包括静磁传感器的便携式检测系统

文档序号:789314 发布日期:2021-04-09 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 包括静磁传感器的便携式检测系统 (Portable detection system comprising a magnetostatic sensor ) 是由 亚历山大·曼内斯基 于 2019-06-28 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于检测(1)目标物体的系统,包括:第一和第二检测器(10,20),其具有被配置成检测磁场并产生指示磁场强度的信号的磁传感器(5);处理单元(6),其被配置成接收指示由所述传感器(5)检测到的磁场强度的信号,以及通信接口(7),其被配置成将由磁传感器(5)生成的信号传送到处理单元(6),所述处理单元(6)还被配置成确定由第一和第二检测器(10,20)的磁传感器(5)产生的信号的平均值,并且当所述平均值大于预先确定的阈值时,发送用于生成报警的指令。(The invention relates to a system for detecting (1) a target object, comprising: first and second detectors (10, 20) having a magnetic sensor (5) configured to detect a magnetic field and to generate a signal indicative of the magnetic field strength; -a processing unit (6) configured to receive a signal indicative of the magnetic field strength detected by the sensor (5), and-a communication interface (7) configured to transmit the signal generated by the magnetic sensor (5) to the processing unit (6), the processing unit (6) being further configured to determine an average of the signals produced by the magnetic sensors (5) of the first and second detectors (10, 20), and to send an instruction for generating an alarm when the average is greater than a predetermined threshold.)

包括静磁传感器的便携式检测系统

技术领域

本发明涉及目标物体检测领域,更具体地说,涉及检测包含磁化或铁磁组件的物体。

背景技术

当前由公共场所发生的各种袭击造成的气候导致需要在诸如体育场、音乐厅、百货商店等公共场所的入口处检测突击步枪类武器。

目前,这种检测通常由配备手动便携式检测器的安全人员执行,便携式检测器沿着希望进入各个相关公共场所的人员的身体并环绕其随身物品移动。但是,这样的检查漫长且繁冗,并且希望进入相关场所的人数通常太多,以至于不能以令人满意的方式进行检查。

还提出了在各个公共场所的入口处安装永久门的建议。这些门适用于需要固定安装的情况。但是这种安装需要进行大量的工作,不适用于体育馆、音乐厅和百货商店类型的公共场所。然而在公共场所中,必须留出一定的空间给可能的无障碍紧急出口,这样便需要使用便携式系统。

另外已经提出了使用包括静磁传感器的便携式独立屏障。这样的屏障通常包括附接到基座上的立柱,该立柱配备有至少一个静磁传感器,例如分布在立柱的整个高度上的三个静磁传感器。每个传感器被配置为产生表示所检测到的电磁场强度的(电压)信号。这些屏障特别用于监狱中,以检测囚犯是否携带磁性物体,尤其是手机。为此,磁传感器的灵敏度可能很高,因为一般不允许囚犯使用任何金属或磁性材料。

为了提高这些屏障的灵敏度,还提出了成对地使用它们以形成门。具体而言,传感器的灵敏度随距离呈指数下降。这种屏障的优点是便携并且不需要任何执行任何安装工作。此外,由于目前的突击步枪是由铁磁性材料制成的,而且尺寸较大,因此它们在地球电磁场中产生的干扰足以被这些传感器检测到。

但是,与监狱不同,人们经常佩戴或携带可能包括磁化或铁磁部件的金属物品,在大多数情况下是指包含磁化芯片的智能手机。但是,智能手机的自主磁场与突击步枪通过时产生的地球电磁场干扰基本相当。因此,即使没有突击步枪,在这些人通过屏障时也会系统地触发屏障警报。因此,有必要能够区分智能手机和突击步枪,以保证屏障能够检测到这些武器。

因此,在文档WO 2017/141022中已经提出了向每个屏障添加间隔区,以引导被检人员,使他或她穿过由屏障形成的门的中间,在此处,由一对屏障形成的门的灵敏度比较均匀。具体而言,静磁传感器的灵敏度与距离成反比,接近屏障的传感器比中心位置的传感器更灵敏,但是,屏障附近的灵敏度过高几乎导致了所有的虚假警报。因此,间隔区的存在可以避免被检人员离屏障太近,并确保他们留在门的中间,那里的灵敏度较低且比较均匀。

然而,这种屏障间距离的增加使得门对环境干扰敏感,因为相对于屏障而言,该距离处的信号较弱,因此更像是由周围元素产生的信号。另外,如此获得的屏障更难以运输,因为它们比最早的屏障重得多,也大得多。最后,在必须建立多个门的情况下,尤其是在体育场或大型音乐厅的入口处,由每对屏障形成的组件非常庞大,因此限制了可以建立的门数量。

文档WO 2011/020148描述了一种用于检测目标物体的系统,所述系统包括:单独的检测器,其包括被配置成产生表示检测到的磁场强度的信号的至少一个磁系统;和处理单元20,其被配置成接收由磁传感器产生的信号。该文档特别涉及线圈检测器领域,其与另一种检测技术结合以改进检测。

文档US 2018/012465描述了根据权利要求1的前序部分的检测系统。特别得,该文档描述了一种检测系统,其包括检测器,每个检测器包括至少一个磁传感器,该磁传感器被配置为产生表示所检测到的磁场强度的信号,并且对于每个检测器,包括处理单元,该处理单元被配置为收表示示由传感器检测到的磁场强度的信号。在检测器处产生的磁场与检测器的灵敏度距离r的立方成反比的情况下,该文档的系统的两个检测器之间的距离等于其灵敏度距离的一半。这样,检测器是独立的,并且它们的灵敏度可以降低。

文档US 2006/197523描述了一种用于检测包括数个检测器的物体的系统,这些检测器各自包括多个梯度仪;以及被配置为收集由梯度仪产生的信号的处理器。该处理器计算收集到的信号的平均值,以获得背景噪声的测量值。然后从由梯度计产生的信号中减去该平均值,以消除噪声。

发明内容

因此,本发明的目的是提出一种能够在例如公共场所的入口处快速安装和拆卸的检测系统,其能够可靠地区分包括磁组件的小物体(诸如智能手机)和检测突击步枪,同时具有合理的体积。

为此,本发明提出了一种用于目标物体的检测系统,所述系统包括:

-第一检测器,其包括至少一个第一磁传感器,所述第一磁传感器被配置为产生表示检测到的磁场强度的信号,

-第二检测器,其与所述第一检测器分离,并且包括至少一个第二磁传感器,所述第二磁传感器被配置为产生表示检测到的磁场强度的信号

-处理单元,其被配置为接收表示由所述第一磁传感器和/或所述第二磁传感器检测到的磁场强度的所述信号。

-它还包括至少一个通信接口,所述通信接口被配置成将由第一和/或第二磁传感器产生的信号传输到处理单元。此外,处理单元被配置成确定由第一和第二检测器的磁传感器产生的信号的平均值,并且当所述平均值大于预定阈值时,发送产生警报的指令。

上述检测系统的某些优选但非限制性方面按照以下方式单独或组合地使用:

-所述处理单元被配置成确定信号的算术或几何平均值。

-所述通信接口是无线通信接口。

-所述第一检测器和第二检测器是便携式的。

-所述检测系统还包括第三检测器,所述第三检测器包括至少一个第三磁传感器,所述第三磁传感器配置为检测磁场并产生表示以此方式检测到的所述磁场强度的信号,并且所述第一检测器和所述第二检测器形成第一门,所述第二检测器和所述第三检测器一起形成第二门。

-处理单元容纳在第一和第二检测器的每一个中,并且容纳在第二检测器中的处理单元被配置成:一方面计算由第二和第三检测器的磁传感器产生的信号的平均值,另一方面经由通信接口向第一检测器的处理单元传送表示由第二磁传感器检测到的磁场强度的信号和如此计算出的信号的平均值。

根据第二方面,本发明还提出了一种使用上述检测系统进行的目标物体的检测方法,所述检测方法包括以下步骤:

S1:由所述第一和/或所述第二磁传感器产生表示磁场强度的信号,

S2:计算由第一和第二磁传感器产生的信号的平均值,以及

S4:将平均值与预定阈值进行比较,以及

S5:当平均值大于预定阈值时,发送产生警报的指令。

上述检测方法的某些优选但非限制性的方面按照以下方式单独或组合地使用:

-所述方法还包括在步骤S4之前的步骤S3:校正步骤S2中计算的平均值,以便通过将衰减系数应用于步骤S2的平均值来获得校正后的平均值,所述校正后的平均值用于实施步骤S4。

-校正步骤S3包括以下子步骤:

S31:确定由所述第一磁传感器和所述第二磁传感器产生的所述信号的最大值,

S32:确定由所述第一磁传感器和所述第二磁传感器产生的所述信号的最小值,

S32:计算以此方式确定的所述最大值与所述最小值的比率,

S34:将所述比率与第一阈值和第二阈值进行比较,所述第二阈值高于所述第一阈值,

S35:推断所述衰减系数,

当所述比率小于第一阈值时,所述衰减系数等于第一值;当所述比率大于所述第二阈值时,所述衰减系数等于不同于所述第一值的第二值,以及当所述比率在所述第一阈值和所述第二阈值之间时,所述衰减系数等于所述第一值和所述第二值之间的值。

-当所述比率在所述第一阈值和所述第二阈值之间时,所述衰减系数是取决于所述比率的线性函数。

-所述第一值等于1,所述第二值等于0.1,并且当所述比率在所述第一阈值和所述第二阈值之间时所述衰减系数由以下函数定义:

0.03*R+1.9

其中R是所述比率的值。

-所述第一检测器包括至少两个第一磁传感器,所述第二检测器包括至少两个第二磁传感器,每个第一磁传感器与给定的第二磁传感器相关联以形成一对,并且其中所述步骤S1至S4应用于每个对。

-检测系统还包括第三检测器,所述第三检测器包括至少一个第三磁传感器,所述第三磁传感器被配置成检测磁场并产生表示如此检测到的磁场强度的信号,检测方法还包括在产生警报的步骤S5之前的,计算由第二磁传感器和第三磁传感器产生的信号的平均值的步骤。

-所述方法还包括在计算由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的平均值的步骤之后,基于由所述第一和第二磁传感器产生的所述信号的平均值以及由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的平均值,推断一方面由检测到所述磁场的所述第一检测器和所述第二检测器形成的,另一方面由检测到所述磁场的所述第二检测器和所述第三检测器形成的一个或多个门的步骤。

-推断一个或多个门的步骤包括以下子步骤:

■将基于第二传感器和第三传感器的信号计算出的平均值乘以安全系数,

■将基于第一传感器和第二传感器产生的信号计算出的平均值与基于第二传感器和第三传感器的信号计算出的平均值和安全系数的乘积进行比较,

■将基于第一传感器和第二传感器的信号计算出的平均值乘以安全系数,

■将基于第二传感器和第三传感器产生的信号计算出的平均值与基于第一传感器和第二传感器的信号计算出的平均值和安全系数的乘积进行比较。

-只有当基于由所述第一和第二传感器产生的所述信号计算出的平均值大于基于所述第二和第三传感器的所述信号计算出的平均值和所述安全系数的乘积时,才由所述第一和第二检测器实施步骤S5。

-只有当基于由所述第二和第三传感器产生的所述信号计算出的平均值大于基于所述第二和第三传感器的所述信号计算出的平均值和所述安全系数的乘积时,才由所述第二和第三检测器实施步骤S5。

-第一检测器和第二检测器各自包括处理单元,并且其中:

■计算由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的平均值的步骤由所述第二检测器的所述处理单元执行,

■计算由所述第一和第二磁传感器产生的所述信号的平均值的步骤由所述第一检测器的所述处理单元执行,以及

■推断检测到所述磁场的一对或多对检测器的步骤所述第二检测器的所述处理单元和所述第一检测器的所述处理单元执行。

所述检测系统还包括第四检测器,所述第四检测器包括至少一个第四磁传感器,所述第四磁传感器被配置为检测磁场并产生表示以此方式检测到的所述磁场强度的信号,所述检测方法还包括以下子步骤:

■计算由第三磁传感器和第四磁传感器产生的信号的平均值,

■将由所述第三和第四磁传感器产生的信号的平均值乘以所述安全系数,

■将由所述第二和第三传感器产生的所述信号的平均值与由所述第三和第四磁传感器产生的所述信号的平均值和所述安全系数的乘积进行比较,

■将由所述第三和第四传感器产生的所述信号的平均值与由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的平均值和所述安全系数的乘积进行比较,

■从检测到所述磁场的所述第一、第二、第三和第四检测器中推断一对或多对检测器。

-只有当由所述第二和第三传感器产生的所述信号的平均值大于由所述第三和第四磁传感器产生的所述信号的平均值和所述安全系数的乘积时,才由所述第二和所述第三检测器实施步骤S5。

-只有当由所述第三和第四传感器产生的所述信号的平均值大于由所述第二和第三磁传感器产生的所述信号的平均值和所述安全系数的乘积时,才由所述第三和所述第四检测器实施步骤S5。

附图说明

通过阅读以下详细说明并参考以非限制性示例的方式给出的附图,本发明的其他特征、目的和优点将变得更加明显,其中:

图1是可以在根据本发明的检测系统中使用的检测器的示例的概图。

图2示出了根据本发明的包括两个检测器的检测系统的示例性实施例。

图3示出了根据本发明的包括三个检测器的检测系统的示例性实施例,这三个检测器一起形成两个门,在其中一个门内对人员执行检查。

图4示出了根据本发明的包括m个检测器的检测系统的示例性实施例,这m个检测器一起形成m-1个门。

图5是示出根据本发明的检测方法的示例的一般步骤的框图。

图6是示出校正信号值的子步骤的框图。

图7是示出在检测系统包括至少四个检测器(n-2、n-1、n和n+1)的情况下根据本发明的检测方法的示例的步骤的框图。

图8a示出了根据现有技术的包括两个相距130cm的检测器的检测系统的信号强度。

图8b示出了根据本发明的实施例的包括两个相距130cm的检测器,并且包括被配置为计算由这两个检测器的传感器产生的信号的平均值的处理单元的检测系统的信号强度。

图8c示出了根据本发明的实施例的包括两个相距130cm的检测器,并且包括被配置为计算由这两个检测器的传感器产生的信号的平均值的处理单元的检测系统1的信号强度。

具体实施方式

一种用于检测目标物体,特别是用于检测包含大体积铁磁材料的物品(例如突击步枪)的系统1,所述系统包括:

-一起形成门的至少一个第一和第二检测器10、20,

-至少一个处理单元6,以及

-至少一个通信接口7。

每个检测器10、20包括至少一个磁传感器5。术语“磁”(或静磁)在此应理解为是指一种无源传感器,该无源传感器被配置为检测自然包围着含铁或任何铁磁成分的物体的磁场,与例如感应线圈相对。

更精确地说,第一检测器10包括至少一个第一磁传感器5,优选地为至少两个,例如三个第一磁传感器5,而第二检测器20包括至少一个第二磁传感器5。优选地,第二检测器20和第一检测器10各自包括尽可能多的传感器5。

每个磁传感器5被配置为检测磁场并产生表示以此方式检测到的磁场强度的信号。在一个实施例中,信号是电压,其值与所检测到的磁场强度成正比。

在一个实施例中,每个磁传感器5被配置为检测沿着三个正交轴的磁场强度。

每个检测器10、20还包括立柱3,立柱3被构造成例如经由基座4放置在地面上。优选地,立柱3的一个高度基本上等于人2的平均高度,例如大约1.70m至2.0m。

由立柱3及其基座4形成的组件是便携式的,即,它没有明确地锚定在地面上,并且可以由操作者运输。在适用的情况下,每个检测器10、20可以配备有手柄以便于运输。手柄尤其可以附接到基座4上。

磁传感器5分布在立柱3的整个高度上,以确保检测到位于被检人员2的脚和头部之间的目标物体。例如,每个立柱3可以配备三个磁传感器5,其分布在基座4和立柱3的自由端之间。

最后,在一个相同的检测系统1内,检测器10、20的磁传感器成对地以相同高度定位,从而形成彼此相向的成对的传感器5。

系统1还包括至少一个处理单元6,该处理单元被配置为接收表示由第一磁传感器5和/或第二磁传感器5产生的磁场强度的信号。

处理单元6然后确定由第一和第二检测器10、20的磁传感器5产生的信号的平均值,并且当所述平均值大于预定阈值时,发送用于发射警报的指令。

在一个实施例中,处理单元6确定信号的算术平均值,其对应于信号值的总和除以信号数目。

在一种变型中,处理单元6确定信号的几何平均值,所述几何平均值对应于信号乘积的平方根。

在一个实施例中,处理单元6可以结合到第一检测器10和第二检测器20中的一者内。优选地,每个检测器10、20包括集成处理单元6。术语“集成”应该理解为是指处理单元6是检测器10、20的一部分,并且不是与系统1连接的单独组件。

在该实施例中,处理单元6例如可以附接到相关检测器的立柱3上,或者在变型中,附接到其基座4上。

可替选地,处理单元6可被放置在与第一和第二检测器10、20相距一定距离的位置处。然后,检测器10、20向处理单元6传送由它们的磁传感器5产生的信号,以便通过其通信接口7处理信号。

在一个实施例中,处理单元6可以包括:

-模数转换器A/D,其被配置为将由磁传感器5产生的模拟(电压)信号转换为数字信号

-数字信号处理器DSP,其被配置为产生以此方式转换的数字信号,以及

-系统管理微计算机SMM,其被配置为接收由DSP产生的数字信号并将其与预定阈值进行比较。

SMM连接到至少一个配置为产生警报信号的发射器8,例如被配置为产生声音信号的声音发射器8和/或被配置为产生光信号的灯(LED、闪光灯等)。发射器8可以包含在检测器10、20中,或者在变型中,由操作者穿戴(耳机等),在这种情况下,处理单元6通过相应的检测器10、20的通信接口7向远端发射器8发送要求产生警报的指令。

此外,SMM连接到异步接口UART,以允许将处理单元6连接到计算机(或等效设备),从而允许各种动作,其中包括控制检测程序,对一个或多个检测器进行诊断,加载更新等等。

最后,SMM连接到人机界面HMI。

检测系统1的每个检测器10、20还包括通信接口7,该通信接口被配置为允许系统1的检测器10、20中的一个与系统1的检测器20、10中的另一个通信并向另一个检测器发送由其一个或多个磁传感器5产生的信号。对于每个检测器10、20,通信接口7可以连接到该检测器10、20的处理单元6的DSP(如图1所示),也可以连接到其SMM以及其警报发射器8。

通信接口7优选地包括无线接口以便于检测系统1的安装,例如执行光学、无线电、红外或感应通信等的Wi-Fi或蓝牙类型的接口。在变型中,通信接口7可以是有线接口。

在适用的情况下,检测系统1可以包括较大数量的检测器以便形成一组门,每个门由两个相邻的检测器形成。优选地,一个相同的检测系统1的检测器基本上相同地构成一对。

例如,检测系统1可以包括第三检测器30,该第三检测器30包括至少一个第三磁传感器5,该第三磁传感器5被配置为检测磁场并产生表示以此方式检测到的磁场强度的信号。

与第一和第二检测器10、20类似,第三检测器30可以包括立柱3,立柱3附接到基座4上并且配备有一个或多个第三磁传感器5以及通信接口7,并且在适用的情况下包括处理单元6。

为了形成多个门,本发明提出了并排放置第一检测器10、第二检测器20和第三检测器30,以形成两个门。更精确地说,第一门由第一检测器10和第二检测器20形成,而第二门由第二检测器20和第三检测器30形成。在系统中,因此使用一个相同的检测器(在这里是指第二检测器20)形成两个单独的门,与例如在文档WO 2017/141022中提出的系统相比,可以显著减小检测系统1的体积。该系统更易于安装。

如将在下面看到的,这种配置通过以下事实实现:即,位于第一检测器10和第二检测器20之间的第二检测器20的处理单元6可被配置为既处理由第三检测器30的一个或多个传感器5产生的信号,又与第一检测器10进行通信,这样,即使磁传感器5执行标量而非矢量检测,检测系统1也能够确定其中检测到目标物体的门。

更准确地说,第二检测器20的处理单元6被配置成:

(i)计算由第二磁传感器和第三磁传感器5产生的信号的平均值(在适用时经过校正)或校正值,并且

(ii)当所述计算值大于预定阈值时,经由通信接口7向第一检测器10的处理单元6发送表示由一个或多个第二磁传感器5检测到的磁场强度的信号以及计算值。

当然,操作者还可以使用根据本发明的四个检测器来形成两个门,共用第二检测器20对于检测目标物体不是必须的。

每个检测器10、20还可以包括识别装置和存储器,以允许与检测系统1的其他检测器的关联和通信以及检测方法S的实现。例如,当形成检测系统1的检测器10、20、30配对时,可以为每个检测器10、20、30分配一个地址,该地址可以在检测器10、20、30制造或编程时设置。在一个实施例中,每个检测器10、20、30的地址是固定的,即不可修改的,以限制检测系统1的操作错误并便利售后服务。

地址的示例可以包括字符链,该字符链具体可以由给定数量(例如八个)的十六进制对形成。

当检测系统1的检测器10、20、30配对时,给定检测器形成门时所使用的地址存储在所述给定检测器的存储器中。例如,在检测系统1包括第一检测器10、第二检测器20和第三检测器30的情况下,在检测系统执行参数化期间:

-第二检测器20的地址存储在第三检测器30的存储器中

-在检测系统1执行参数化期间,第一检测器和第三检测器30的地址存储在第二检测器20的存储器中,并且

-第二检测器20的地址存储在第一检测器10的存储器中。

现在将描述使用根据本发明的包括两个检测器10、20的检测系统1的检测方法S的示例。

为了便于阅读说明,检测系统1包括第一检测器10和第二检测器20,第一检测器10和第二检测器20分别包括两个第一磁传感器5和两个第二磁传感器5。第一和第二磁传感器5形成两对磁传感器5,每对包括第一传感器5和第二传感器5。优选地,一对包括第一磁传感器5和第二磁传感器5,每个传感器放置在第一检测器10和第二检测器20的立柱3的自由端附近,而另一对包括分别放置在其基座4附近的第一磁传感器5和第二磁传感器5。

两个检测器是相同的,并且每个都包括处理单元6和通信接口7。

当然,在检测器包括不同数量的磁传感器5的情况下,本发明应作必要的修改。特别地,检测器可以仅包括单个磁传感器5,或者包括两个以上的磁传感器5(例如,三个磁传感器5)。另外,第二检测器20可以不包括处理单元6,或者在变型中,处理单元6可以被放置在与检测器相距一定距离的位置处,而不是被容纳在第一检测器10中。

在预备步骤期间,将第一检测器10和第二检测器20配对以关联它们,并将它们配置为在检测方法S各自被分配一个功能。例如,第一检测器10可被配置为主检测器,而第二检测器20可被配置为从检测器(slave detector)。给定门的“主检测器”应该理解为是指其处理单元6被配置为计算信号的平均值和/或校正值的检测器,而术语“从检测器”应该理解为是指所述给定门的另一检测器。

在第一步骤S1期间,第一和第二磁传感器5中的至少一个产生表示磁场强度的信号。

在实践中,当磁场被检测系统1的磁传感器5之一检测到时,所述系统的所有磁传感器5产生表示所检测到的磁场强度的信号,仅每个传感器5产生的信号的功率不同。

由第一和第二磁传感器5产生的信号被发送到处理单元6,其中在适当的情况下,通过第一检测器10和/或第二检测器20的通信接口7来发送。在示例中,第一检测器10是主检测器,并且包括处理单元6,第二磁传感器5的信号通过第二检测器20的通信接口7发送到第一检测器10,而第一磁传感器5的信号可以直接通过第一磁传感器5发送到第一检测器10。

在步骤S2期间,主检测器的处理单元6然后计算由每对磁传感器5产生的信号的平均值。这里,处理单元6因此计算对应于第一磁传感器和第二磁传感器5的配对中的第一对的第一平均值,以及对应于第二对的第二平均值。

当然,当每个检测器仅包括单个传感器5时,处理单元6在步骤S2中仅计算对应于这两个磁传感器5的信号平均值的单个平均值。

如上所述,处理单元6可以计算信号的算术平均值,或者在变型中,计算几何平均值。

在一个变型中,处理单元6可以实施步骤S3:通过将衰减系数应用于所述信号来校正由每个磁传感器5产生的信号,而不是计算每对磁传感器5的信号的平均值。

因此,该校正步骤S3使得可以通过根据信号的值将校正系数应用于这些信号来衰减由检测系统1的磁传感器5产生的信号。更精确地说,当目标物体靠近灵敏度较高的检测器10、20之一时,校正的目的是衰减信号,以减轻该信号在检测中的权重。

为此,在子步骤S31和S32期间,对于每对磁传感器5,处理单元6从由第一磁传感器5和第二磁传感器5在给定时间产生的信号当中确定最大值和最小值。

在第三子步骤S33期间,处理单元6计算以此方式确定的最大值与最小值的比率,然后,在第四子步骤S34期间,将该比率与确定的阈值进行比较,并从中推断出将应用于信号值的衰减系数的值。

例如,处理单元6具体可以将该比率与第一阈值和第二阈值进行比较,其中第二阈值大于第一阈值,并由此推断出衰减系数。因此:

-当该比率小于第一阈值时,衰减系数可以等于第一值,

-当该比率大于第二阈值时,衰减系数可以等于小于第一值的第二值,以及

-当该比率在第一阈值和第二阈值之间时,衰减系数可以等于在第一值和第二值之间的值。特别地,当所述比率在第一阈值和第二阈值之间时,衰减系数可以是取决于所述比率的线性函数。

通过使用最大值和最小值之间的比率,可以确定产生磁场或干扰地球电磁场的目标物体是否放置在其中一个检测器附近。在这种情况下,该比率的值大于第二阈值,并且所应用的衰减系数等于第二值,该第二值小于第一值。相反,当目标物体位于两个检测器的中间时,门中该区域内的灵敏度较低。这表现为最大值与最小值的比率也较低。因此,衰减系数可以较高,而所产生的衰减系数较低。

由此获得两个检测器之间的相对虚拟均匀性。

借助非限制性示例,第一阈值可以等于30,第二阈值可以等于60,第一值可以等于1,第二值可以等于0.1,并且当该比率在第一阈值和第二阈值之间时衰减系数可以由以下函数定义:

0.03*R+1.9

其中R是该比率的值。

换句话说,当该比率小于30时,衰减系数可以等于1;当该比率大于60时,衰减系数可以等于0.1;当比率在30至60之间时,衰减系数可以等于0.03*R+1.9。

在另一变型中,处理单元6立即计算每对磁传感器5的信号的平均值(步骤S2),并实施校正所述信号的步骤(步骤S3)。

为此,在计算每对磁传感器5的信号的平均值(步骤S2)之后,处理单元6可以将衰减系数应用于以此方式计算出的平均值(步骤S3)。

替代地,处理单元6可以首先将衰减系数应用于每对磁传感器5的信号(步骤S3),然后计算每对磁传感器5的校正信号的平均值(步骤S2,应用于校正的信号,而不是由磁传感器5产生的信号)。

衰减系数可以与先前描述的衰减系数相同(根据比率的值,等于第一值、第二值或比率的函数)。

在第五步骤S5期间,处理单元6将计算值与预定阈值进行比较。

处理单元6在第五步骤S5期间使用的计算值可以是由成对的磁传感器5产生的信号的平均值以及在步骤S2中获得的平均值,或者是通过以下步骤S3应用衰减系数而校正的平均值。当平均值(在适用的情况下是指校正的平均值)大于预定阈值时,在第六步骤S6期间,处理单元6将要求发射警报(光、声警报等)的指令发送到至少一个发射器8。优选地,处理单元6将要求发射警报的指令发送到第一检测器10和第二检测器20的发射器8(经由通信接口7),从而在门的两侧发出一个或多个警报。在一种变型中,仅检测器10、20之一的一个或多个发射器8可以接收处理单元6的发射指令。

在一种变型中,当处理单元6仅确定信号的校正值而不取其平均值时,在步骤S5期间将信号的校正值的总和(而不是其平均值)与预定阈值进行比较。当然,首先将由传感器5产生的信号进行相加,然后再对值的总和应用校正步骤S3。

替代地,代替计算信号的校正值的总和,处理单元6可以确定校正信号的最大值,并且在步骤S5期间,将以此方式确定的最大值与阈值进行比较。以与先前的描述类似的方式,可以首先确定由传感器5产生的信号的最大值,然后将校正步骤S3应用于该最大值。

在所述变型中,处理单元6将同一对磁传感器5的信号的校正值的总和(或校正的最大值)与预定阈值进行比较。当该总和(或该校正的最大值)大于预定阈值时,在第六步骤S6期间,处理单元6将要求发射警报(光、声警报等)的指令发送到至少一个发射器8。如前所示,处理单元6可以将要求发射警报的指令发送到第一检测器10和/或第二检测器20的发射器8。

图8a、8b和8c示出了作为相对于检测器的距离的函数的四个检测系统的测量信号的强度。

图8a示出了根据现有技术的包括两个相距130cm的检测器的检测系统的情况。在该图中,所表示的强度对应于由两个检测器的传感器产生的信号的最大值。

图8b示出了根据本发明的实施例的包括两个相距130cm的检测器,并且包括处理单元的检测系统1的情况。在该图中,所表示的强度对应于由两个检测器的传感器产生的信号的平均值。

图8c示出了根据本发明的实施例的包括两个相距130cm的检测器,并且包括处理单元的检测系统1的情况。在该图中,所表示的强度对应于由两个检测器的传感器产生的信号的校正值的平均值。

从该图明显可见,通过计算平均值,以及在适用的情况下,在校正平均值的步骤期间应用衰减系数,使得与信号最大值的简单确定(图8a)相比,能够均匀化检测系统的两个检测器之间的信号强度。

示例

下表是通过检测系统的三种配置的同一个目标物体的比较示例,即(i)仅包括一个检测器的检测系统1,(ii)根据本发明的第一实施例的包括两个相距130cm的检测器的检测系统1,其中计算信号的平均值;以及(iii)根据本发明第二实施例的包括两个相距130cm的检测器的检测系统1,其中计算信号的平均值和校正所述平均值以确定是否必须触发警报。

在该示例中,检测系统的三种配置的灵敏度SE已设置为85%(相当于1400mV)。换句话说,已经将灵敏度设置为使得预定阈值等于1400mV。该系统已被参数化,使得在该灵敏度下,直径为75mm的球体在距地面一米的高度处的通过在下面的情况下不会产生任何警报:在距单个检测器65cm处通过时(第一配置(i)),或者在两个检测器的中间通过时(第二和第三种配置(ii)(iii))。换句话说,75mm的直径是被测系统的极限检测直径。具体地说,直径为75mm的铁球的电磁场的干扰基本上对应于在门中间存在AK47型突击步枪所产生的干扰。

在该表中,“极限直径[mm]”对应于以毫米为单位的最小直径,被测检测系统1从该最小直径发射警报信号。

测试表明,在检测系统1包括两个形成门的检测器(配置(ii)和(iii)),并且处理单元6计算由这些检测器的磁传感器5产生的信号的平均值的情况下,即使目标物体与其中一个检测器相距50cm(实际上,距离通过中心已经很远了,在此测试期间,检测器相隔130cm),也能够区分具有相当于约62mm铁球的磁场的目标物体与较小尺寸的物体(如智能手机)。

在检测系统1的处理单元6进一步对信号的平均值应用校正步骤S2的情况下(配置(iii)),即使目标物体与其中一个检测器相距25cm(即,距离检测器非常近,因为在此测试期间,检测器相隔130cm),检测系统1也能够辨别出具有相当于约64mm铁球的磁场的目标物体。

因此,即使被检人员2的通过位置不在两个检测器的中间,根据本发明的检测系统(配置(ii)和(iii))也能够区分小尺寸物体(即使这些小尺寸物体包括磁组件,例如智能手机)和诸如突击步枪之类的大体积目标物体。

本发明还适用于以下情况:检测系统1包括三个或三个以上的检测器,以形成多个门,并且两个相邻的门共用同一个检测器。现在将描述使用这样的检测系统1检测目标物体的方法的示例。

为了便于阅读该实施例,检测系统1包括三个检测器,每个检测器包括两个磁传感器5(图3)。换句话说,检测系统1包括第一、第二和第三检测器10、20、30,这些检测器分别包括两个第一,两个第二和两个第三磁传感器5。第二检测器20与第一检测器10形成第一门,并且与第三检测器30形成第二门。因此,第二检测器20位于第一检测器10和第三检测器30之间。

这三个检测器是完全相同的,因此每个都包括处理单元6和通信接口7。当然,在变型中,处理单元6可以放置在与检测器相距一定距离的位置,而不是结合到检测器中。在这种情况下,由给定检测器的磁传感器5产生的信号通过检测器的通信接口7发送到远端处理单元6,以便处理单元6对这些信号应用检测算法,然后经由检测器中的相应通信接口7将要求产生警报的任何指令发送到检测器的发射器8。

当然,经过必要的修改,本发明还适用于以下情况:即,系统仅包括一起形成单个门的两个检测器,或者包括一起形成n-1个门的更多数量的检测器(例如n个检测器,n为整数)。检测器还可以仅包括单个磁传感器5,或者包括两个以上的磁传感器5(例如,三个磁传感器5)。

在预备步骤期间,将第一检测器、第二和第三检测器10、20、30配对以关联它们,并将它们配置为在检测方法S各自被分配一个功能。例如,对于第一门,第一检测器10可被配置为主检测器,而第二检测器20可被配置为从检测器。对于第二门,第二检测器20被配置为主检测器,而第三检测器30被配置为从检测器。在配对期间,也可以输入系统的每个检测器的识别手段(通常是指其地址)并将其存储在每个相邻检测器的存储器中。因此,将第一检测器10的识别机制输入第二检测器20,而将第二检测器20的识别机制输入第一检测器10以允许它们配对。以相同的方式,将第二检测器20的识别机制输入第三检测器30,而将第三检测器30的识别机制输入第二检测器20。

在第一步期间,第一、第二和第三磁传感器5中的至少一个检测磁场,并产生表示以此方式检测到的磁场强度的信号。

在实践中,同一门的所有磁传感器5连续或周期性地产生表示磁场强度的信号,仅每个传感器5产生的信号的功率不同。

在本文的其余部分中,描述了其中信号由两个第二磁传感器5和两个第三磁传感器5产生的示例以说明方法S的步骤。

接着,将由磁传感器5产生的信号发送到所讨论的门的主检测器的处理单元6,在适当的情况下,借助通信接口7发送。在所述示例中,由三个磁传感器5产生的信号通过第三检测器30的通信接口7发送到第二检测器20的处理单元6。由第二磁传感器5产生的信号自行直接发送到第二检测器20的处理单元6(请注意,如果处理单元6是外部的,则经由其通信接口7发送信号)。

在第二步骤期间,所讨论的门的主检测器的处理单元6(这里是指第二检测器20)计算由每对磁传感器5产生的信号的平均值PGS[2,3]。因此,在这里,处理单元6计算与第二和第三磁传感器5构成的对中的第一磁传感器相对应的第一平均值,以及与该对中的第二磁传感器相对应的第二平均值。

当然,当每个检测器仅包括单个传感器5时,处理单元6仅计算与这两个磁传感器5的信号的平均值相对应的单个平均值。

如上所述,处理单元6可以计算信号的算术平均值,或者在变型中,计算几何平均值。

在一种变型中,处理单元6可以实施以下步骤:通过将衰减系数应用于所述信号来校正由每个磁传感器5产生的信号,然后计算对应于如此校正后的信号值总和的值(或者在变型中,对于每对传感器5,确定校正后的信号的最大值),而不是计算每对磁传感器5的信号的平均值。由于所述校正步骤已经在上面关于子步骤S31至S35进行了描述,因此这里将不再进一步详细描述。在另一变型中,处理单元6可以立即计算每对磁传感器5的信号的平均值,并实施如上所述的校正所述信号的步骤,以便获得校正后的平均值。

按照已经描述的类似方式,可以将校正步骤S2应用于由传感器5产生的信号,或者应用于信号的总和(或者应用于信号的最大值),或者应用于信号的平均值。

在第三步骤期间,当在第二步骤中计算出的值PGS[2,3]之一大于预定阈值时,第二检测器20的处理单元6一方面将所述计算值PGS[2,3]发送到第一检测器10的处理单元6,另一方面将由其第二磁传感器5产生的信号发送到第一检测器10的处理单元6。

在第四步骤期间,与第三步骤同时,第一检测器10的处理单元6基于由第一门的每对磁传感器5产生的信号计算值PGS[1,2]。由第一检测器10的处理单元6执行的值计算与由第二检测器20的处理单元6执行的值计算相同。换句话说,当其中一个主检测器计算平均值(或分别地,校正后的平均值,对应于校正值的总和的值、或最大校正值)时,其他主检测器执行相同的计算(分别地,计算平均值、校正平均值、对应于校正值的总和的值、或最大校正值)。

在此,第一检测器10的处理单元6例如计算与第一和第二磁传感器5的配对中的第一磁传感器相对应的第一平均值,以及与该对中的第二磁传感器相对应的第二平均值,以获取信号的平均值。

当由第一检测器10计算出的值PGS[1,2]小于预定阈值时,第一检测器10的处理单元6不向第一检测器10或第二检测器10的发射器8发送要求产生警报的任何指令。

另一方面,当由第一检测器10计算出的值PGS[1,2]大于预定阈值时,在第五步骤期间,作为第一门的主检测器的第一检测器10的处理单元6确定是否通过第一门(由第一和第二检测器10、20形成)或第二门(由第二和第三检测器20、30形成)检测到目标物体。

为此,第一检测器10的处理单元6比较由第二检测器20计算出的值PGS[2,3](经过校正或未经校正的平均值、总和或最大校正值)和由第一检测器10计算出的值PGS[1,2]。

为此,在第一子步骤期间,第一检测器10的处理单元6用基于由第二和第三传感器5产生的信号计算出的值PGS[2,3]乘以预定安全系数Ks:Ks*PGS[2,3]。安全系数Ks大于或等于1,例如等于1.5或2。

并行地,在第二子步骤期间,第二检测器10的处理单元6用基于由第一和第二传感器5产生的信号计算出的值PGS[1,2]乘以预定安全系数Ks:Ks*PGS[1,2]。

在第三子步骤期间,第一检测器10将其基于由第一和第二传感器5产生的信号计算出的值PGS[1,2]与值Ks*PGS[2,3]进行比较。如果基于由第一和第二传感器5产生的信号计算出的值PGS[1,2]小于通过用安全系数Ks乘以基于由第二和第三传感器5产生的信号计算出的值而获得的值Ks*PGS[2,3](即,如果PGS[1,2]<Ks*PGS[2,3]),则第一检测器10的处理单元6删除要求产生警报的任何指令或不将该指令发送到第一和第二检测器10、20的发射器8。

并行地,在第四子步骤期间,第二检测器20将值PGS[2,3]与通过用Ks乘以由第一和第二信号产生的信号的值而获得的值Ks*PGS[1,2]进行比较。如果基于由第二和第三传感器5产生的信号计算出的值PGS[2,3]小于通过用安全系数Ks乘以基于由第一和第二传感器5产生的信号计算出的值而获得的值Ks*PGS[1,2](即,如果PGS[2,3]<Ks*PGS[1,2]),则第二检测器20的处理单元6删除要求产生警报的任何指令或不将该指令发送到第二和第三检测器20、30的发射器8。相反,如果PGS[2,3]>Ks*PGS[1,2],则第二检测器2将要求产生警报的任何指令发送到第二检测器20和第三检测器30的发射器8。

然后,操作者可以轻松地识别出哪个门(此处为第二门)检测到目标物体。

需要指出,在比较由给定门任一侧的检测器计算出的值期间应用安全系数Ks为目标物体的检测提供了余量,并降低了误报警的风险。

因此,门的从检测器向该门的主检测器发送相邻门(该检测器是该门的主检测器)的计算值(校正或没有校正的平均值,或校正值的总和)使得能够确定已被检测到的目标物体的位置。尤其要记得的是,磁传感器5的检测是标量检测,并且两个相邻的门共用的检测器(这里是指第二检测器20)不能确定所检测到的目标物体位于哪一侧。

本发明的检测方法S可以推广为涵盖包括m(其中m大于或等于4个)个检测器的任何检测系统1,从而形成m-1个门,并且两个相邻的门共用同一个检测器。

该检测方法S然后包括与上述有关具有三个检测器的检测系统1的检测方法相同的步骤。但是,在这种情况下,当检测器n-1计算出大于预定阈值AT的值PGS[n-1;n]时,除了比较该值PGS[n-1;n]与由检测器n-2计算出的值PGS[n-2;n-1]的步骤之外,该检测方法S还包括比较该值PGS[n-1;n]与由检测器n计算出的值PGS[n;n+1]的步骤,以确定在其中检测到目标物体的门(见图7)。在适用的情况下,在比较步骤期间将安全系数Ks(Ks≥1)应用于值PGS[n;n+1]。

例如,检测器n-1基于由检测器n和n-1的磁传感器产生的信号计算给定值PGS[n-1;n],该值通常为平均值(在适当的情况下被校正)。然后,检测器n-1(从检测器)将该计算值PGS[n-1;n]以及由其磁传感器5产生的信号的值发送到检测器n-2(主检测器)。检测器n-2然后基于由检测器n-2和n-1的磁传感器5产生的信号的值计算值PGS[n-2;n-1],该值在此为平均值(在适当的情况下被校正)。以同样的方式,检测器n(检测器n-1的从检测器)计算值PGS[n;n+1]并将该计算值以及由其磁传感器5产生的信号的值发送到检测器n-1。如果由检测器n-2(主检测器)计算的值大于预定阈值,则:

-对于检测器n–2:

■用检测器n-1计算并发送的值PGS[n-1;n]乘以安全系数Ks,以及

■比较其已经计算出的值PGS[n-2;n-1]与已经和安全系数相乘的值Ks*PGS[n-1;n]。如果其已经计算出的值PGS[n-2;n-1]小于由检测器n-1计算出的值乘以系数Ks(即PGS[n-2;n-1]<Ks*PGS[n-1;n]),则检测器n-2由此推断出由检测器n-2和n-1形成的门不必产生任何警报。因此,检测器n-2不向检测器n-2和n-1的发射器8发送任何要求产生警报的指令(或在适用的情况下,取消发射警报的指令)。

-并行地,对于检测器n-1:

■用检测器n-2计算并发送的值PGS[n-2;n-1]乘以安全系数Ks,以及

■比较其已经计算出的值PGS[n-1;n]与已经和安全系数相乘的值Ks*PGS[n-2;n-1]。

如果其已经计算出的值PGS[n-1;n]小于由检测器n-2计算出的值乘以系数Ks(即PGS[n-1;n]<Ks*PGS[n-2;n-1]),则检测器n-1由此推断出由检测器n-1和n形成的门不必产生任何警报。因此,检测器n-1不向检测器n-1和n的发射器8发送任何要求产生警报的指令(或在适用的情况下,取消发射警报的指令)。

■用检测器n计算并发送的值PGS[n;n+1]乘以安全系数Ks,以及

■比较其已经计算出的值PGS[n-1;n]与已经和安全系数相乘的值Ks*PGS[n;n+1]。

如果其已经计算出的值PGS[n-1;n]小于由检测器n计算出的值乘以系数Ks(即PGS[n-1;n]<Ks*PGS[n;n+1]),则检测器n-1由此推断出由检测器n-1和n形成的门不必产生任何警报。因此,检测器n-1不向检测器n-1和n的发射器8发送任何要求产生警报的指令(或在适用的情况下,取消发射警报的指令)。

-并行地,对于检测n:

■用检测器n-1计算并发送的值PGS[n-1;n]乘以安全系数Ks,以及

■比较其已经计算出的值PGS[n;n+1]与已经和安全系数相乘的值Ks*PGS[n-1;n]。

如果其已经计算出的值PGS[n;n+1]小于由检测器n-1计算出的值乘以系数Ks(即PGS[n;n+1]<Ks*PGS[n-1;n]),则检测器n由此推断出由检测器n和n+1形成的门不必产生任何警报。因此,检测器n不向检测器n和n+1的发射器8发送任何要求产生警报的指令(或在适用的情况下,取消发射警报的指令)。

需要指出,当相邻的门不共用同一个检测器并且分别由两个分离的检测器形成时,每个门内的检测由一对检测器完成。因此,给定门的检测器不必与相邻门的检测器通信。这是因为每个门都可以独立操作,不必确定目标物体已通过的门。

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