RU2265249C1 - Hand-held detector of objects, concealed under clothes of people - Google Patents
Hand-held detector of objects, concealed under clothes of people Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265249C1 RU2265249C1 RU2004111608/09A RU2004111608A RU2265249C1 RU 2265249 C1 RU2265249 C1 RU 2265249C1 RU 2004111608/09 A RU2004111608/09 A RU 2004111608/09A RU 2004111608 A RU2004111608 A RU 2004111608A RU 2265249 C1 RU2265249 C1 RU 2265249C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- unit
- output signal
- antenna
- temperature
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое устройство 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 proposed device relates to security alarm systems for access control in protected premises, specifically to remote detection systems of objects hidden under the clothes of people undergoing inspection.
Известны устройства для обнаружения предметов, скрытых под одеждой людей (авт.свид. СССР №229016; патент №0093245 (ЕР); патент №2199715 (GB); патенты №№2133971, 2183025, 2200454 и другие).Known devices for detecting objects hidden under clothing of people (autosvid. USSR No. 229016; patent No. 0093245 (EP); patent No. 2199715 (GB); patents No. 21393971, 2183025, 2200454 and others).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Ручной обнаружитель предметов, скрытых под одеждой людей" (патент РФ №2220454, G 08 В 13/189, 2003), который и выбран в качестве прототипа.Of the known devices, the closest to the proposed one is the "Hand-held detector of objects hidden under people's clothing" (RF patent No. 2220454, G 08 B 13/189, 2003), which is selected as a prototype.
Указанное устройство способно обнаружить не только металлические, но и неметаллические предметы (взрывчатку), скрытые под одеждой людей. Оператор с помощью устройства, содержащего антенну, измеряет интенсивность радиотеплового излучения различных участков тела человека и, при наличии на поверхности тела посторонних предметов, по изменению интенсивности радиотеплового излучения определяет наличие таких металлических или неметаллических предметов. При этом для повышения чувствительности устройства на антенне закреплен материал, поглощающий радиоволны, снабженный нагревательным элементом и находящийся при температуре, превышающей температуру тела человека.The indicated device is capable of detecting not only metallic, but also non-metallic objects (explosives) hidden under people's clothing. Using an antenna-containing device, the operator measures the intensity of the thermal radiation of various parts of the human body and, if there are foreign objects on the surface of the body, determines the presence of such metallic or non-metallic objects by changing the intensity of the thermal radiation. At the same time, to increase the sensitivity of the device, an antenna is fixed to the antenna that absorbs radio waves, is equipped with a heating element and is located at a temperature exceeding the temperature of the human body.
Вместе с тем надежное обнаружение металлических и неметаллических предметов, скрытых под одеждой людей, затруднено из-за высокого уровня вариаций температурного поля, не связанных с теплофизическими параметрами обнаруживаемых предметов: тепловые помехи естественного (Солнце, окружающие тела) и искусственного (промышленные установки, электрический свет и т.п.) происхождения.At the same time, reliable detection of metallic and non-metallic objects hidden under people's clothing is difficult due to the high level of temperature field variations that are not related to the thermophysical parameters of the detected objects: thermal noise of the natural (the Sun, surrounding bodies) and artificial (industrial installations, electric light) etc.) of origin.
Технической задачей изобретения является повышение надежности обнаружения металлических и неметаллических предметов, скрытых под одеждой людей, путем исключения вариаций температурного поля, не связанных с теплофизическими параметрами предметов.An object of the invention is to increase the reliability of detection of metallic and non-metallic objects hidden under the clothing of people by eliminating temperature field variations not related to the thermophysical parameters of the objects.
Поставленная задача решается тем, что ручной обнаружитель предметов, скрытых под одеждой людей, содержащий блок отображения интенсивности выходного сигнала, последовательно соединенные радиоприемную антенну, выполненную с возможностью сканирования по телу человека вручную оператором, радиометрический приемник и блок измерения интенсивности выходного сигнала, а также материал, поглощающий радиоволны, закрепленный на антенне, окружающий пространство между телом человека и антенной и снабженный нагревательным элементом для нагрева до температуры, превышающей температуру тела человека, снабжен линией задержки, вычитателем, интегратором, делителем, блоком формирования эталонного значения температуры и блоком сравнения, причем к выходу блока измерения интенсивности выходного сигнала последовательно подключены линия задержки, вычитатель, второй вход которого соединен с выходом блока измерения интенсивности выходного сигнала, интегратор, делитель, второй вход которого соединен с выходом вычитателя, и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного значения температуры, а выход подключен к блоку отображения интенсивности выходного сигнала.The problem is solved in that a hand-held detector of objects hidden under clothing of people, comprising a display unit of the output signal intensity, a series-connected radio receiving antenna capable of being manually scanned by a human operator, a radiometric receiver and a unit for measuring the output signal intensity, as well as material, absorbing radio waves mounted on the antenna, surrounding the space between the human body and the antenna and equipped with a heating element for heating about a temperature exceeding the temperature of the human body, is equipped with a delay line, a subtractor, an integrator, a divider, a unit for generating a reference temperature value and a comparison unit, and a delay line, a subtracter, the second input of which is connected to the output of the measurement unit, are connected in series to the output of the output signal intensity measuring unit the intensity of the output signal, an integrator, a divider, the second input of which is connected to the output of the subtractor, and a comparison unit, the second input of which is connected to the output of the block ation temperature reference value, and an output connected to a display unit of the output signal intensity.
Структурная схема предлагаемого устройства представлена на чертеже, где введены следующие обозначения:The structural diagram of the proposed device is presented in the drawing, where the following notation is introduced:
1 - проверяемый человек;1 - checked person;
2 - нагревательный элемент;2 - heating element;
3 - радиопоглощающий материал;3 - radar absorbing material;
4 - радиоприемная антенна;4 - radio receiving antenna;
5 - радиометрический приемник;5 - radiometric receiver;
6 - блок измерения интенсивности выходного сигнала;6 - unit for measuring the intensity of the output signal;
7 - блок отображения интенсивности выходного сигнала;7 - block display the intensity of the output signal;
8 - оператор;8 - operator;
9 - линия задержки;9 - delay line;
10 - вычитатель;10 - subtractor;
11 - интегратор;11 - integrator;
12 - делитель;12 - divider;
13 - блок формирования эталонного значения температуры;13 is a block for the formation of a reference temperature;
14 - блок сравнения.14 is a comparison unit.
Устройство содержит последовательно включенные радиоприемную антенну 4, радиометрический приемник 5 радиотеплового излучения, блок 6 измерения интенсивности выходного сигнала, линию задержки 9, вычитатель 10, второй вход которого соединен с выходом блока 6 измерения интенсивности выходного сигнала, интегратор 11, делитель 12, второй вход которого соединен с выходом вычитателя 10, блок 14 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 13 формирования эталонного значения температуры, и блок 7 отображения интенсивности выходного сигнала.The device contains a series-connected radio receiving antenna 4, a radiometric thermal radiation receiver 5, an output signal intensity measuring unit 6, a delay line 9, a subtractor 10, the second input of which is connected to the output of the output signal intensity measuring unit 6, an integrator 11, a divider 12, the second input of which connected to the output of the subtractor 10, a comparison unit 14, the second input of which is connected to the output of the block 13 for generating the temperature reference value, and the output signal intensity display unit 7 .
На радиоприемной антенне 4 устройства закрепляется цилиндр, окружающий пространство между антенной и обследуемым человеком. Цилиндр изготовлен из радиопоглощающего материала 3, нагреваемого с помощью элемента 2 до температуры, превышающей температуру человеческого тела.A cylinder surrounding the space between the antenna and the person being examined is fixed on the radio receiving antenna 4 of the device. The cylinder is made of radar absorbing material 3, heated by means of element 2 to a temperature exceeding the temperature of the human body.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Оператор 8 направляет луч антенны 4 на исследуемый участок поверхности тела человека 1, проходящего досмотр. Антенна 4 воспринимает радиотепловое электромагнитное излучение участка поверхности, на который сфокусирован луч антенны, и передает это излучение на радиометрический приемник 5, где оно усиливается и детектируется. Затем усиленный сигнал поступает в блок 6 измерения интенсивности. При этом в каждой точке наблюдения производится не менее двух последовательных измерений температурного поля. Затем производится операция вычитания двух последовательных измерений с помощью линии задержки 9 и вычитателя 10. Для этого тепловой сигнал, соответствующий предшествующему измерению, задерживается линией задержки 9 до момента сравнения его с последующим тепловым сигналом (температурой) в вычитателе 10. Операции интегрирования разности температур и деления разности температур на проинтегрированную разность температур производится в интеграторе 11 и делителе 12. В блоке 14 осуществляется сравнение нормированной температуры с пороговым значением температуры, задаваемой блоком 13. В случае превышения заданного порогового значения в блоке 7 отображаются контуры прироста температуры. Отображение может быть выполнено, например, в цифровой форме или в виде звукового или светового сигнала, с изменением частоты звука или цвета светового сигнала в зависимости от изменения интенсивности выходного сигнала.The operator 8 directs the beam of the antenna 4 to the investigated area of the surface of the human body 1, undergoing inspection. Antenna 4 receives radio thermal electromagnetic radiation from a surface area on which the antenna beam is focused, and transmits this radiation to radiometric receiver 5, where it is amplified and detected. Then, the amplified signal enters the intensity measurement unit 6. At the same time, at least two consecutive measurements of the temperature field are made at each observation point. Then, the operation subtracts two consecutive measurements using the delay line 9 and subtractor 10. For this, the thermal signal corresponding to the previous measurement is delayed by the delay line 9 until it is compared with the subsequent thermal signal (temperature) in the subtractor 10. Integration of the temperature difference and division the temperature difference by the integrated temperature difference is made in the integrator 11 and the divider 12. In block 14, the normalized temperature is compared with a threshold value cheniem temperature defined by the block 13. In the event of exceeding a predetermined threshold in block 7 are shown the contours of temperature increase. The display can be performed, for example, in digital form or in the form of an audio or light signal, with a change in the frequency of the sound or color of the light signal depending on the change in the intensity of the output signal.
Оператор 8 перемещает антенну 4 прибора параллельно поверхности тела человека на расстоянии фокусировки от нее, фиксируя те места на теле человека, где произошло изменение интенсивности выходного сигнала, свидетельствующее о присутствии постороннего предмета на теле человека под его одеждой.The operator 8 moves the antenna 4 of the device parallel to the surface of the human body at a focusing distance from it, 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 4, характеризуется величиной абсолютной радиометрической температуры (Н.Е.Есепкина, Д.В.Корольков, Ю.Н.Парийский. Радиотелескопы и радиометры).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 antenna 4 is characterized by the absolute radiometric temperature (N.E. Esepkina, D.V. Korolkov, Yu.N. Pariysky. Radio telescopes and radiometers).
Когда луч антенны сфокусирован на поверхности тела человека, то антенна принимает электромагнитное излучение с интенсивностью, соответствующей радиометрической температуре Т'т:When the antenna beam is focused on the surface of the human body, the antenna receives electromagnetic radiation with an intensity corresponding to the radiometric temperature T ' t :
где Тт - истинная абсолютная температура тела;where T t - true absolute body temperature;
Rт - коэффициент отражения (по мощности) электромагнитной волны от поверхности тела;R t - reflection coefficient (power) of the electromagnetic wave from the surface of the body;
Тф - абсолютная температура, характеризующая фоновое излучение, облучающее человека.T f - the absolute temperature characterizing the background radiation that irradiates a person.
Соотношение, аналогичное (1), справедливо и для постороннего предмета (объекта), находящегося на теле человека.A ratio similar to (1) is also true for a foreign object (object) located on the human body.
где Тоб - истинная (физическая) абсолютная температура объекта;where T about - the true (physical) absolute temperature of the object;
Rоб - коэффициент отражения (по мощности) электромагнитной волны от поверхности объекта.R about - the reflection coefficient (power) of the electromagnetic wave from the surface of the object.
Разность δТ=Т'об-Т'т характеризует фиксируемый радиометром температурный контраст между поверхностью тела человека и инородным предметом, находящимся на нем.The difference δT = T ' about -T' t characterizes the temperature contrast recorded by the radiometer between the surface of the human body and a foreign object located on it.
Полагая для простоты Тт≈Тоб и пренебрегая затуханием электромагнитных волн в одежде, получим следующую приближенную формулу для величины измеренного устройством температурного контраста между объектом и телом человека:Assuming for simplicity T t ≈ T about and neglecting the attenuation of electromagnetic waves in clothing, we obtain the following approximate formula for the value of the temperature contrast measured by the device between the object and the human body:
Из формулы (3) следует, что разность Тт-Тф желательно иметь возможно большей. Этого можно добиться, повышая с помощью нагревательного элемента температуру радиопоглощающего покрытия, радиотепловое излучение которого облучает обследуемый участок тела проверяемого человека.From the formula (3) it follows that the difference T t -T f it is desirable to have the greatest possible. This can be achieved by increasing the temperature of the radar absorbing coating with the help of a heating element, the radiothermal radiation of which irradiates the examined part of the body of the person being tested.
Так, например, при Rт≈0,5 и Rоб≈0 (что соответствует измеренным значениям коэффициента отражения для тела человека и взрывчатки в миллиметровом диапазоне волн), при Тт=34°С и нагреве фонового покрытия до температуры Тф=100°С из формулы (3) получим ΔТ≈33°С. Для надежного обнаружения такой величины теплового контраста чувствительность радиометрического устройства должна быть около δТ≈0,5°C.So, for example, at R t ≈ 0.5 and R vol ≈ 0 (which corresponds to the measured values of the reflection coefficient for the human body and explosives in the millimeter wavelength range), at T t = 34 ° C and the background coating is heated to a temperature T f = 100 ° C from formula (3) we obtain ΔТ≈33 ° C. For reliable detection of such a value of thermal contrast, the sensitivity of the radiometric device should be about δТ≈0.5 ° C.
Современные медицинские тепловизоры с построчным сканированием могут различать прирост температуры δТ до 0,1°С.Modern medical infrared imagers with line-by-line scanning can distinguish a temperature increase of δТ up to 0.1 ° С.
Антенна 4 прибора фиксируется на поверхности тела человека. При этом размер фокального пятна равенThe antenna 4 of the device is fixed on the surface of the human body. The size of the focal spot is
Δx≈λL/D,Δx≈λL / D,
где λ - длина волны;where λ is the wavelength;
L - расстояние от антенны до тела человека;L is the distance from the antenna to the human body;
D - размер апертуры антенны.D is the aperture size of the antenna.
Поэтому в устройстве предпочтительно использование миллиметрового диапазона длин волн, что позволит уменьшить размеры фокального пятна, т.е. достичь требуемой разрешающей способности при минимальных размерах антенны.Therefore, the device preferably uses 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, a parabolic specular (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.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение надежности обнаружения металлических и неметаллических предметов, скрытых под одеждой людей. Это достигается путем исключения вариаций температурного поля, не связанных с теплофизическими параметрами предметов.Thus, the proposed device in comparison with the prototype and other technical solutions for a similar purpose provides increased reliability of detection of metallic and non-metallic objects hidden under the clothing of people. This is achieved by eliminating variations in the temperature field that are not related to the thermophysical parameters of objects.
По предлагаемому устройству регистрируется не абсолютная температура исследуемого участка поверхности тела человека, а ее прирост, отсекая постоянный неинформативный для поставленной задачи тепловой фон. Это легко осуществить, разделив время обследования, равное времени измерения температуры, на отдельные интервалы, величину и число которых можно задавать произвольно.According to the proposed device, not the absolute temperature of the investigated area of the surface of the human body is recorded, but its increase, cutting off the constant background that is not informative for the task. This is easily accomplished by dividing the examination time equal to the temperature measurement time into separate intervals, the value and number of which can be set arbitrarily.
Кроме того, для исключения неинформативного теплового фона осуществляется периодическое измерение температурного поля поверхности и операция нормирования разности температур двух последовательных измерений, т.е. интегрируется разность температур и делится разность температур на проинтегрированную разность температур. Операция сравнения нормированной разности температур с заданным пороговым значением позволяет повысить достоверность принятия решения о наличии или отсутствии предметов, скрытых под одеждой людей.In addition, to exclude uninformative thermal background, a periodic measurement of the surface temperature field and the operation of normalizing the temperature difference of two consecutive measurements, i.e. the temperature difference is integrated and the temperature difference is divided by the integrated temperature difference. The operation of comparing the normalized temperature difference with a given threshold value allows to increase the reliability of deciding on the presence or absence of objects hidden under people's clothing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004111608/09A RU2265249C1 (en) | 2004-04-08 | 2004-04-08 | Hand-held detector of objects, concealed under clothes of people |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004111608/09A RU2265249C1 (en) | 2004-04-08 | 2004-04-08 | Hand-held detector of objects, concealed under clothes of people |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004111608A RU2004111608A (en) | 2005-10-10 |
| RU2265249C1 true RU2265249C1 (en) | 2005-11-27 |
Family
ID=35850892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004111608/09A RU2265249C1 (en) | 2004-04-08 | 2004-04-08 | Hand-held detector of objects, concealed under clothes of people |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2265249C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2489706C1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Софком" | Method of detecting diversionary terrorist agents and system for realising said method |
| RU188418U1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-04-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Remote temperature control camera |
-
2004
- 2004-04-08 RU RU2004111608/09A patent/RU2265249C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2489706C1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Софком" | Method of detecting diversionary terrorist agents and system for realising said method |
| 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 |
|---|---|
| RU2004111608A (en) | 2005-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7982656B2 (en) | Imaging apparatus and method | |
| WO2007148327A2 (en) | Hand-held device and method for detecting concealed weapons and hidden objects | |
| US7888646B2 (en) | System and method for detecting contraband | |
| CN106353834B (en) | A kind of terahertz imaging system and Terahertz safety check apparatus | |
| US20030163042A1 (en) | Object detection apparatus and method | |
| KR101332068B1 (en) | Terahertz imaging in reflection and transmission mode for luggage and personnel inspection | |
| US7745792B2 (en) | Terahertz detectors for use in terahertz inspection or imaging systems | |
| EP3904917A1 (en) | Portable terahertz security check apparatus | |
| US20080251733A1 (en) | Multiple waveband millimetre and sub-millimetre wave detection system | |
| Kapilevich et al. | Detecting hidden objects on human body using active millimeter wave sensor | |
| Karpowicz et al. | Non-destructive sub-THz CW imaging | |
| RU2133971C1 (en) | Method of remote detection of objects concealed under man clothes and device to implement it | |
| US20140375335A1 (en) | Handheld multisensor contraband detector to improve inspection of personnel at checkpoints | |
| Sasaki et al. | Reflection-type CW-millimeter-wave imaging with a high-sensitivity waveguide-mounted electro-optic sensor | |
| JP2006258496A (en) | Millimeter wave imaging device | |
| RU2265249C1 (en) | Hand-held detector of objects, concealed under clothes of people | |
| RU97109609A (en) | METHOD FOR REMOTE DETECTION OF OBJECTS HIDDEN UNDER CLOTHING OF PEOPLE AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2183025C1 (en) | Device for remote detection of objects hidden under men's clothes | |
| RU2220454C1 (en) | Portable detector of objects hidden under clothes on men | |
| KR101721976B1 (en) | Terahertz sensor | |
| RU2501032C1 (en) | Method of determining permeability of barrier for broadband radar probing radiation | |
| Gaugue et al. | Overview of current technologies for through-the-wall surveillance | |
| JP2004085480A (en) | Millimetric wave detecting device | |
| CN114402191A (en) | Image pickup apparatus | |
| Nanzer et al. | A Ka-band correlation radiometer for human presence detection from a moving platform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060409 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060409 |
|
| RZ4A | Other changes in the information about an invention |