端に保持し、前記貫通する放射線源５は、滑走路上に設けられた検出器列７と共に、航空機が牽引デバイスによって曳行されるポータルを形成し、前記航空機は、立ち入り禁止エリア保護サブシステム９によって定義されたエリアであるスキャニングエリアａへのアクセスを有し、処理全体が、遠隔操作のモバイルコントロールセンター１１によって制御され、前記遠隔操作のモバイルコントロールセンター１１は、前記立ち入り禁止エリアａの外に設置され、収集、処理、記憶、および画像表示システム１２を無線接続によって操作する、請求項１に記載の方法を実現する非侵入型検査システム。
3. 前記検出器列７は、輸送モードでは前記シャーシ１上に積載され、スキャニングモードでは空港の滑走路上に固定される、請求項２に記載の非侵入型検査システム。
4. 前記牽引デバイス８は、輸送モードでは前記シャーシ１上に積載され、スキャニングモードでは前記航空機のアンダーキャリッジに取り付けられ、前記航空機を曳行して放射線ポータルを通る、請求項２に記載の非侵入型検査システム。
5. 前記モバイルスキャニングユニットは前記航空機の正面に配置され、前記伸縮式ブーム３は前記航空機の長さに沿って伸張して前記貫通する放射線源を前記航空機の尾翼の上方へと運び、前記検出器列７は前記航空機のランディングギアを囲むよう所定の長さを有し、前記航空機の胴体の長手方向の放射線撮影画像が得られるように、前記伸縮式ブーム３の収縮運動と同時にかつ同期して、前記航空機の尾翼から前記航空機の機首の方へ前記牽引デバイス８によって曳行され、前記画像は、前記モバイルコントロールセンター１１のオペレータの画面上に表示され、前記モバイルコントロールセンターは、前記立ち入り禁止エリアａの外に配置される、請求項２に記載の非侵入型検査システム。

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