使用超宽带(UWB)雷达检测目标模式的系统和方法技术方案

一种系统，包括超宽带阵列(UWB)和模式识别设备，该超宽带阵列具有向感兴趣区域(ROI)发射作为UWB脉冲的电磁波的发射器，并具有从ROI中的对象接收反射电磁波并生成对象数据的接收器，并且该模式识别设备具有被配置成提供操作的处理器。处理器被配置成提供指令，该指令是：从来自ROI的反射电磁波获得扫描数据直到事件被触发为止，当事件被触发时访问从先前使用ROI并使用UWB阵列获得的校准数据创建的启发法，利用从校准数据导出的模式识别函数利用启发法分析扫描数据，以确定感兴趣对象(OOI)模式是否在扫描数据内被识别，并且如果OOI模式被识别则生成警报。OOI模式被识别则生成警报。OOI模式被识别则生成警报。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用超宽带(UWB)雷达检测目标模式的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年3月23日提交的第62/647,090号美国专利申请和于2018年3月23日提交的第62/647,130号美国专利申请的优先权，这些申请的内容通过引用以其整体并入本文。


[0003]本公开的示例性
可以涉及例如使用超宽带(UWB)雷达的安全筛查和对象检测。
[0004]背景
[0005]随着枪支暴力在社会上日益成为一种威胁，检测隐藏在个人身上、包里或背包里的武器的方法变得越来越重要。最近的事件表明，许多公众聚集区可能成为意外悲剧的主体，并且能够在公共场合扫描和检测隐藏的武器和违禁品变得越来越重要。
[0006]传统上，扫描设备和金属检测器被用在安全措施要求严格的区域，而公众逐渐期望偶尔的不便支持在给定地点的整体安全。地点可以包括机场、投票线(voting lines)、法院和其他政府建筑的入口、体育场等。扫描可以包括使用金属检测器、RF检测系统、x射线或其他传统和已知的方法和系统来筛查个体。然而，尽管这些系统中的许多已经很有效，但是这些系统可能包括需要解决的缺点。
[0007]例如，金属检测设备通常设置在安全检查站，在那里个体取出金属基材料，然后通过x射线筛查系统。这些检查站的运行成本可能很高，并可能导致通过给定区域的人数出现瓶颈。一个已知的例子是在机场。一名安保人员控制着通过直通式金属检测器的通道——不得不处理金属存在的许多肯定指标(positive indicator)，诸如当旅行者无意中在自己身上留下一个金属皮带扣时。筛查人员挑出个体，并通过一根磁棒来检测和识别导致肯定发生的物品。与此同时，航空包要通过x射线扫描设备，这同样昂贵、耗时，并可能导致额外的搜索和延迟。
[0008]其他商业上可获得的已知系统利用诸如磁力计(即金属检测器)或亚毫米波成像的技术。这些系统的尺寸很大，可能无法肯定地识别到威胁，以及在现实中不存在威胁时指示存在威胁，并且可能包括个体走过警戒线区域并停下来接受成像。其他已知系统使用传感器(通常是基于视觉的系统)，其能够在限定的空间中检测和跟踪个体。然而，典型地，当这些系统在不透明对象(诸如墙或隔板)后面或被不透明对象阻挡时，这些系统不能跟踪个体，并且基于视觉的系统可能存在隐私问题(诸如担心图像可能被公开并用于邪恶的目的)。
[0009]此外，这种安全级别对于许多时间和地点并不总是切实可行的。例如，体育赛事、购物中心、投票(通常作为一种临时安排，诸如在学校、教堂或犹太教堂)和摇滚音乐会，可能会有成千上万的人在很短的时间内通过安检。通常采用金属检测器，但它们也会在活动中造成瓶颈，部署起来可能不切实际且成本高昂，并且可能无法检测到所有可能威胁公共安全的物品。一些场所(诸如教堂和犹太教堂)与公开安全筛查的概念是对立的，并且采用
金属检测和其他安全筛查方法可能是不可取的。
[0010]另外，有成千上万名与会者的地点可能有许多入口和出口，并且对所有区域进行筛查是不切实际的。例如，学校可能只有少数安全人员来管理整体安全。雇佣足够的筛查人员可能不切实际，因此替代方案可能包括限制入口和出口的数量，或者限制操作时间。在任何情况下，由于出于公共安全目的限制进入，学校的总体目的可能会受到限制，并且学校可能无法充分发挥其潜力。
[0011]更一般地，许多向公众开放的公共事件和地点面临着类似或相关的挑战，并且没有足够的预算或资金来有效地使面临的相关和不断变化的危险最小化。增加安全性可能最终导致更安全的活动和设施，然而同时降低活动的乐趣或本质。
[0012]因此，已经开发了其他且更隐蔽的筛查系统和方法。一种已知方法包括超宽带(UWB)筛查系统，该系统采用以平面阵列布置的几个雷达收发器来发射UWB脉冲信号。发射UWB脉冲，接收并组合同步反射，以构建主体的图像。由于图像重建要求和系统的其他功能，这样的系统可能是计算密集型的，并且获得足够的成像数据可能包括：几个收发器获得足够的分辨率以正确地检测和识别威胁。
[0013]另一种已知方法可以包括通过UWB系统中对象的共振频率来识别对象。在给定的角度取向上，诸如武器的对象可以以其谐振频率发射独特的识别标志(signature)和/或幅度的增加，其然后在频率扫描以检测UWB系统中的特定谐振频率时而被识别。然而，对象的谐振频率可能高度依赖于它相对于UWB收发器的角度取向，并且给定的对象可能被“校准”以识别其谐振频率——不仅根据其角度取向，而且在3维空间内的更宽取向上。然后，每种武器都可以与一个表格或数学结构相关联，该表格或数学结构将谐振频率与对象取向相关联。虽然这种系统可能适用于单个武器或火器，但可能必须为许多单个武器类型和模型中的每一种开发或校准单独的表格和数学结构，这可能是繁重且不切实际的。另外，该系统可能没有针对特定武器进行校准，因此可能无法进行检测或识别。
[0014]因此，需要的是对于武器和对象检测容易部署的系统和方法。
[0015]附图简述
[0016]图1示出了用于预测感兴趣对象(OOI)的存在的示例性步骤；
[0017]图2示出了本公开的示例性系统；
[0018]图3A示出了图2的示例性系统的基本硬件构造，其中不存在感兴趣对象(OOI)；
[0019]图3B示出了图3A的基本硬件构造，其中存在OOI。
[0020]图4示出了根据本公开的感兴趣对象(OOI)模式识别所遵循的步骤。
[0021]图5示出了根据本公开的示例性系统和构造。
[0022]图6示出了可以形成屏障的各种材料的示例性衰减数据。
[0023]详细描述
[0024]一种示例性系统包括超宽带(UWB)阵列和模式识别设备，该超宽带阵列具有向感兴趣区域(ROI)发射作为UWB脉冲的电磁波的发射器，并具有从ROI的对象接收反射电磁波并生成对象数据的接收器，并且该模式识别设备具有被配置成提供操作的处理器。处理器被配置成提供指令，该指令是：从来自ROI的反射电磁波获得扫描数据直到事件被触发，当事件被触发时，访问由校准数据创建的启发式函数，该校准数据先前是在感兴趣对象(OOI)存在和OOI不存在的情况下使用ROI并且使用UWB阵列获得的，利用启发式函数分析扫描数
据以确定在扫描数据内是否识别出OOI模式，并且如果识别出OOI模式则生成警报。
[0025]图1示出了根据本公开的用于部署UWB系统和预测感兴趣对象(OOI)模式的存在的根据本公开的示例性步骤。方法或过程100包括在步骤102处定义感兴趣区域(ROI)。在步骤104处，部署或以其他方式布置超宽带(UWB)系统来筛查ROI。ROI可以包括个体经过的走道或通道，或者可以包括个体可能聚集的任何区域。根据本公开，在步骤106处，使用来自UWB系统的预处理数据生成模式识别校准或“预测函数”，其被馈送到模式识别设备。所公开的系统基于卷积神经网络(CNN)架构。所公开的模式识别系统包括校准步骤，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：超宽带(UWB)阵列，所述超宽带阵列具有向感兴趣区域(ROI)发射作为UWB脉冲的电磁波的发射器，并具有从所述ROI中的对象接收反射电磁波并生成对象数据的接收器；模式识别设备，所述模式识别设备具有被配置成提供操作的处理器，所述操作包括：从来自所述ROI的反射电磁波获得扫描数据，直到事件被触发；当所述事件被触发时，调用由先前使用所述ROI和使用所述UWB阵列获得的校准数据创建的预测方案；利用从所述校准数据导出的模式识别函数将所述扫描数据与所述校准数据进行比较；确定在所述扫描数据内是否识别出感兴趣对象(OOI)模式；和如果识别出OOI模式，则生成警报。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述ROI包括所述对象通过的区域。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述模式识别设备将通过所述目标区域的对象检测为一个或更多个人类个体。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述ROI包括走道，所述走道被界定成防止所述人类个体避开所述ROI。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所限定的走道由对可见光不透明的物理屏障界定。6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述校准数据是先前由所述模式识别设备获得的数据，以包括：位于所述ROI内的人类个体上的OOI；以及不携带所述OOI时的人类个体。7.根据权利要求3所述的系统，其中，当所述人类个体通过所述目标区域时，触发所述事件。8.根据权利要求1所述的系统，还包括：第二UWB阵列，所述第二UWB阵列向所述ROI发射UWB脉冲，并从所述ROI中的所述对象接收反射电磁波，并生成第二对象数据；并且所述模式识别设备使所述处理器被配置成提供包括使用所述第二UWB阵列从所述ROI获得所述扫描数据直到所述事件被触发的操作。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器被配置成将所生成的对象数据传递到先入先出(FIFO)缓冲器中。10.一种方法，包括：限定用于扫描感兴趣对象(OOI)的感兴趣区域(ROI)；从超宽带(UWB)发射器向所述ROI发射电磁超宽带脉冲；从所述ROI接收反射的UWB波；当从所述反射的UWB波中检测到对象时，触发事件；当事件被触发时，根据所述反射的UWB波生成扫描数据；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里，
申请(专利权)人：艾克索纳科技公司，
类型：发明
国别省市：