RU2183025C1 - Device for remote detection of objects hidden under men's clothes - Google Patents

Device for remote detection of objects hidden under men's clothes Download PDF

Info

Publication number
RU2183025C1
RU2183025C1 RU2000126806/28A RU2000126806A RU2183025C1 RU 2183025 C1 RU2183025 C1 RU 2183025C1 RU 2000126806/28 A RU2000126806/28 A RU 2000126806/28A RU 2000126806 A RU2000126806 A RU 2000126806A RU 2183025 C1 RU2183025 C1 RU 2183025C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
clothes
human body
operator
hidden under
objects
Prior art date
Application number
RU2000126806/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Загатин
Г.С. Мисежников
В.Б. Штейншлейгер
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие ВЕГА-М"
Загатин Владимир Иванович
Мисежников Георгий Соломонович
Штейншлейгер Вольф Бенционович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие ВЕГА-М", Загатин Владимир Иванович, Мисежников Георгий Соломонович, Штейншлейгер Вольф Бенционович filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие ВЕГА-М"
Priority to RU2000126806/28A priority Critical patent/RU2183025C1/en
Priority to AU2001296105A priority patent/AU2001296105A1/en
Priority to PCT/RU2001/000412 priority patent/WO2002035259A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2183025C1 publication Critical patent/RU2183025C1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/005—Prospecting or detecting by optical means operating with millimetre waves, e.g. measuring the black losey radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: warning systems for provision of safety while controlling access into guarded premises. SUBSTANCE: invention is related to alarming aids used for detection of objects hidden under clothes of people going through inspection. Man going through inspection, operator and device incorporating antenna, radiometer and recording and display unit are placed in thermally insulated cabin with double walls between which radio absorbing cooled material is placed. Operator measures intensity of radio thermal radiation of various sections of man's body and determines presence or absence of such metal and non-metal objects by change of intensity of radio thermal radiation. EFFECT: simplified design of device capable of detection of both metal and non-metal objects of explosive type hidden under men's clothes. 1 dwg

Description

Изобретение относится к сигнальным системам обеспечения безопасности при контроле доступа в охраняемые помещения, конкретно - к системам дистанционного обнаружения предметов, скрытых под одеждой людей, проходящих досмотр. The invention relates to security signaling systems for monitoring access to secure premises, and in particular, to systems for remote detection of objects hidden under the clothes of people undergoing inspection.

Достигаемый технический результат - создание устройства, способного обнаруживать не только металлические, но и неметаллические предметы типа взрывчатки, скрытые под одеждой людей. Achievable technical result - the creation of a device capable of detecting not only metallic, but also non-metallic objects such as explosives, hidden under the clothes of people.

Известен способ дистанционного обнаружения предметов, скрытых под одеждой людей, и устройство для его осуществления (см. патент на изобретение 2133971 по заявке 97/09609/09 от 09.06.97). В этом способе и устройстве регистрируют изменение электромагнитного поля при наличии на теле человека предметов, подлежащих обнаружению. Для этого используется снабженная узлом сканирования радиоприемная антенна, луч которой сфокусирован на участке поверхности тела человека. Принимают электромагнитную волну от участка поверхности тела, измеряют ее интенсивность и по измеренной величине судят о наличии или отсутствии металлических или неметаллических предметов под одеждой человека. A known method for the remote detection of objects hidden under clothing of people, and a device for its implementation (see patent for invention 2133971 on application 97/09609/09 from 06/09/97). In this method and device, a change in the electromagnetic field is detected in the presence of objects to be detected on the human body. For this, a radio receiving antenna equipped with a scanning unit is used, the beam of which is focused on a part of the surface of the human body. An electromagnetic wave is received from a portion of the body surface, its intensity is measured, and the presence or absence of metallic or non-metallic objects under human clothing is judged by the measured value.

В этом способе и устройстве между поверхностью тела человека и сканирующей антенной помещена ширма со щелью для прохождения луча антенны, покрытая радиопоглощающим материалом, обеспечивающая облучение человека радиотепловым излучением, отличающимся по температуре от температуры тела человека. In this method and device, a screen is placed between the surface of the human body and the scanning antenna with a slit for the passage of the antenna beam, covered with radar absorbing material, which provides the person with radiation of thermal radiation that differs in temperature from the temperature of the human body.

Описанное устройство обладает существенным ограничением: оно требует использования достаточно сложной и дорогой системы сканирования (см. описание устройства в упомянутом патенте), причем таких систем должно быть несколько для осмотра человека со всех сторон. The described device has a significant limitation: it requires the use of a rather complex and expensive scanning system (see the description of the device in the mentioned patent), and there must be several such systems for examining a person from all sides.

Задачей данного изобретения является упрощение и удешевление устройства путем исключения из его состава сложной системы электронного или механического сканирования луча антенны и замены ее ручным перемещением оператором устройства вокруг человека, уделяя особое внимание тем участкам тела человека, где наиболее вероятно нахождение посторонних предметов. Для этого устройство дополняется теплоизолированной кабиной с двойными стенками, одна из которых покрыта изнутри материалом, поглощающим электромагнитные волны, а стенка, обращенная к человеку, радиопрозрачна. Кабина выполнена с возможностью поддержания этого материала при температуре, отличной от температуры тела человека. Проверяемый человек и оператор с устройством помещаются внутрь кабины, а сканирование луча антенны по телу человека осуществляется вручную оператором. The objective of the invention is to simplify and reduce the cost of the device by eliminating from its composition a complex system of electronic or mechanical scanning of the antenna beam and replacing it with manual movement by the operator of the device around the person, paying special attention to those parts of the human body where foreign objects are most likely to be. To do this, the device is complemented by a thermally insulated cabin with double walls, one of which is covered from the inside with material that absorbs electromagnetic waves, and the wall facing the person is radiotransparent. The cabin is made with the possibility of maintaining this material at a temperature different from the temperature of the human body. The person being checked and the operator with the device are placed inside the cabin, and the scanning of the antenna beam through the human body is carried out manually by the operator.

Сущность изобретения поясняется описанием. The invention is illustrated by a description.

На чертеже изображен пример выполнения предлагаемого устройства, где:
1 - термостабилизированная кабина,
2 - радиопоглощающий материал,
3 - антенна,
4 - радиометр,
5 - блок измерителя интенсивности выходного сигнала,
6 - блок отображения интенсивности выходного сигнала,
7 - проверяемый человек,
8 - оператор,
9 - холодильная установка,
10 - радиопрозрачная теплоизоляционная стенка,
11 - теплоизолирующая стенка.The drawing shows an example implementation of the proposed device, where:
1 - thermostabilized cabin,
2 - radar absorbing material,
3 - antenna
4 - radiometer,
5 - unit meter output signal intensity,
6 - block display the intensity of the output signal,
7 - checked person,
8 - operator
9 - refrigeration unit,
10 - radiolucent insulating wall,
11 - heat insulating wall.

Устройство содержит последовательно включенные радиоприемную антенну 3, радиометрический приемник радиотеплового излучения 4, блок измерения интенсивности выходного сигнала 5, блок отображения интенсивности выходного сигнала 6. The device comprises series-connected radio receiving antenna 3, a radiometric radiothermal radiation receiver 4, an output signal intensity measuring unit 5, an output signal intensity display unit 6.

Устройство вместе с обследуемым человеком 7 и оператором 8 помещается в термоизолированную кабину 1, между двойными стенками 10 и 11 которой помещен радиопоглощающий материал 2, охлаждаемый холодильной установкой 9; при этом внутренняя стенка 10 выполнена из радиопрозрачного материала. The device, together with the examined person 7 and the operator 8, is placed in a thermally insulated cabin 1, between the double walls 10 and 11 of which is placed a radio-absorbing material 2, cooled by a refrigeration unit 9; wherein the inner wall 10 is made of radiolucent material.

Устройство работает следующим образом. Оператор 8 направляет луч антенны 3 на исследуемый участок поверхности тела человека 7, проходящего досмотр. Антенна 3 воспринимает электромагнитное излучение участка поверхности, на который сфокусирован луч антенны, и передает его на радиометрический приемник 4, где он усиливается и детектируется. Затем усиленный сигнал поступает в блок измерения интенсивности 5 и блок отображения интенсивности выходного сигнала 6. Отображение может быть выполнено, например, в цифровой форме или в виде звукового или светового сигнала, изменяющего частоту звука или цвет светового сигнала в зависимости от изменения интенсивности выходного сигнала. Оператор перемещает антенну прибора на расстояниt фокусировки от поверхности тела человека, фиксируя те места на теле человека, где произошло изменение интенсивности выходного сигнала, свидетельствующее о присутствии постороннего предмета на теле человека под его одеждой. The device operates as follows. The operator 8 directs the beam of the antenna 3 to the investigated area of the surface of the human body 7, being examined. Antenna 3 receives electromagnetic radiation from a portion of the surface on which the antenna beam is focused, and transmits it to the radiometric receiver 4, where it is amplified and detected. Then, the amplified signal enters the intensity measuring unit 5 and the output signal intensity display unit 6. The display can be performed, for example, in digital form or in the form of an audio or light signal that changes the frequency of the sound or the color of the light signal depending on the change in the intensity of the output signal. The operator moves the antenna of the device at a focusing distance from the surface of the human body, fixing those places on the human body where there was a change in the intensity of the output signal, indicating the presence of a foreign object on the human body under his clothes.

Физические основы работы устройства состоят в следующем. The physical basis of the operation of the device is as follows.

Каждый участок поверхности тела человека испускает электромагнитные волны в радиодиапазоне, обусловленные тепловым излучением. Вместе с тем, этот же участок поверхности отражает электромагнитные волны, излучаемые окружающими телами (фоновое излучение). Интенсивность радиотеплового излучения, принятого радиоприемной антенной, характеризуется величиной абсолютной радиометрической температуры Т (см., например, книгу Н.А. Есепкиной, Д.В. Королькова, Ю. Н. Парийского "Радиотелескопы и радиометры"). Когда луч антенны сфокусирован на поверхности тела человека, то антенна принимает электромагнитное излучение с интенсивностью, соответствующей абсолютной радиометрической температуре Т'T:
Т'т = Тт(1-Rт)+ТфRт, (1)
где ТT - истинная абсолютная температура тела;
Rт - коэффициент отражения (по мощности) электромагнитной волны от поверхности тела;
Тф - абсолютная температура, характеризующая фоновое излучение, облучающее человека.Each part of the surface of the human body emits electromagnetic waves in the radio range due to thermal radiation. At the same time, this same surface area reflects electromagnetic waves emitted by surrounding bodies (background radiation). The intensity of the thermal radiation received by the radio-receiving antenna is characterized by the absolute radiometric temperature T (see, for example, the book “Radio telescopes and radiometers” by N. A. Esepkina, D. V. Korolkov, and Yu. N. Pariysky). When the antenna beam is focused on the surface of the human body, the antenna receives electromagnetic radiation with an intensity corresponding to the absolute radiometric temperature T ' T :
T ' t = T t (1-R t ) + T f R t , (1)
where T T - true absolute body temperature;
R t - reflection coefficient (power) of the electromagnetic wave from the surface of the body;
T f - the absolute temperature characterizing the background radiation that irradiates a person.

Соотношение, аналогичное (1), справедливо и для постороннего предмета, находящегося на теле человека
Т'об = Тоб(1-Rоб)+ТфRоб, (2)
где Тоб - истинная (физическая) абсолютная температура объекта;
Rоб - коэффициент отражения (по мощности) электромагнитной волны от поверхности объекта.A relation similar to (1) is also true for an extraneous object on the human body
T ' about = T about (1-R about ) + T f R about , (2)
where T about - the true (physical) absolute temperature of the object;
R about - the reflection coefficient (power) of the electromagnetic wave from the surface of the object.

Разность

Figure 00000002
характеризует температурный контраст между поверхностью тела человека и инородным предметом, находящимся на нем.Difference
Figure 00000002
characterizes the temperature contrast between the surface of the human body and a foreign object located on it.

Полагая для простоты ТT≈Tоб и пренебрегая затуханием электромагнитных волн в одежде (незначительность этого затухания проверена экспериментально авторами в миллиметровом диапазоне волн, представляющем наибольший интерес для рассматриваемой задачи, публикуется в "Доклады Академии наук", том 374 4), получим следующую приближенную формулу для величины измеренного устройством температурного контраста между объектом и телом человека

Figure 00000003

Из формулы (3) следует, что разность ТT-TФ желательно иметь возможно большей.Assuming for simplicity T T ≈ T about and neglecting the attenuation of electromagnetic waves in clothes (the insignificance of this attenuation was verified experimentally by the authors in the millimeter wavelength range of greatest interest for the problem under consideration, published in "Reports of the Academy of Sciences", volume 374 4), we obtain the following approximate the formula for the value of the temperature contrast measured by the device between the object and the human body
Figure 00000003

From the formula (3) it follows that the difference T T -T F it is desirable to have the greatest possible.

Этого можно добиться, снижая (при помощи холодильной установки) температуру радиопоглощающего покрытия, окружающего обследуемого человека, радиометрическое устройство и оператора. This can be achieved by lowering (with the help of a refrigeration unit) the temperature of the radar absorbing coating surrounding the person being examined, the radiometric device and the operator.

Так, например, при RT≈0,5 и Rоб≈0, (что соответствует измеренным нами значениям коэффициента отражения для тела человека и взрывчатки в миллиметровом диапазоне волн), при ТТ=34oС и охлаждении фонового покрытия до температуры Тф= 10oС из формулы (3) получим ΔT ≈ 7°C. Для надежного обнаружения такой величины теплового контраста чувствительность радиометрического устройства должна быть не хуже δT ≈ 0,3°C.
Антенна прибора фокусируется на поверхности тела человека. При этом размер фокального пятна равен ΔX ≈ λrL/D, где λ- длина волны, L - расстояние от антенны до тела человека, D - размер апертуры антенны. Поэтому в предлагаемом устройстве предпочтительно использование миллиметрового диапазона длин волн, что позволит уменьшить размеры фокального пятна, т.е. достичь требуемой разрешающей способности при минимальных размерах антенны.So, for example, at R T ≈ 0.5 and R rev ≈ 0, (which corresponds to the reflection coefficient measured by us for the human body and explosives in the millimeter wavelength range), at Т Т = 34 o С and the background coating is cooled to temperature Т f = 10 o C from formula (3) we obtain ΔT ≈ 7 ° C. For reliable detection of such a value of thermal contrast, the sensitivity of the radiometric device should be no worse than δT ≈ 0.3 ° C.
The antenna of the device focuses on the surface of the human body. The size of the focal spot is ΔX ≈ λrL / D, where λ is the wavelength, L is the distance from the antenna to the human body, D is the size of the aperture of the antenna. Therefore, in the proposed device, it is preferable to use the millimeter wavelength range, which will reduce the size of the focal spot, i.e. achieve the required resolution with minimum antenna sizes.

В описываемом примере устройства применена линзовая антенна, находящаяся в раскрыве рупора, заканчивающегося волноводом. Возможно использование и других типов фокусированных антенн, например зеркальной параболической (сфокусированной путем соответствующей установки облучателя). Сканирование луча антенны по поверхности тела человека производится оператором вручную. При этом особое внимание может уделяться тем участкам тела, где наиболее вероятно нахождение посторонних предметов. In the described example of the device, a lens antenna is used, located in the aperture of a horn ending in a waveguide. It is possible to use other types of focused antennas, for example, mirror parabolic (focused by appropriate installation of the irradiator). Scanning the antenna beam on the surface of the human body is performed by the operator manually. In this case, special attention can be paid to those parts of the body where the presence of foreign objects is most likely.

Скорость сканирования определяется чувствительностью радиометрического приемника, равной

Figure 00000004

(см. цитированную выше книгу "Радиотелескопы и радиометры"). Здесь Тш - входная шумовая температура радиометрического приемника, Δf - полоса пропускания приемника, τ - постоянная времени выходного интегратора, соответствующая времени пребывания луча антенны на данном участке тела человека.Scanning speed is determined by the sensitivity of the radiometric receiver, equal to
Figure 00000004

(see the book "Radio Telescopes and Radiometers" cited above). Here, T W is the input noise temperature of the radiometric receiver, Δf is the passband of the receiver, τ is the time constant of the output integrator, corresponding to the residence time of the antenna beam in this area of the human body.

Используя установленную выше необходимость иметь чувствительность установки δT ≈ 0,3K, из формулы (4) найдем, что при типичных достигнутых в настоящее время значениях Тш=1000К, ΔF = 4000 МГц и δT = 0,3K величина постоянной времени τ равна τ=0,01 с. При этом обследование всего тела человека может быть выполнено за время порядка 10 с.Using the need established above to have the sensitivity of the installation δT ≈ 0.3 K, from formula (4) we find that for the typical values currently achieved T w = 1000K, ΔF = 4000 MHz and δT = 0.3 K, the time constant τ is τ = 0.01 s In this case, an examination of the entire human body can be performed in about 10 seconds.

Claims (1)

Устройство для обнаружения предметов, скрытых под одеждой человека, содержащее последовательно соединенные радиоприемную антенну, сфокусированную на участке поверхности тела человека, радиометрический приемник, блок обработки и блок отображения информации, отличающееся тем, что человек, проходящий досмотр, оператор и устройство для обнаружения предметов помещены в теплоизолированную кабину с двойными стенками, между которыми расположен материал, поглощающий радиоволны и находящийся при температуре, отличной от температуры тела человека, при этом внутренняя стенка кабины выполнена из радиопрозрачного материала, а сканирование луча антенны по телу человека осуществляется вручную оператором. A device for detecting objects hidden under human clothing, comprising a series-connected radio receiving antenna focused on a portion of the surface of the human body, a radiometric receiver, a processing unit and an information display unit, characterized in that the person being examined, the operator and the device for detecting objects are placed in a heat-insulated cabin with double walls, between which there is a material that absorbs radio waves and is at a temperature different from the body temperature of people sheep, while the inner wall of the cabin is made of radiolucent material, and the scanning of the antenna beam through the human body is carried out manually by the operator.
RU2000126806/28A 2000-10-26 2000-10-26 Device for remote detection of objects hidden under men's clothes RU2183025C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000126806/28A RU2183025C1 (en) 2000-10-26 2000-10-26 Device for remote detection of objects hidden under men's clothes
AU2001296105A AU2001296105A1 (en) 2000-10-26 2001-10-12 Device for remote detecting of articles hidden under clothes
PCT/RU2001/000412 WO2002035259A1 (en) 2000-10-26 2001-10-12 Device for remote detecting of articles hidden under clothes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000126806/28A RU2183025C1 (en) 2000-10-26 2000-10-26 Device for remote detection of objects hidden under men's clothes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2183025C1 true RU2183025C1 (en) 2002-05-27

Family

ID=20241386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000126806/28A RU2183025C1 (en) 2000-10-26 2000-10-26 Device for remote detection of objects hidden under men's clothes

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2001296105A1 (en)
RU (1) RU2183025C1 (en)
WO (1) WO2002035259A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188418U1 (en) * 2018-12-26 2019-04-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Remote temperature control camera

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0220434D0 (en) * 2002-09-03 2004-03-17 Qinetiq Ltd Detection device
CN104090305A (en) * 2014-07-31 2014-10-08 常州工学院 Non-imaging type and not-contact type microwave security inspection device and method based on microwave radars

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4521861A (en) * 1982-04-30 1985-06-04 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for enhancing radiometric imaging
JPH0744937B2 (en) * 1986-12-12 1995-05-17 而至歯科工業株式会社 Composite crown for dental restoration
RU2133971C1 (en) * 1997-06-09 1999-07-27 Штейншлейгер Вольф Бенционович Method of remote detection of objects concealed under man clothes and device to implement it

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188418U1 (en) * 2018-12-26 2019-04-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Remote temperature control camera

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002035259A1 (en) 2002-05-02
AU2001296105A1 (en) 2002-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20030163042A1 (en) Object detection apparatus and method
EP0029451B1 (en) Passive remote temperature sensor system
JP5260800B2 (en) Remote inspection method for targets in the surveillance area
US7460053B2 (en) Method and apparatus for through-the-wall motion detection using CW radar
US7888646B2 (en) System and method for detecting contraband
US20090195435A1 (en) Hand-held device and method for detecting concealed weapons and hidden objects
Kapilevich et al. Detecting hidden objects on human body using active millimeter wave sensor
US11971350B2 (en) Method and THz measuring device for measuring a measurement object using electro-magnetic radiation
RU2133971C1 (en) Method of remote detection of objects concealed under man clothes and device to implement it
RU2183025C1 (en) Device for remote detection of objects hidden under men's clothes
Chen et al. A standoff, focused-beam land mine radar
Sasaki et al. Reflection-type CW-millimeter-wave imaging with a high-sensitivity waveguide-mounted electro-optic sensor
RU2220454C1 (en) Portable detector of objects hidden under clothes on men
RU2265249C1 (en) Hand-held detector of objects, concealed under clothes of people
Osiander et al. Mine field detection and identification using terahertz spectroscopic imaging
WO2008085050A1 (en) Method and device for detecting heat sources
Gaugue et al. Overview of current technologies for through-the-wall surveillance
US20170242119A1 (en) Device for detecting objects borne by an individual
JP2004085480A (en) Millimetric wave detecting device
Nanzer et al. A Ka-band correlation radiometer for human presence detection from a moving platform
Hiromoto et al. Study on material-classification of objects detected by the THz passive body scanner for security screening
RU2639603C1 (en) Method for remote inspecting target in monitored space area
RU173012U1 (en) DEVICE FOR DETECTING NON-METAL ITEMS HIDDEN UNDER CLOTHING OF PEOPLE
JPH0224350B2 (en)
JP3034676B2 (en) Imaging device for temperature difference distribution by microwave

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051027