BRPI0515157B1 - sistema e método para triar um objeto quanto a item ameaçador - Google Patents

Abstract

sistema e método para triar um objeto quanto a item ameaçador um método e sistema para triar eficientemente se itens ameaçadores perigosos estão presentes. o sistema inclui uma unidade de objeto projetada para suportar o objeto e uma unidade de teste incluindo equipamento para sujeitar o objeto a uma combinação de dois ou mais testes. há sensores localizados na unidade de objeto, onde cada um dos sensores lê dados resultantes de testes dos objetos e gera um sinal de saída. uma unidade de computação recebe o sinal de saída de cada um dos sensores e processa os sinais de saída em paralelo para determina um fator de risco baseado nos parâmetros resultantes de dois ou mais testes. a aquisição e processamento em paralelo dos sinais de saída realça a precisão. por testar um "lote" de objetos ao mesmo tempo, o sistema aumenta a produtividade.

Description

“SISTEMA E MÉTODO PARA TRIAR UM OBJETO QUANTO A ITEM AMEAÇADOR” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS CORRELATOS

Este pedido de patente reivindica o beneficio, sob 35USC $ 119(e), do pedido de patente provisório US 60/606.689, depositado em 10 de setembro de 2004 pedido de patente provisório US 60/680.313, depositado em 13 de maio de 2005, cujos conteúdos são aqui incorporados pela referência. CAMPO TÉCNICO

Esta invenção refere-se a um sistema para detectar a presença de um item ameaçador e, mais particularmente, a um sistema para detectar a presença de um item ameaçador usando uma pluralidade de testes em paralelo.

FUNDAMENTOS

Atualmente, sistemas de segurança em pontos de checagem em locais públicos, como aeroportos ou prédios governamentais incluem, tipicamente, alguma combinação de um teste de formação de imagem, um detector de metal e um teste químico.O teste químico normalmente utiliza a máquina de detecção de traço de explosivo sobre a mesa (ETD), na qual um esfregão ou mecha ou uma amostra de ar é tomada de um objeto (por exemplo, uma mala) e testada quanto a traços de materiais explosivos.

Infelizmente, os sistemas de checagem de segurança atualmente em uso não são tão confiáveis como deveríam ser. Por exemplo, testes de raios-X identificam itens ameaçadores com base nas densidades de objetos e muitos objetos inócuos têm densidades similares àquelas de alguns itens ameaçadores. Naturalmente, a taxa de falso-negativo é alta. Com teste de formação de imagem envolvendo raios- ou scan-CT,a precisão do teste depende grandemente do estado de alerta e julgamento de um operador humano que verifica as imagens quando as malas são escaneadas. Embora diversos sistemas incluam classificação visual automática de itens suspeitos, a confiança no estado de alerta e julgamento humanos ainda representa um papel principal nestes sistemas. Devido a distrações, fadiga e limitação natural da cobertura pela atenção humana, um sistema de checagem baseado tanto no julgamento humano não pode atingir um nível ótimo de precisão. Além disso, devido ao teste de formação de imagem ser baseado grandemente na visualização de objetos sendo testados, um passageiro pode disfarçar ou esconder i, item ameaçador perigoso e evitar a detecção pelo teste de formação de imagem.

Tentativas foram feitas para aumentar a precisão de um sistema de segurança de ponto de checagem pela utilização de uma combinação de testes, como formação de imagem, detector de metal e um teste químico. Tipicamente, os testes são efetuados pela utilização de três equipamentos separados e a colocação deles próximo um do outro. Por exemplo, um sistema de segurança de aeroporto pode empregar um teste de imagem de raíos-X e sujeitar apenas malas que sejam indicadas como suspeitas pelo teste de formação de imagem por raios-X a um teste químico, Similarmente, quanto as passageiros, eles podem primeiro ser solicitados a passar através de um portal de detecção de metal preliminar, e serem sujeitos a um teste de detecção de metal mais detalhado efetuado por um operador humano apenas se um alarme for acionado pelo teste de portal preliminar.

Um problema com este tipo de combinação serial/seqüencíal de testes é o fato da precisão global depender pesadamente da precisão de cada teste individual e, em alguns casos, da precisão do primeiro teste. Por exemplo, se o teste químico não for usado, amenos que uma mala nâo passe pelo teste de formação de imagem por raios-X, o uso do teste químico só será de auxílio se o teste de formação de imagem por raios-X identificar precisamente as malas suspeitas. Se o operador supervisionando as imagens de raios-X deixar passar um item potencialmente ameaçador, o fato do teste químico ser prontamente disponível não muda o fato do item potencialmente ameaçador ter passado pelo sistema de segurança.

Embora o uso de múltiplos testes sobre cada passageiro e bagagem ser um caminho óbvio de realçar a precisão de checagens de segurança, esta solução não é prática, devido a só resultar em passageiros despendendo uma enorme quantidade de tempo passando através de checagens de segurança. Além disso, este sistema seria proibitivamente caro. Para uma implementação prática, a precisão dos testes de checagem de segurança é balanceado - compromissado, pela necessidade de mover os passageiros através do sistema a uma velocidade razoável. Além disso, se um teste que forneça uma alta taxa de falso-positivo como o teste de formação de imagem por raios-X for usado como primeiro teste, o fluxo de passageiros ser desnecessariamente desacelerado devido a muitas malas que não contenham um item ameaçador terem que ser suj eitas ao segundo teste, .

Um sistema e método para mover os passageiros através de um ponto de checagem de segurança, a uma velocidade razoável, sem comprometer a precisão dos testes de checagem de segurança, são desejados. SUMÁRIO

Em um aspecto, a invenção é um sistema de triar um objeto quanto a item ameaçador. O sistema inclui uma unidade de objeto projetada para suportar o objeto, e uma unidade de teste incluindo equipamento para sujeitar um objeto a uma combinação de dois ou mais testes. Há sensores localizados em uma ou ambas da unidade de objeto e unidade de teste, onde cada um dos sensores lê dados resultantes dos testes do objeto e gera um sinal de saída. Uma unidade de computação recebe o sinal de saída de cada um dos sensores, processa os sinais de saída individualmente para gerar valores paramétricos, e combina os valores paramétricos para determinar um fator de risco, onde o fator de risco indica a probabilidade do item ameaçador estar presente no objeto.

Em outro aspecto, o sistema inclui uma unidade de teste incluindo equipamento para sujeitar o objeto a uma combinação de dois ou mais testes, e unidades de objeto modulares acopladas à unidade de teste. Cada uma das unidades de teste é projetada para suportar um objeto, e a unidade de teste testa os objetos nas diferentes unidades de objeto. Uma unidade de computação recebe os sinais de saída de uma ou ambas as unidades de objeto e a unidade de teste determina um fator de risco para cada objeto nas diferentes unidades de objeto. . Em outro aspecto ainda, a invenção é um método de triar um objeto quanto a item ameaçador. O método acarreta a identificação de um objeto em uma unidade de objeto que tem múltiplos sensores localizados nela, e a sujeição do objeto a uma combinação de testes para identificar propriedades do objeto. Sinais de saída dos múltiplos sensores localizados na unidade de objeto são fidos, e os sinais de saída são processados individualmente para gera valores paramétricos. Os valores paramétricos são combinados para determinar um fator de risco que indica a probabilidade do item ameaçador estar presente no objeto.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A Fíg. 1 é um diagrama de bloco ilustrando os componentes principais de um sistema de detecção múltipla de ameaças de acordo com a presente invenção. A Fig. 2 é um diagrama de bloco de um exemplo de modo de realização do sistema de detecção múltipla de ameaças. A Fig. 3 é um diagrama de bloco ilustrando os módulos da unidade de computação para executar um método de identificação de item ameaçador, A Fig. 4 é um diagrama de bloco de um exemplo de modo de realização do sistema de detecção múltipla de ameaças, incluindo uma única unidade de teste e múltiplas unidades de objeto. A Fig. 5 é um diagrama de bloco mostrando a unidade de teste e as unidades de objeto. A Fig. ó é outro exemplo de modo de realização do sistema de detecção múltipla de ameaças, onde o objeto é um ser humano (ou qualquer outro animal). A Fig. 7 é ainda outro exemplo de modo de realização do sistema de detecção múltipla de ameaças para testar objetos inanimados e seres humanos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS MODOS DE REALIZAÇÃO

Modos de realização da invenção são descritos aqui no contexto de um sistema de segurança de ponto de checagem. Entretanto, deve ser entendido que os modos de realização providos aqui são meramente modos de realização exemplificativos, e o escopo da invenção não está limitado às aplicações ou aos modos de realização aqui descritos. Por exemplo, o sistema da invenção pode ser útil para testes automáticos de pequenas encomendas e correspondências, checando edens de consumo embalados (por exemplo, alimentos, remédios) entre outros, O sistema de detecção múltipla de ameaças da invenção é útil para detectar a presença de vários itens ameaçadores. Um “item ameaçador” é qualquer substância e/ou combinação de substâncias e objetos que possa ser de interesse para um sistema de segurança, incluindo, mas não de modo limitativo, explosivos, dispositivos explosivos, dispositivos explosivos improvisados, agentes de guerra química, contrabando, drogas, armas e materiais radioativos. A invenção provê um sistema automatizado para efetuar diferentes tipos de testes para detectar múltiplos itens ameaçadores rapidamente, de modo que os múltiplos objetos possam ser examinados em um período de tempo relativamente curto. Além disso, o sistema da invenção diminui a dependência de operadores humanos, usando, em seu lugar, uma unidade de computação que determina um fator de risco baseado na aquisição e processamento simultâneos dos diferentes resultados de teste. Desse modo, o sistema provê o método muito necessário de aumentar a precisão de um teste de checagem de segurança sem comprometer a produtividade.

Um “teste de radiação ionizada”, como usado aqui, pretende incluir qualquer forma de teste que emita radiação ionizada como nuclear, raios-X, ou radiação de raios gama. Exemplos de métodos de raios-X incluem transmissão de raios-X normal, métodos de contra-reflexão de radiação, métodos de energia dupla ou múltipla, bem como, scan-CT, Exemplos de testes fonte de radiação nuclear incluem métodos como Análise Neutrônica Termal, análise de neutro de pulsação rápida, teste de contra-reflexão e tetrahertz, entre outros. Um “teste de não-ionização” inclui métodos que usam uma fonte de radiação eletromagnética (EM), como aquelas que expõem o material a um campo EM pulsado e adquirem o pulso de retomo. Estes métodos incluem o uso de ondas milimétricas elevadas, espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (NMR), Ressonância de Spin de Elétrons (ESR) e Ressonância Quadripolar Nuclear (NQR), entre outras. Uma fonte adicional não-ionizante potencial inclui Tetrahertz. Em adição, “restes não-ionizantes” incluem também métodos usados na detecção de materiais condutores que sujeitam um objeto a campos eletromagnéticos, de onda constante ou pulsada, e detectam a correspondente direção de mudanças no campo. “Análise química” tenciona incluir métodos de detecção de substância, incluindo espectrometria de mobilidade iônica (IMS), espectroscopia de mobilidade de captura iônica (ITMS), detecção de captura, quimilummescência, cromatografia de gás/onda acústica superficial, termo-redox, métodos espectroscópicos, sensores de polímeros seletivos, e sensores baseados em MEMBRO, entre outros.

Uma “classificação biológica” classifica ameaças biológicas (por exemplo, paganismos, moléculas) de acordo com linhas de referência indicando o nível de risco potencial com toxinas, bio-reguladores, e organismos epidemicamente perigosos (como víirus, bactérias e fungos). Um “teste de classificação biológica” inclui métodos biométricos normais discretos, como impressões digitais, bem como, parâmetros físico-comportamentais indicativos de comportamento suspeito.

Como usado aqui, “simultaneamente” tem a intenção de significar uma sobreposição temporal parcial ou completa entre dois ou mais eventos de durações diferentes. Por exemplo, se o Evento A começar no tempo 0 e terminar no tempo 10 e o Evento B começar no tempo 2 e terminar no tempo 10, o Evento A e o Evento estarão ocorrendo simultaneamente. Do mesmo do, o Evento Ceo Evento D, se ambos começarem no tempo 0 e terminar no tempo 7 também estarão ocorrendo simultaneamente. “Seqüencialmente”, por outro lado, indica que não há sobreposição temporal entre dois ou mais eventos. Se o Evento E começar no tempo 0 e terminar no tempo 6 e o Evento F começar no tempo 7 e terminar no tempo 10, os Eventos E e F estarão ocorrendo seqüencialmente.

Um “parâmetro”, como usado aqui, tem a intenção de incluir dados e conjuntos de dados e funções, estáticas ou dinâmicas.

Uma “função de determinação de ameaça”, como usado aqui, tem a intenção de incluir uma função ou conjuntos de funções que definem uma condição que indica a presença de uma ameaça. Esta(s) funç(ões) podem ter um valor estático, conjuntos de valores estáticos, ou um cálculo dinâmico.. A(s) funç(ões) podem ser baseadas em regras ou baseadas em um método não-heurístico, como uma rede neural.

Um “fator de risco” indica a probabilidade do item ameaçador estar presente no objeto. Um “conjunto” de fatores de risco pode incluir um ou mais fatores de risco. A Fig. 1 é um diagrama de bloco ilustrando os componentes principais de um sistema de detecção múltipla de ameaças 10 de acordo com a invenção. Como mostrado o sistema de detecção múltipla de ameaças 10 inclui uma unidade de teste 20, uma unidade de computação 40, e uma unidade de objeto 60 que são acopladas entre si. A unidade de objeto 60 tem um mecanismo que é projetado para suportar um objeto (por exemplo, uma mala ou uma peça de bagagem) que está sendo examinada. A unidade de teste 20 inclui várias fontes de teste e/ou equipamento, como fonte de radiação para um exame de raios-X, uma unidade de análise química para um exame químico, bobinas de RF e outras induções de campo magnético para um exame não-ionizante. A unidade de computação 40. que tem um processador e uma memória, é configurada para receber entradas da unidade de teste 20 e da unidade de objeto 60 e processar as entradas para gerar um fator de risco. O fator de risco indica a probabilidade do objeto na unidade de objeto 60 conter um item ameaçador. Opcionalmente, pode haver uma unidade de comunicação que pode incluir uma unidade de interface de usuário (não mostrada) que é acoplada à unidade de computação 40 de modo que p fator de risco e um alerta correspondente possam ser comunicados a um operador do sistema de detecção múltipla de ameaças.

Os testes que são incorporados na unidade de teste 20 podem ser qualquer teste correntemente conhecido para identificar itens ameaçadores, e não estão limitados aos exemplos aqui mencionados. Pode haver também uma pluralidade de unidades de objeto acopladas à unidade de teste 20 e à unidade de computação 40, de modo que múltiplos objetos podem ser examinados quase ao mesmo tempo. A Fig. 2 é um diagrama de bloco de um exemplo de modo de realização do sistema de detecção múltipla de ameaças 10. A unidade de objeto 60 tem uma ou mais portas 61 através da qual um objeto 62 pode ser colocado na unidade de objeto 60 para ser sujeitado a vários testes. Em alguns modos de realização, o objeto 62 permanece estacionário sobre uma plataforma na unidade de objeto 60. Em outros modos de realização, o objeto 62 é movido através da unidade de objeto 60 através de um mecanismo móvel 67. O mecanismo móvel 67 pode se acoplado a um mecanismo de agarre 64, que pode ser um mecanismo robótico capaz de suportar o objeto 62 e posicioná-lo e girá-lo em uma localização desejada no ângulo de teste desejado. No modo de realização mostrado, o mecanismo móvel 67 é um tipo de sistema de polia, um sistema posicionador x-y 65, ou uma combinação dos dois, e é acoplado ao mecanismo de agarre 64. Em um modo de realização alternativo, o mecanismo móvel pode ser uma correia transportadora que transporta o objeto 62 através de diferentes estágios de teste. A unidade de objeto 60 inclui um receptor automatizado 69 que automaticamente provê informação extra sobre o proprietário do objeto 62. Em alguns modos de realização, a informação extra pode incluir informação de bilhete. Em outros modos de realização, informação adicional sobre o proprietário, como seu nome, nacionalidade, destino de viagem etc... também pode ser disponibilizada pelo receptor automatizado 69. O receptor automatizado 69 pode ser implementado com etiquetagem digital/magnética, etiquetagem de RE, ou outro escaneamento de cartão inteligente que identifica o proprietário/portador do objeto 62. Esta correlação automática entre o objeto 62 e seu proprietário/portador facilita a identificação da pessoa responsável caso um item ameaçador seja encontrado. A unidade de objeto 60 tem uma ou mais portas 61 através da qual o objeto pode ser removido. Em alguns modos de realização, as portas 61 são travadas automaticamente quando da identificação de um item ameaçador como parte dos protocolos de segurança operacional.

Neste exemplo de modo de realização, a unidade de teste de radiação ionizada 20 tem uma subuuidade de fonte de raios-X 22, uma subunidade de análise química 30, e uma subunidade de fonte não-ionizante 36. O exame de raios-X é feito por uma fonte de raios-X 24 gerando um feixe e o direcionando para o objeto 62. A fonte de raios-X 24 é, de preferência, suportada por um mecanismo giratório 26 que permite que o feixe seja apontado em direções diferentes, como seria desejável para ajustar a direção do feixe de acordo com o tamanho e a posição do objeto 62. Uma pluralidade de sensores 66 é localizada na unidade de objeto 60 e posicionada para receber os feixes de raios-X apos eles passarem através do objeto 62. Sensores adicionais 66 podem ser posicionados para adquirir radiação de conta-reflexão também. O feixe é recebido pelos sensores 66 após passarem através do objeto 62. Os sensores geram sinais de saída baseados no feixe recebido e suprem os sinais de saída à unidade de computação 40. Quando raios-X são usados como um dos testes, as paredes da subunidade de raios-X 22 e a unidade de objeto 60 são blindadas para conter a radiação dentro da unidade de objeto 60. A análise química ode se efetuada pela coleta de amostra do objeto 62 e passando a amostra através da subunidade de análise química 30. Um caminho implementado por um dispositivo de fluxo, como um dispositivo de fluxo rotacional 32. conecta o mecanismo de agarre 64 à subunidade de análise química 30, de modo que amostra do objeto 62 possa ser transportada para a subunidade de análise química 30. A análise química pode ser baseada, por exemplo, na espectroscopia de mobilidade iônica, ou métodos mais recentes, como sensores baseados em polímeros seletivos ou em MEMs. Quando uma espectroscopia de mobilidade iônica é usada, a subunidade de análise química 30 inclui uma câmara de reação de ionização 28. Um fluxo de ar é gerado por uma bomba de vácuo 33 para obter uma amostra de gás da unidade de objeto 60. A amostra de gás se desloca através de tubos de fechamento ajustável 32 que têm pros de aquisição de partículas 63 na proximidade do objeto 60 para obter amostras de gás. O dispositivo de fluxo rotacional 32 e os poros de aquisição de partícula 63 proveem um meio agitação de gás de contato contínuo e aquisição de partícula para análise contínua enquanto o objeto se move no interior da unidade de objeto 60 para outros testes. Os pros de aquisição de partícula 63 podem ser colocados sobre o mecanismo de agarre 64 que move o objeto 62 através da unidade de objeto 60, como o braço robótico ou correia transportadora acima mencionados. A amostra de gás entra na subunidade de análise química 30. Em um exemplo de modo de realização usando o método IMS, a amostra e gás entra em uma câmara de reação de ionização 28 através do dispositivo de fluxo rotacional 32 e se toma ionizado por uma fonte de ionização. As moléculas de gás ionizado são levadas para uma placa coletora (não mostrada) localizada na câmara de reação de ionização 28 por um campo elétrico dentro da câmara 28. A quantidade de íons chegando à placa coletora em função do tempo é medida e enviada para a unidade de computação 40 em forma de um ou mais sinais de saída. Um microprocessador na subunidade de análise química 30 pode converter a quantidade de íons em uma corrente antes de enviar a corrente para a unidade de computação 40. IMS é um método bem-estabelecido.

Opcionalmente, a subunidade de análise química 30 contém um módulo de interface 35 para um sistema de detecção biológico, caso um sistema de detecção biológico seja incorporado na unidade de teste 20, uma classificação biológica do objeto pode ser obtida. Um sistema de detecção biológico que detecta materiais moleculares podería utilizar um dos métodos de análise química. Um sistema que pretenda identificar um organismo, como Anthrax, utilizaria um teste de DNA automatizado baseado em reação de cadeia de polimerase automatizada (PCR) de acordo com o estado presente da tecnologia, A subunidade de fonte não-ionizante 36 pode conter uma fonte de radiofrequência e/ou uma fonte magnética, como bobinas de RF 38 e antenas para testes NQR e/ou testes de correntes parasitas. Estes testes proveem informação sobre composições químicas do objeto e ou informação sobre a existência de materiais metálicos ou outros materiais condutores. Fontes magnéticas podem ser uma pluralidade de fontes que variam de tamanho e intensidade, de modo que a localização de um item ameaçador possa ser detectada, bem como, sua presença. Ondas de frequência de rádio e/ou um campo magnético são direcionados a um objeto 62 e os sensores 66 recebem a onda e/ou campo após sua passagem através do objeto 62. Por exemplo, quando a subunidade 36 for um detector de metal, o detector de metal pode transmitir campos magnéticos de baixa intensidade que interrogam o objeto 62 quando ele passa através dos campos. Um transmissor gera o campo magnético que reage com objetos metálicos em seu campo e os sensores 66 medem a resposta desta reação. Os sensores 66 enviam o resultado de medição à unidade de computação 40.

Em adição ao exame de raios-X, espectrometria de mobilidade iônica, e o teste de teste de fonte não-ionizante usado no modo de realização da Fig, 2, qualquer outro teste pode ser empregado pelo sistema de detecção múltipla de ameaças 10 se considerado útil para a aplicação particular. Além disso, o exame de raios-X, a espectrometria de mobilidade iônica e o teste de fonte não-ionizante podem ser substituídos por testes diferentes como considerado hábil por algucm experiente na técnica. De preferência, cada uma das subunidades 22, 30, 36 é destinada a ser substituível independente das outras subunidades. Desse modo, a substituição de um teste por outro será provavelmente uma questão de substituir uma subunidade por outra.

Os sensores 66 podem ser sensores de arranjo combinado capaz de coletar múltipla informação, de maneira paralela ou multiplexada. Sensores de arranjo combinado são bem conhecidos. Informação coletada pode incluir quaisquer resultados de testes como de raios-X, raios tetrahertz, raios gama, RF, químico, radiação nuclear, e informação de corrente. A unidade de computação 40 inclui um processador 42, uma memória 44 e um suprimento de energia 26. Pelo uso de um método multivariante como o método descrito abaixo com referência à Fig. 3, a unidade de computação 40 determina o fator de risco, que indica a probabilidade de um objeto conter um item ameaçador. A unidade de computação 40 tem uma interface de comunicação 50 através da qual ela pode enviar alertas visuais d ou sonoros em qualquer modo de comunicação, de preferência, de modo sem-fio, caso um objeto tenha probabilidade de conter um item ameaçador. Há também pelo menos uma interface aberta 95 que permite a unidade de computação 40 se comunicar com outro aparelho, como uma plataforma para sistema de portal humano ou uma plataforma para entradas biométricas. A interface aberta 95 pode permitir conexões por ou sem fio para estes outros aparelhos.

Os resultados de teste de análise química podem ser enviados diretamente da placa coletora na subunidade de análise química 30 para a unidade de computação 40. Caso desejado, porém, os dados da placa coletora podem ser enviadas a um ou mais sensores 66 na unidade de objeto 60 e enviados pra a unidade de computação 40 indiretamente a partir dos sensores 66. Ao usar outros métodos, como sensores passivos, partículas podem ser encaminhadas diretamente para sensores 66. Outros dados, como dados de raios-X, são coletados pelos sensores 66 e enviados para a unidade de computação 40. Como usado aqui, “sensores” incluem qualquer tipo de dispositivo que seja capaz de fazer uma medição física ou elétrica e gerar um sinal de saída para a unidade de computação 40, como sensores 66 na unidade de objeto 20 e a placa coletora na subunidade de análise química 30.

Embora a Fig. 2 mostre a unidade de teste 20, a unidade de computação 40, e a unidade de objeto 60 como três componentes separados, a divisão é conceituai e as unidades físicas não têm necessariamente de se correlacionar com a divisão conceituai. Por exemplo, todas as três unidades podem ser contidas em um alojamento, ou a unidade de teste 20 e a unidade de objeto 60 podem ser contidas no mesmo alojamento enquanto a unidade de computação 40 fica em uma localização remota. A Fig. 3 é um diagrama de bloco ilustrando os módulo da unidade de computação 40 para executar um método de identificação de item ameaçador. Como descrito acima, a unidade de computação 40 recebe entradas da unidade de teste 20 e/ou unidade de objeto 60. Estas entradas são originadas como dados brutos coletados pelos sensores 66 e/ou placa coletora em espectrometria de mobilidade iônica (ou outro sensor químico), Como mostrado no diagrama, o método da invenção usa um conjunto de módulos funcionais 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128 , 206, 208 para processar as várias entradas provenientes dos sensores 66 e o sensor na unidade de teste 20 (por exemplo, placa coletora). Usando estes módulos, valores são calculados para vários parâmetros como textura, densidade, condutividade elétrica, classificação molecular, classificação de localização, classificação de radiação, classificação visual, classificação biológica e classificação biométrica para o objeto 62. Quando o objeto 62 for algo como uma mala que contém múltiplos componentes, os componentes podem ser automaticamente divididos de acordo com a textura, densidade, condutividade etc. de modo que cada componente seja classificado separadamente.

No modo de realização particular do método de identificação de item ameaçador que é mostrado na Fig. 3, os resultados de detecção de radiação ativa (por exemplo, raios-X) são usados para a determinação de classificação de textura, classificação de densidade, classificação de contexto de forma, classificação de localização, e classificação visual. O nível de radioatividade do objeto pode ser determinado para a classificação de radiação. Dados correntes ou respostas de campos induzidos EM são usados para parâmetros, como classificação de textura, classificação de condutividade e classificação de localização. A resposta magnética é usada para calcular parâmetros, como classificação molecular, classificação de densidade e classificação de localização. Qualquer resultado de análise química é usado para classificação molecular. Sinais de saída dos sensores 66 e sinais de saída da subunidade de análise química 30 são supridos aos diferentes módulos em paralelo, desse modo, os valores para todos os parâmetros das áreas de classificação, como textura, densidade etc, possam ser determinados substancialmente simultaneamente.

Após os parâmetros baseados em valores e funções para cada uma destas áreas de classificação serem determinados, os valores são coletivamente processados em um módulo multi-variante de matriz de dados 300 para gerar um fator de risco. A matriz de dados multi-variante 300 arranja a pluralidade de parâmetros de classificação das matrizes de função 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 206, 208, 210 em uma matriz de dados n-dimensional. Por exemplo, a matriz de função de classificação visual 124 fornecería numerosos dados de visualização [V] em função do número de {Ι,.,.η} e medição de ângulos (φ), dependendo do número de rotações efetuadas pelo mecanismo de agarre 64, de modo que uma fórmula de dados seria V = ί(φ)η. Adicionalmente, uma série de dados de visualização [V] relativos a parâmetros de densidade [D] em cada ângulo φ fornecería o conjunto de parâmetros V = f(D, φ, n). Outro conjunto de parâmetros suprido à matriz de dados multi-variantes 300 seriam classificações de condutividade da matriz de funções de classificação de condutividade 120 e seria fornecido similarmente um arranjo de parâmetros inter-relacionados, por exemplo, condutividade [Z] como tendo intensidades variáveis (i) em função de localização (1) fornecendo um conjunto de Z = f(i, 1). Estes três exemplos de funções V = ί(φ)η, V = f(D, φ, n). e Z = f(i, 1) seriam arranjadas na matriz de dados multivariantes 300 de modo a prover múltiplos atributos para localizações tridimensionais particulares, bem como, atributos globais, por todo o objeto triado. Mais geralmente, todos os blocos de matriz de função de classificação produzirão numerosos conjuntos de parâmetros, de modo que uma matiz de parâmetros n-dimensionais seja produzida para processamento no bloco 310. A matriz de parâmetros n-dimensionais gerada no bloco 310 possibilita numerosos cálculos e processamento de parâmetros dependentes e independentes seja efetuados no bloco 310. Os parâmetros do módulo de matriz dados multi-variantes 300 são submetidos às funções de determinação de ameaça, que incluem a execução de conjuntos de cálculos híbridos. Cálculos híbridos incluem combinações de métodos baseados em regra e não-heurísticos (como rede neural ou outros algoritmos baseados em inteligência artificial (AI)) e comparação do resultado contra critérios e condições de conhecimento do mundo real (bloco 310). Em alguns modos de realização, um exemplo de uma decisão baseada em regra combinaria testar alguns ou todos os parâmetros contra limiares. Por exemplo, uma condição como “Se classificação de textura Τ(φ, L)n >3, classificação de densidade D(<j>,L,)n>4, classificação de condutividade Z=(i, 1)>4, classificação de localização >3, e classificação de radiação >1” podería ser usada como uma condição para determinar um tipo de fator de risco e, possivelmente, gerar um alerta. Cálculos podem ser qualquer combinação simples ou complexa dos valores de parâmetros individuais calculados pelo bloco de teste 310 para determinar conjuntos de fatores de risco. Conjuntos de fatores de risco representam várias categorias de funções de ameaça associadas à probabilidade de um vento biológico que produzisse um fator de risco para esta categoria, pode haver também uma categoria de funções de ameaça associada à probabilidade de uma ameaça de explosivo que produziría um fator de risco para a categoria explosivo, e ainda pode haver uma categoria de função de ameaça associada a uma probabilidade geral evocada por uma combinação de atributos não necessariamente especificamente para o tipo de material. Cálculos diferentes podem fornecer um número de fatores de risco dentro de cada categoria. As funções de ameaça incluem condições de teste e aplicação de critérios baseados no conhecimento pré-existente do mundo real sobre sinais e combinações de sinais identificando ameaças.

Se um transportadora suficientemente elevado for determinado que o conjunto pré-estabelecido de limiares de ameaça seja satisfeito, dependendo o modo de realização, a localização, quantidade, e tipo de item ameaçador podem ser estimados (bloco 320), um alerta pode ser gerado (bloco 330). Se um fator de risco é suficientemente elevado para disparar o alerta dependerá dos ajustes de sensibilidade dentro do sistema, que tem um ajuste padrão e é reconfigurável pelo usuário. Um “alerta” pode incluir um sinal visual ou sonoro para notificar o operador que um item ameaçador pode ter sido identificado, e pode incluir também tomar outras ações operaciOnais, como fechamento/travamento da porta 61 na unidade de objeto 60, Opcionalmente, um sinal (por exemplo, uma luz verde) pode ser gerado para indicar que um objeto está livre de itens ameaçadores (bloco 325). A Fig. 4 é um exemplo de modo de realização do sistema de detecção múltipla de ameaças 10 incluindo uma única unidade de teste 20 e múltiplas unidades de objeto 60a-e. Como mostrado a unidade de teste 20 fica localizada centralmente com relação às unidades de objeto 60, de modo que um objeto pode ser testado pela unidade de teste 20 a despeito de em qual unidade de objeto ele esteja. De preferência, há um mecanismo giratório na unidade de teste 20 que permite que a direção do feixe de teste etc. seja ajustada, dependendo de qual objeto estiver sendo testado. Uma vez que todas as unidades de objeto estejam carregadas, a unidade de teste efetua testes sobre os objetos girando incrementalmente entre cada unidade de objeto 60, como mostrado pelas setas. Alguns testes são efetuados seqüencialmente. Por exemplo, se um teste de raios-X for efetuado, o feixe de raios-X é direcionado da unidade de teste 20 para as múltiplas unidades de teste óOa-e, seqüencialmente, por exemplo, em uma ordem predeterminada. Entretanto, outros testes são executados simultaneamente para as múltiplas unidades de objeto 60a-e. Por exemplo, se um teste de análise química for efetuado, uma amostra de cada objeto nas múltiplas unidades de objeto 60a-e pode ser tomada simultaneamente, uma vez que cada unidade de objeto tem seu próprio dispositivo de fluxo de rotação 32, mecanismo de agarre 64, e poros de aquisição de partícula 63, Desse modo, dependendo dos testes que estejam incluídos no modo de realização particular, os testes em geral podem ser parcialmente seqüenciais e parcialmente simultâneos para as múltiplas unidades de objeto 6Oa-e. Todos os dados de teste são enviados para a unidade de computação 40, de preferência, tão logo eles sejam obtidos.

Os sinais de saída dos sensores 66 (e a placa coletora da subunidade de análise química 30, caso aplicável) podem ser processados por uma única unidade de computação 40 ou uma pluralidade de unidades de computação 40. Quando uma única unidade de computação 40 for usada, a unidade de computação 40 mantém os objetos separados de modo a fornecer cinco resultados diferentes, um para cada objeto 62. O modo de realização da Fig. 4 permite que múltiplos objetos sejam processados rapidamente em comparação com o sistema de checagem de segurança atual onde passageiros formam uma única fila e um objeto (por exemplo, mala) é processado por vez. Por conseguinte, todos os testes incorporados na unidade de teste 20 podem ser efetuados para cada um dos objetos nas unidades de objeto 60a-e sem comprometer o fluxo de tráfego. O sistema de detecção múltipla de ameaças 10 da Fig. 4 pode ser projetado como uma unidade modular, de modo que o número de unidades de objeto 60 seja ajustável, Desse modo, se uma primeira área estiver ficando com tráfego pesado, enquanto o tráfego em uma segunda área tiver diminuído, algumas unidades de objeto da segunda área podem ser usadas pela primeira área, sendo simplesmente destacadas de uma unidade de teste 20 e acopladas à outra unidade de teste 20. Este flexibilidade resulta em economia de custo adicional para entidades públicas que usassem o sistema de detecção múltipla de ameaças 10.. AS unidades de objeto 60a-e são substancialmente idênticas uma à outra.

Adícionalmente, a plataforma sobre a qual o objeto 62 é colocado na unidade de objeto 60 pode ter um sensor, como um sensor de peso, que sinaliza à unidade de teste 20 se a unidade de objeto particular 60 está em uso ou não. Assim, se apenas unidades de objeto 60a. 60b, 60d e 60e forem usadas por alguma razão, a unidade de teste 20 não perderá tempo em enviar feixes de teste e coletar amostras da unidade de objeto vazia 60c e o sistema 10 otimizará automaticamente seus protocolos de testes.

Embora o modo de realização particular mostre as unidades tendo formas hexagonais para uma configuração em colméia, este é apenas um exemplo e não uma limitação da invenção. A Fig. 5 é um diagrama de bloco mostrando a unidade de teste 20 e as unidades de objeto 60a-60e. No modo de realização particular, uma única unidade de computação 40 é usada para todas as unidades de objeto 60a-60e. Cada uma as unidades de objeto 60a-60e contém um dispositivo móvel, como um mecanismo mecânico, manipulador multi-eixo, mecanismo robótico, ou corte, e um arranjo de sensores, como descrito acima com referência à Fig, 2, A unidade de teste 20 tem quatro subunidades: uma subunidade de fonte de radiação ionizada, uma subunidade de análise química, uma subunidade de fonte de radiação não-ionizante, e uma subunidade de indução de campo magnético, cada uma das unidades de objeto 60a-60e é acoplada à unidade de teste 20 e à unidade de computação 40. A Fig. 6 é outro exemplo de modo de realização do sistema de detecção múltipla de ameaças 10 onde o objeto é um ser humano (ou qualquer outro animal). No modo de realização particular que está mostrado, a unidade de teste 20 tem duas unidades de objeto 60a, 60b acopladas à mesma. Naturalmente, testes envolvendo radiação serão usados com cautela, pela escolha de parâmetros de radiação apropriados quando os “objetos” sendo testados forem seres humanos, caso desejado, uma câmera pode ser instalada em algum lugar na unidade de teste 20 ou na unidade de objeto 60a a e/ou 60b para obter imagens dos objetos de modo a obter uma classificação biométrica e/ou imagens transmitidas para um operador. A Fig. 7 é ainda outro exemplo de modo de realização do sistema de detecção múltipla de ameaças 10 para testar objetos inanimados e seres humanos. O modo de realização particular tem a unidade de teste 20 com cinco unidades de objeto 60a-60e para testar objetos inanimados e um portal 60f para seres humanos ou animais passarem através dele. A unidade de teste 20 resta objetos e seres humanos que estejam em cada uma das unidades de objeto 60a-60f. Em algumas situações, onde a unidade de objeto 60f é colocada muito longe da unidade de teste 20, uma unidade de teste separada pode ser usada para a unidade de teste 60f. Entretanto, todas as unidades de objeto e ambas as unidades de teste ainda supriríam sinais para uma única unidade de computação 40. A invenção permite detecção de itens ameaçadores com maior segurança em comparação com sistema correntemente disponível. Embora os sistema correntemente disponíveis usem uma seqüência de equipamento separados, cada equipamento usando apenas um teste e gerando um resultado de teste baseado apenas neste teste, o sistema da invenção se baseia em uma combinação de uma pluralidade de parâmetros. Desse modo, enquanto uma bomba com um nível baixo de explosivo e uma pequena quantidade de material condutor pode escapar da detecção pelo sistema corrente devido a ambos os materiais estarem presentes em quantidades abaixo de níveis de limiar, o objeto podería ser detectado pelo sistema da invenção devido à presença de certas combinações de materiais indicativos e parâmetros vizinhos incluídos nas funções de determinação de ameaça poderem disparar um alarme. O uso de combinações de parâmetros permite maior flexibilidade e maior precisão na detecção da presença de itens ameaçadores. A invenção também permite detecção de um item ameaçador geral. Isto difere do sistema corrente pelo fato de itens /materiais alvo específicos, como explosivos, drogas, armas etc. Pela detecção da presença de uma combinação geral de materiais potencialmente perigosos, o sistema da invenção toma mais difícil que dispositivos perigosos novos criativos passem através do sistema de segurança.

Embora o acima tenha sido descrito com referência a modos de realização particulares da invenção, deve ser apreciado por alguém experiente na técnica que mudanças neste modo de realização podem ser feitas sem se afastar dos princípios e espírito da invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (45)

1. Sistema para triar um objeto quanto a item ameaçador, caracterizado pelo fato de compreender: uma unidade de objeto projetada para suportar o objeto; uma unidade de teste incluindo equipamento para sujeitar o objeto a uma combinação de dois ou mais testes; sensores localizados em pelo menos uma da unidade de teste e unidade de objeto, onde os sensores leem dados resultantes de testes do objeto e geram sinais de saída que correspondem ao dados; e uma unidade de computação recebendo os sinais de saída dos sensores, processando os sinais de saída individualmente para gerar valores paramétricos, e combinando os valores paramédicos para determinar um conjunto de fatores de risco, onde o conjunto de fatores de risco indica uma probabilidade do item ameaçador estar presente no objeto.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos dois ou mais testes serem efetuados simultaneamente.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos dois ou mais testes serem efetuados seqüencialmente.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da unidade de computação processar os sinais de saída de diferentes sensores simultaneamente.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos testes serem selecionados entre teste de radiação ionizante, análise química e teste não-ionizante.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1. caracterizado pelo fato dos sensores terem a forma de um arranjo de sensores fundidos.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da unidade de computação determinar um conjunto de parâmetros que incluem um ou mais de textura, densidade, condutividade elétrica, classe molecular, localização, classificação visual, potencial radioativo, classe biológica e classe biométrica do objeto com base no sinal de saída de cada um dos sensores.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de um sinal de saída de um dos sensores ser usado para determina valores para múltiplos parâmetros.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da unidade de computação ter uma função de determinação de ameaça que inclui condições que determina o conjunto de fatores de risco, o sistema compreendendo ainda unidade de interface para gerar um alerta se um ou mais fatores de risco do conjunto de fatores de risco for determinado.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender um mecanismo móvel na unidade de objeto para mover o objeto para uma localização desejada na unidade de objeto.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender um mecanismo giratório na unidade de objeto, onde o mecanismo giratório suporta o objeto girando-o para ajustar o ângulo do objeto para teste.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da unidade de objeto ser uma primeira unidade de objeto e o objeto ser um primeiro objeto, compreendendo adicionalmente uma segunda unidade de objeto destinada a suportar um segundo objeto, onde a unidade de teste testa o primeiro objeto e o segundo objeto.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato da segunda unidade de objeto ser uma unidade modular que é destacável da unidade de teste.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato da unidade de teste ter um mecanismo que permite a unidade de teste testar o primeiro objeto e o segundo objeto seqüencialmente.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato da unidade de teste testar o primeiro objeto e o segundo objeto simultaneamente.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do primeiro objeto ser um objeto inanimado e o segundo objeto um ser humano.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da unidade de objeto ser uma primeira unidade de objeto, o objeto ser um primeiro objeto, e a unidade de teste ser uma primeira unidade de teste, compreendendo adicionalmente: uma segunda unidade de objeto projetada para suportar o segundo objeto; e uma segunda unidade de teste incluindo equipamento para sujeitar o segundo objeto a uma combinação de dois ou mais testes; onde a unidade de computação recebe sinais de saída da segunda unidade de objeto e a segunda unidade de teste, bem como, da primeira unidade de objeto e primeira unidade de teste.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da unidade de teste compreender subunidades, onde cada uma as subunidades contém um equipamento de teste exclusivo e se independentemente substituível por uma subunidade diferente.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender uma câmera na unidade de teste ou na unidade de objeto para obter uma imagem do objeto.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato do objeto ser um ser humano.

21. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da unidade de objeto compreender uma receptor automatizado que identifica um proprietário do objeto e provê informação sobre o mesmo,

22. Sistema para triar um objeto quanto a um item ameaçador, caracterizado pelo fato de compreender: uma unidade de teste incluindo equipamento para sujeitar o objeto a uma combinação de dois ou mais testes; unidades de objeto acopladas à unidade de teste, onde cada uma das unidades de objeto é projetada para suportar um objeto, e onde a unidade de tempo testa objetos nas diferentes unidades de objeto; e uma unidade de computação recebendo sinais de saída de pelo menos uma das unidades de objeto e a unidade de teste e determinar um fator de risco para cada objeto nas diferentes unidades de objeto.

23. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato da unidade de teste efetuar um dos testes simultaneamente sobre diferentes objetos nas unidades de objeto.

24. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato da unidade de teste efetuar um dos testes seqüencialmente sobre diferentes objetos nas unidades de objeto de acordo com uma ordem predeterminada.

25. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de alguns dos testes serem efetuados simultaneamente sobre diferentes objetos e outros testes serem efetuados seqüencialmente sobre diferentes objetos de acordo com uma ordem predeterminada.

26. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato da combinação de dois ou mais testes ser efetuada simultaneamente sobre um dos objetos.

27. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato da combinação de dois ou mais testes ser efetuada seqüencialmente sobre um dos objetos.

28. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de cada uma das unidades de objeto incluir um mecanismo móvel para mover o objeto no interior de cada uma das unidades de objeto.

29. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de cada uma das unidades de objeto incluir um conjunto de sensores.

30. Sistema de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato do conjunto de sensores é um arranjo de sensores fundidos.

31. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender um portal acoplado à unidade de teste, onde o portal é projetado para um ser humano passar através dele e ser testado pela unidade de teste.

32. Sistema de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato da unidade de teste ser uma primeira unidade de teste, compreendendo adicionalmente uma segunda unidade de teste acoplada ao portal para testar seres humanos, onde a unidade de computação recebe sinais de saída das unidades de objeto, a primeira unidade de teste, o portal e a segundo unidade de teste.

33. Método para triar um objeto quanto a um item ameaçador, caracterizado pelo fato de compreender: identificar um objeto em uma unidade de objeto que tem múltiplos sensores localizados na mesma; sujeitar o objeto a uma combinação de testes para identificar propriedades do objeto; ler sinais de saída provenientes de múltiplos sensores; processar os sinais de saída individualmente para gerar valores paramétricos; e combinar os valores paramétricos para determinar um fator de risco que indica uma probabilidade do item ameaçador estar presente no objeto.

34. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender sujeitar o objeto à combinação de testes simultaneamente.

35. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender sujeitar o objeto à combinação de testes seqüencialmente,

36. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato do processamento de diferentes sinais de saída compreender processar os sinais de saída simultaneamente.

37. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender selecionar a combinação de testes entre teste de radiação iomzante, análise química, e teste não-ionizante.

38. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender determinar valores para um conjunto de parâmetros com base nos sinais de saída, onde o conjunto de parâmetros inclui um ou mais de textura, densidade, condutividade elétrica, classificação visual, classe molecular, localização, potencial radioativo, classe biológica e classe biométrica do objeto.

39. Método de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender determinar valores para múltiplos parâmetros pelo uso de um sinal de saída dos sinais de saída.

40. Método de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender determinar o fator de risco pela combinação de valores para o conjunto de parâmetros de acordo com funções de determinação de ameaça pré-existentes.

41. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender gerar um alerta baseado no fator de risco.

42. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender mover o objeto no interior da unidade de objeto para posicionar apropriadamente o objeto para diferentes testes.

43. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato do objeto ser um primeiro objeto e a unidade de objeto ser uma primeira unidade de objeto, compreendendo adicionalmente testar um segundo objeto em uma segunda unidade de objeto após estar o primeiro objeto na primeira unidade de objeto.

44. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato do objeto ser um primeiro objeto e a unidade de objeto ser uma primeira unidade de objeto, compreendendo adicionalmente testar um segundo objeto em uma segunda unidade de objeto enquanto o primeiro estiver sendo testado.

45. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender obter uma imagem do objeto.