物体検出法及び装置
物体の検出方法と装置に関する。１実施例では、保護領域に進入する人物を低パワー偏光電波で照射する。人物から反射される異なる偏光波を収集する。反射信号の多様なパラメータを測定し、これらの多様な選択された相違を計算して隠蔽武器を検出する。これらの相違は時間機能としてプロットされるとパターンを創出する。訓練された人工知能ネットワークパターン認識プログラムを使用してこれらのパターンを評価し、自動的に武器の存在を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は２００３年１１月２５日出願の米国仮特許願６０/５２５６３７「偏光（偏向）並び人工知能処理を利用した物体検出法及び装置」の優先権を主張する。本願はまた２００３年１月９日出願の米国特許願１０/３４００１６「物体検出システムのための信号処理法」の一部継続出願でもある。これは２００２年１月２９日出願の米国特許願１０/０６０６４１の一部継続出願であり、２００４年１１月３０日に米国特許６８２５４５６となった。これは１９９９年５月２５日出願の米国特許願０９/３１８１９６「物体検出システム」の一部継続出願であり、２００２年１月２９日に米国特許６３４２６９６となったものである。
【０００２】
発明の分野
本発明は、限定はしないが銃器や爆弾等の隠蔽された武器等の物体の存在を遠隔で検出する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
以下の説明はいくつかの出版物や文献に言及する。そのような解説は科学的原理の詳細な説明のためであり、特許の特許性に関わる従来技術を構成するものではない。
【０００４】
１９９９年４月２０日、コロラド州リトルトンのコロンバイン高校の２学生は級友や教師に向けて銃を乱射した。１２名の１０代の学生と１名の教師が射殺され、他に何十名もが怪我をした。この大量殺人事件のような犯罪による悲劇は今日の米国においては稀ではない。ＦＢＩは毎年、米国の犯罪者が２４０万件の強盗、５６０万件の暴力、並びに１６５０００件の性的暴行に銃器を使用すると報告する（連邦承認銃器販売者全国協会発行「米国銃器産業誌」参照）。疾病監視センターは、１９８６年から１９９２年にかけて米国内で２４７９７９件の銃器による死亡例が報告されているというデータを収集した（拳銃暴力防止センターによるデータ）。さらに、近年、新たな脅威が発生した。人間爆弾である。これらはさらに危険であり、さらに破壊的である。その武器の特性により、離れたところで検出することが必須である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
銃器の違法使用による脅威を減少させようとする過去の多くの努力の成果は限定的であった。この２０年間で、非常に高価なＸ線装置が大空港に設置された。この機械は非常に特殊な閉鎖環境で金属銃器を検出できる。この種の装置は機械の固定設置や、大スペースを必要とし、検査には近接を条件とし、数十万ドル、数百万ドルの費用がかかった。
【０００６】
商業市場から現在入手が可能な複雑な隠蔽武器検出装置のいずれもがコンパクトではなく、重厚で、持ち運べず、利用法が複雑で、離れた対象は検出できず、信頼度も低い。それら弱点を克服する装置の開発は革命的な成果であり、法律執行機関や安全保障分野が長く待ち望んだものである。
【０００７】
本発明の初期版は、２００１年６月５日発行米国特許６２４３０３６「対象物検出システムのための信号処理法」、２００２年３月１９日発行米国特許６３５９５８２「隠蔽武器検出システム」、国際特許願ＰＣＴ/ＵＳ９７/１６９４４「隠蔽武器検出システム」（ＷＯ９８/１２５７３；１９８８年３月２６日）、国際特許願ＰＣＴ/ＵＳ００/１４５０９「対象物検出システムのための信号処理法」（ＷＯ００/７５８９２；２０００年１２月１４日）で解説されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
本発明は標的と関連する対象物の存在を決定する方法に関する。この方法は、偏光放射線で標的を照射し、偏光放射線と同一偏光性を有した標的から反射する第１放射線を収集し、偏光放射線と反対偏光性を有した標的から反射する第２放射線を収集し、第１放射線と第２放射線の加重された複数の基準を利用して対象物の存在を決定する。好適には、その利用ステップは、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された収集放射線の加重された複数の基準を用いる。好適には、その利用ステップは、複数時間で、第１放射線と第２放射線の一方あるいは両方の振幅スプレッドを利用する。好適には利用ステップはさらに、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換した後の０時での第１放射線の第１振幅、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換した後の０時での第２放射線の第２振幅、及び第１振幅と第２振幅の相違でなる群より選択される複数の基準の利用を含む。この利用ステップはオプションで第１放射線と第２放射線の到着時間の相違及び/又は時間ドメインあるいは周波数ドメインでの第１放射線と第２放射線の一方または両方の曲線形状の測定値の相違、好適には曲線のピーク値と曲線下側の全面積の比を含む。
【０００９】
好適にはこの方法は複数回反復され、各成果の結果を組み合わせるステップをさらに含む。好適には方法はキャリブレーションデータで人工知能ネットワークをトレーニングするステップをさらに含み、好適には利用ステップはその人工知能ネットワークを利用して自動的に対象物の存在を判定するステップをさらに含む。
【００１０】
好適には標的は人物であり、好適には対象物は隠蔽武器であり、好適にはナイフ、銃器、爆弾、起爆装置、あるいは人間爆弾である。
【００１１】
本発明は標的に関連する対象物を検出する装置にも関する。この装置は偏光放射線で標的を照射するための送信アンテナと、放射線と同一偏光性を有する標的から反射した第１放射線を収集するための第１受信アンテナと、放射線とは反対偏光性を有する標的から反射した第２放射線を収集するための第２受信アンテナと、対象物の存在を判定するために第１放射線と第２放射線の加重された複数の基準を利用するためのプロセッサーとを含んでいる。好適にはプロセッサーはチャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された受信放射線の加重された複数の基準を利用し、好適には複数の時間で第１放射線と第２放射線の一方または両方の振幅スプレッドを利用する。好適にはプロセッサーは、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換後の０時での第１放射線の第１振幅、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換後の０時での第２放射線の第２振幅及び第１振幅と第２振幅との相違から選択される複数の基準を利用する。
【００１２】
好適にはプロセッサーはさらに、第１放射線と第２放射線の到着時間差を利用し、好適には時間ドメインまたは周波数ドメインの第１放射線と第２放射線の一方または両方の曲線の形状を利用し、好適には第１放射線と第２放射線の一方または両方の時間的変動を利用する。好適にはプロセッサーは標的への複数回の放射線照射からの結果を組み合わせる。１体の双偏光アンテナはオプションで第１受信アンテナと第２受信アンテナを含む。
【００１３】
好適には標的は人物である。好適には対象物は隠蔽された武器であり、ナイフ、銃器、爆弾、起爆装置あるいは人間爆弾である。好適にはプロセッサーは自動的に対象物の存在を検出する人工知能ネットワークを利用し、好適には基準のそれぞれの値を振り当て、基準の値の組み合わせに基づいて対象物の存在を判定する。
【００１４】
本発明の１目的は、好適にはコンパクトで軽量であり、長い距離で利用でき、持運び式及びバッテリー式の検出装置の提供である。これで好適実施例の装置を持ち運び可能とし、司法当局者や軍隊または警備員に使用させ、特定人物が武器を保有しているか否かを判定する。
【００１５】
本発明の利点は、本発明で放射されるパワーレベルは、好適には空港や法廷等の入口で対象物を検出するのに現在使用されている従来のレーダ装置及びＸ線または他の画像化装置よりも大幅に小さいことである。本発明においては、標的に照射される平均パワー強度は非イオン化放射線の安全基準を下回る強度である。
【００１６】
本発明の他の目的、利点及び新規な特徴並びにさらなる利用性は添付図面の説明を通して以下で提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
好適実施例の解説
（好適実施例）
本発明は離れた対象物の有無を検出するための方法と装置とに関する。本発明の１実施例は人物によって運搬される隠蔽銃器及び/又は爆弾を発見するために使用できる。本発明は学校、銀行、大使館、刑務所、裁判所、オフィースビル、小売店あるいは居住地のごとき安全が重要な場所（セーフゾーン）から武器を締め出すのに利用できる。“セーフゾーン”とは出願人の商標である。
【００１８】
好適には対象物はドアに接近する人物である標的と関連し、好適には偏光された低パワー無線波を使用する。ここで使用する「標的」なる用語は放射線（無線波）が照射される対象であり、人物、リュックサック、手荷物、バッグ等である。「対象物」とは、標的物により運搬される物、着用物、隠蔽物、搭載可能なもの等であり、武器、ナイフ、銃器、拳銃、ピストル、ライフル、爆弾、人間爆弾用ジャケット、榴散弾、導火線等である。
【００１９】
無線波（電波）が空中で伝播する様は、大洋面を移動する波に似ている。単純な無線信号の形状は図１aのように反復する上下の動き、すなわち振動波である。この無線波の上下運動は三次元で発生する。単純波（Ｗ）は伝播する。伝播平面に対して平行に偏光する無線波は水平偏光波と呼称される。伝播面に対して垂直に偏光する無線波は垂直偏光波と呼称される。波Ｗの高さ、すなわち強度は波の振幅（Ａ）と呼称される。
【００２０】
図１bは垂直に偏光した無線波を示し、図１cは水平に偏光した無線波を示す。垂直偏光波と水平偏光波は直交形態の偏光である。垂直偏光波と水平偏光波の間の関係を述べるのに使用される他の用語は、垂直、反対、クロス偏光、あるいは主副偏光波である。直交偏光を表すのに本文で主として使用される用語は、クロス偏光またはＸ偏光である。偏光のアイデアは、マイクロ波周波数の電波やフラッシュライトのごとき光波等、全ての形態の電磁波に適用される。
【００２１】
本発明で照射されるパワーレベルは、空港や裁判所の入口で対象物の検出に使用される普通のレーダーや、Ｘ線や他の画像化装置のものより小さい。事実、本発明の好適実施例の平均標的照射密度は、非イオン化放射線の安全制限以下である。
【００２２】
好適には本発明はＧＨｚ周波数領域で操作される。異なる周波数の放射線は対象物検出に異なる利点と弱点を提供する。米国では電波装置の作動周波数は連邦通信委員会（ＦＣＣ）で規制されている。世界中の国は無線スペクトルの使用を認可して管理する同様な機関を有している。本文は特定周波数領域に言及するが、本システムは多様な電磁放射線バンドを使用でき、特定開示範囲に限定されない。
【００２３】
図２は本発明の好適実施例を実行させる回路の概略ブロック図の非限定例である。低パワー電波トランスミッター１２は第１方向カップラー１３を介してモジュレータ１４、フィルター１６及びトランスミッター出力アンプ１８にカップリングされている。それは送信/受信スイッチ２０と予備セレクター２２を介して送信/受信アンテナ８０に接続されている。送信/受信スイッチ２０はコントローラー２６を介してレンジゲートスイッチ９０と同調する。送信/受信アンテナ８０と受信アンテナ８２は直交偏光でエネルギーを検出し、標的から反射するエネルギーを収集する。あるいは、１体の２偏光アンテナがオプションで使用できる。受信パスの偏光性選択スイッチ２４は水平または垂直偏光アンテナあるいはポートを選択する。好適には送信/受信アンテナ８０は水平偏光で信号を送信し、反射する水平または共偏光信号を受信し、好適には受信アンテナ８２は、垂直またはＸ偏光信号を垂直偏光で受信する。偏光スイッチ２４は、どの信号がどの時間に受信装置に提供されたか判定する。予備セレクター２２、２３はバンドパスフィルターであり、バンドから外れる信号が受信装置に入って見せかけのレスポンスを出したりアンプを飽和状態にして通常の操作を妨げることを防止する。共偏光パスの予備セレクターフィルター２２は送信装置から送られる不都合な調波を弱める。
【００２４】
好適にはコントローラーまたはプロセッサー２６はスタート/ストップ/スローププログラムを含んでおり、オシレータ３０と共にトランスミッター１２をコントロールするのに使用される。パルス波形発生装置２８の出力部はモジュレータ１４に接続されている。オシレータ３０の出力は第２方向カップラー１１を介してミキサー３２に提供される。送信/受信スイッチ２０の出力も偏光選択スイッチ２４、フィルター３６及び受信低ノイズアンプ３４を介してミキサー３２に供給される。好適にはプロセッサー２６からのデジタル出力は中間周波数利得コントロールアンプ４０に送られる。アンプはバンドパスフィルター４１を介してミキサー３２からの主信号入力を受信する。アンプ４０の出力はレンジゲートスイッチ９０及びハイパスフィルタ４２を通ってパワー分割装置４４に通じる。レンジゲートコントロール２１とレンジゲートスイッチ９０はタイムゲートを提供し、装置から望む距離にあるリフレクター（すなわち標的または対象物）からの信号のみが処理される。他の時間に到着する対象物からの信号は無視される。パワー分割装置４４は信号を２つの出力に分割する。１つの出力は検出器４６で復調された振幅であり、フィルター４８、ビデオアンプ５０、ゲートサンプル及びホールドストレッチャー５２を通過する狭いパルスを発生させ、プロセッサー２６に戻される前にアナログ・デジタル変換器５４でデジタル化される。パワー分割装置４４からの２番目の出力はスプリッター６４を介して位相検出装置６５、６６に入力され、戻った信号の位相シフトは振幅と同時に測定される。
【００２５】
位相情報は時間ドメイン変換にコンプレックス周波数を実施するために非常に重要であるため、好適には反射信号の位相が測定される。位相は相対用語であるため、これは、送信サンプルとローカルオシレータ信号をミックスさせることで参考信号をまず確立して達成される。トランスミット信号のサンプルは方向カップラー１３を通じてトランスミッター１２から取られ、方向性カップラー１１を介したローカルオシレータ３０からのローカルオシレータ信号のサンプルと共にミキサー９に供給される。ミキサー９の出力はフィルター８でバンドパスフィルターされ、リミターアンプ７でリミットされてその振幅をチューニングレンジにより安定させる。リミット信号は、強度が同一であるが、互いに９０°位相がずれている２つの信号を出力する直角位相ハイブリッド７２に供給される。出力の１つは第１位相検出器６５に供給され、他方は第２位相検出器６６に供給される。２つのオフセット位相検出器が使用され、明確に３６０°の範囲をカバーする。位相検出器６５、６６の出力はアナログであり、後にアナログ・デジタル変換器６８、７０でデジタル化される。デジタル信号はコントローラー２６に供給され、後の処理をする。
【００２６】
測定ユニット“ｄＢｓｍ”が使用され、反射放射線を定量化に使用される。デシベルは、放射あるいは反射された２レベルのパワーを比較するのに使用される。１例として、もしラジオを聴く人物が無線局のアンテナタワーに接近すれば、パワーレベルは非常に高くなる。もし、同一人物が遠くに離れていたら、受信する無線波はずっと小さくなる。デシベルはこのパワー比を１つの数字で定量化する。通常の分数とは異なり、デシベルはログ形態の測定であり、有用である。なぜなら、それは非常に大きな差を数値で比較できるからである。パワーレベルは大きく変わるのでログが使用される。２つのパワーレベルのデシベルでの相違は次のように計算される。
【００２７】
【００２８】
Ｐｘは最初のパワーレベルであり、Ｐｙは第２のパワーレベルである。２つの受信電波信号はデシベルを使用して比較される。距離が遠く離れたところで受信するパワーの減少は、近い場所のパワーレベルよりどれだけデシベルが低いかで表す。
【００２９】
“レーダー断面”（ＲＣＳ）は対象物のサイズの測定値である。無線波（電波）が発生されて物体に向けて方向付けられると、送信された電波の一部は物体を通り、他の一部は吸収され、他の一部は反射する。反射波が大きければ大きいほど、レーダー断面は大きくなる。比較的に大きなレーダー断面の対象物は、断面が小さいものと較べて検出が比較的容易である。対象物の測定レーダー断面の大きさはその反射率及び空間オリエンテーションによって定まる。例えば、海岸で近くの船舶を探しているとしよう。海岸に平行に移動する船は、沖に向かっている小さな船よりも検出しやすい。なぜなら、船の横腹から反射するレーダーは、遠ざかる船の船尾に当たって反射するものより強度が強いからである。よって、レーダー波に対して“横断方向”に移動する船は、レーダー波に対して縦方法に移動する船よりも大きなレーダー断面を提供する。
【００３０】
本発明が拳銃のごとき対象物の検出に利用されるとき、拳銃が検出器に対して比較的に大きなレーダー断面を提供する場合には検出はさらに容易に行われるであろう。例えば、拳銃が腰に対して平坦となるように人物のベルトバックルに収められていると、地面に銃口が向けられ、グリップが前方あるいは後方に向けられるようにお尻に拳銃をもっている人物に較べて大きなレーダー断面を有する。図３は２人の人物が拳銃を持ち歩いている様を図示する。左側で人物はベルトの前または後ろに拳銃を入れている。右側では人物は拳銃をバッグ、パウチあるいはホルスターに入れている。両方のポジションでレーダー断面が類似するためには、図を回すか、あるいは検出器に対して異なる方向に向けなければならない。
【００３１】
１平方メートルと比較したレーダー断面はデシベルｄＢｓｍの単位で現される。
【００３２】
【００３３】
Ａは標的の面積（平方メートル）であり、Ｇは反射に対する標的の利得である。この式は、面積が操作波長に対して平坦で、均質に電波で照射されていると想定する。もし正方形の１辺がaであれば、面積はaの２乗になる。操作波形に対して平坦な表面は、
であり、波長λは０．３/fメートルであり、fは周波数（ＧＨｚ）である。よって、
となる。
【００３４】
この式は、もしサイズ“a”が２倍になれば、反射は１２ｄＢｓｍ増加し（一次単位）、断面は１６倍になる。もし、周波数が２倍になれば、反射は６ｄＢｓｍ大きくなる。すなわち一次単位で４倍になる。ｄＢｓｍでのＲＣＳは２０log(f)として増加する。複雑なエッジ効果はここでは無視する。例えば、１ＧＨｚでレーダー断面６インチｘ６インチのプレートは−１１．３ｄＢｓｍになる。Ｇまたは利得はｆ２で増加するので、１から１０ＧＨｚの増加は値を８．７ｄＢｓｍ増加させ、２０ｄＢの差になる。しかし、典型的な武器形状はレーダー波長に対して非平坦であるため、ほとんど増加は感じられない。
【００３５】
表１のデータは、幾つかの周波数バンドでの電磁波により照射された金属３７５キャリバー拳銃のレーダー断面である。データはディテクター装置をキャリブレートし、参照測定を提供するために作成された。テスト形態は、１ポートＲＣＳ測定、１６平均、時間ドメインゲートにて減少したＩＦバンド幅。
【００３６】
【表１】
【００３７】
同様に図４aは、２６５０ＭＨｚから３０００ＭＨｚにわたる周波数範囲の電波のための３５７キャリバー拳銃のレーダー断面（ＲＣＳ）に関するデータを提供する。曲線は広い側のポジションにある拳銃のレーダー断面を示す。すなわち、拳銃の最長寸法は電波の平面で延び、ＲＣＳはこの周波数範囲で約−８ｄＢｓｍから−１１ｄＢｓｍまで変動する。図４ｂは身体の戻りを表し、あるいは拳銃を持たない人のＲＣＳを図４aと同じ周波数で示す。そのバンドの平均レーダー断面は−３ｄＢｓｍ、あるいは約８ｄＢ平均拳銃戻りである−１１ｄＢより強力である。
【００３８】
図５と図６は試験チャンバーの人物の電波反射測定値を提供する。図５は人物が電波で照射されると、２．５９ＧＨｚから３．９５ＧＨｚの間で約６３％の電波エネルギーが身体から戻るという経験データを含む。図６は約３２％が７．０ＧＨｚから１０．６６ＧＨｚで反射することを示す。
【００３９】
好適には、一般的に本発明は反射の物理的現象に依存する。水平偏光入射電波は垂直偏光電波として部分反射する。垂直偏光へのエネルギー変換率は入射方向に垂直な平面での対象物の形状による。もし対象物が垂直と水平の成分を有する断面形状を有していれば、垂直偏光成分は、対象物が水平偏光波で照射されていても実現されるであろう。この垂直偏光成分は“クロス偏光”といい、水平偏光反射は“共偏光”である。これら用語はもし、標的と対象物が垂直偏光入射電波で照射されると反対となる。
【００４０】
前述したように、３５７キャリバー拳銃と人体間のバックスキャターの差は平均で約−８ｄＢである。数学的にはこれは組み合わされた拳銃と人体の信号は拳銃のない場合と較べて１．４ｄＢ多いだけである。人体の相違は６ｄＢ程度であり、拳銃の検出が困難であるのは理解できる。人体の太い骨は垂直であり、入射垂直偏光ではレーダー断面はさらに大きいことは不思議ではない。これは衣服の大抵のファスナーでも当てはまる。
【００４１】
もし、入射水平偏光が使用されると、身体の断面は約６ｄＢ減少し、垂直偏光断面も同様に減少する。しかし、武器のクロス偏光は比較的に一定である。すなわち、１．４ｄＢの相違は平均で７．４ｄＢになり、１身体から別身体への変化の影響を減少させる。よって、標的が人体である場合、水平偏光電波を送信し、水平偏光電波と垂直偏光電波の両方を受信することが望ましい。
【００４２】
図７は本発明の好適実施例の典型的な操作を図示する。保護地域あるいはセーフゾーンに入る人物は、例えば水平偏光されている電波で照射される。この電波の一部は吸収されるが、いくらかは反射してトランスミッターに戻る。トランスミッターが拳銃を持たない人物を照射すると、図７の上グラフ２つの曲線となる。この２本の曲線はチャープＺ変換を適用した後の時間ドメインで、検出器に反射してきた水平偏光エネルギーの振幅（上曲線“α”）を表し、検出器に戻る垂直偏光エネルギーの振幅（下曲線“β”）を表す。
【００４３】
図７の下側のグラフは時間ドメインで検出器によって探知された拳銃を人物が携帯しているときに得られた２曲線を含む。上グラフの場合と同様に、これら２曲線は時間ドメインで人物から反射した水平偏光電波のエネルギーレベル（上曲線“λ”）と、人物から反射した垂直偏光電波のエネルギーレベル（下曲線“σ”）を表す。曲線の最大値間の間隔“デルタＢ”は上のグラフの“デルタＡ”よりも幾分狭い。一般的に、人物が拳銃を持っているときには、あるいは相当な反射を引き起こす物体を保持しているときには、対象物から反射して戻る垂直偏光エネルギー成分は増加する。
【００４４】
図８と図９は、拳銃検出実験中に発生した２対の波形の測定時間ドメイン試験装置プロットである。図８に示すグラフでは、人物は拳銃を持っておらず、２曲線の最大値は２９．６ｄＢ離れている。入射偏光電波は水平であり、よって、受信水平偏光電波は受信垂直偏光電波よりも大きい。図９では同一人物が拳銃を所有しており、２曲線の最大値間の距離は７．９ｄＢだけであり、拳銃を所持していることが分かる。
【００４５】
２つの受信偏光電波間の振幅差の減少がこの試験では顕著であったが、他の場合には非常に小さいかも知れない。よって、この測定は必ずしも信頼できない。武器の存在を確認するには追加のパラメータあるいは基準を考察しなければならない。さらに、録音室ではない実際の世界では、地面の反射や環境よる拡散で引き起こされる多経路現象で信号は徐々に弱くなる。好適には多経路現象は上述のように幅広い周波数にわたってレーダーにスイープさせることで最少化できる。なぜなら、１つの周波数でのキャンセルが別周波数では同じとは限らないからである。幅広い周波数のスイープで追加の利点が提供される。すなわち、周波数ドメインで使用されるスペクトルが幅広いほど、適当な変換が実行された後には時間ドメインで時間と振幅の解像度が良くなるからである。
【００４６】
本発明に好適に使用される別の基準は２つの戻り信号のピークの相対的タイミングである。人物が拳銃や爆弾を所持していると、ほとんどが拳銃で提供される垂直偏光信号の大部分が水平戻り信号に相対的な時間で前方に移動する。水平戻り信号は主として身体からの反射である。このような時間シフトは別のパラメータであり、武器検出の可能性向上に貢献する
【００４７】
さらに、それら偏光戻り電波の両方の形状は人物が武器を携帯しているとさらに広がる傾向がある。なぜなら反射の一部は武器からで、一部は人体からのものだからである。よって、各戻り電波の曲線下側の面積に対するピーク値の比は好適には対象物検出の可能性の判定に貢献する。
【００４８】
最後に、共偏光戻り電波（典型的には水平偏光）の絶対振幅は、人物が武器を携行しているときには武器からの反射によって大きくなる傾向がある。しかし、これはそれ自体重要なパラメータではない。なぜなら、人物が異なればサイズが異なるからである。もし共偏光戻り電波が非常に大きな人物にとって普通である値よりも大幅に大きいならば、それのみで特定個人の異常性を示しており、隠蔽対象物の存在を示している可能性がある。このパラメータは人物が榴散弾を含んだ爆弾を着用していれば非常に意味がある。
【００４９】
好適には本発明は、隠蔽された武器を持っていない人物から反射する信号を表す標準セットの保存値を使用するアルゴリズムを解くことで実行される。好適には多数の人物を使用して測定しコンパイルされるこのデータは図７と図８の上グラフで表された情報を提供する。隠蔽された武器を携帯する人物から反射された信号を表す標準セットの保存値も使用される。多くの人の測定及びコンパイルされたこのデータは図７と図９の下グラフで表される情報を提供する。本発明の進歩した実施法では、検出器は少しずつ継続的に、セーフゾーンに入る多くの武器を携帯しない人物で作成された反射信号を学習することでその環境に適応できる。これは多数の学習システムの１つ、例えば人工知能ネットワークを利用することで達成される。
【００５０】
本発明の拳銃検出スキームの最も困難な問題の１つは人体サイズの多様性である。今までに示された全てのデータは、測定された周波数ドメインから表示される時間ドメインプロットに変換するために振幅入力を使用した。しかし、前述のように、武器等の存在の信頼できる表示を提供するには不十分である。
【００５１】
米国特許６３４２６９６「対象物検出装置」は隠蔽武器の検出のための新規な方法と装置を開示する。これは、標的地域からの共偏光戻り電波とクロス偏光戻り電波との間の振幅差が武器の存在の判定に使用される時間ドメイン法の利用を含む。コンプレックスチャープＺ変換（ＣＺＴ）を採用するアルゴリズムは位相情報を変換に利用することで振幅データと位相データの両方に対処でき、好適には対象物の検出感度を改善させるように利用される。ＣＺＴは数学的表現であり、周波数に関する情報を時間に関する情報に変換するのに利用される。すなわち、周波数ドメインから時間ドメインへの変換に利用される。ＣＺＴはＺ変換の一般化であり、ラプラス変換のディスクリート形態である。
【００５２】
隠蔽武器を所持する人物から反射する偏光波の位相の測定は重要である。なぜなら、隠された武器から反射する偏光波と人間から反射する偏光波は非常に異なる振る舞いをするからである。一般的に、武器からの反射波は一定ではなく、比較的に限られた範囲で変動する。一方、人体からの反射波は時間で変動する。なぜなら、身体は深度があり、反射は身体の様々な深度から発生するので非平坦型となる。変換された戻り波の質量中心は身体表面の下の１点である。好適には本発明は、一般的には人体からの時間/距離変動信号から、隠蔽武器からの相対的にコンパクト化された信号を区別する信号処理方法を使ってこの特性を利用する。非平面データを使用した結果、人体からの戻り波の減少が起こり、システムの感度が増大し、本発明の武器検出能力が向上した。よってＣＺＴは、対象物から反射した放射線によって発生された第１信号を、人体のごとき標的から反射した放射線によって発生された第２信号から分離することを助ける。
【００５３】
コンプレックス変換は各周波数成分の相対位相シフトの知識を必要とする。従って、ＣＺＴを利用するために、振幅情報と位相情報の両方が測定期間中に収集されなければならない。よって位相検出器が導入された。図２参照。位相検出器は２つの部分で構築されている。それぞれの部分には互いから９０°オフセットされた同一信号が与えられる。そのような直交検出器は、ひとつの部分ユニットが円の異なる１/４部分で値を反復するので位相検出器の不明確性を排除する必要がある。所定の時間には１つの周波数のみが存在するので、位相をトランスミッター信号に関して測定することが好ましい。好適にはクロス偏光戻り信号の位相測定は、好適にはＩＦ信号で実行される。あるいは、大きな相違を発生させずに位相測定は無線周波数（ＲＦ）信号で実行できる。しかし、ＲＦで正確な測定値を得ることはさらに困難で、高価である。どちらの場合でも、位相識別器が使用され、送信された信号に対する戻り信号の位相が測定される。しかし、ＩＦでコヒーレンシーを維持することに関して問題がある。
【００５４】
好適にはこのようなコヒーレンシーは、戻り信号の正確なＩＦで基準を提供するために追加チャンネルを採用することで維持できる。好適にはこのことはトランスミットオシレータとローカルオシレータの両方をサンプリングし、それらを混成して位相検出器基準を創出することで達成される。ノイズは最少化される。なぜなら、標的に近いために戻り信号受信の遅れはナノ秒程度だからである。好適には１つの位相検出チャンネルが使用され、時分割多重化されて共偏光及びクロス偏光チャンネルの別々な位相測定をさせる。安定した基準を創出する別方法は、ＩＦで作動する安定オシレータを使用し、ＩＦ基準を使用してローカルオシレータを合成し、オシレータを送信することである。
【００５５】
サンプルクロス偏光振幅と人体からの位相反応の概略図は図１０で提供されている。この情報はコンプレックスチャープＺ変換を使用して処理される。図１０の波形は次のように定義できる。
【００５６】
【００５７】
対象の周波数バンドはセグメントあるいはビンに分割される。ビン数“Ｎ”は０から無限大に近いいくつであっても構わない。
【００５８】
レーダー信号から得られたデータは各周波数での反射信号の振幅と位相で成る。有用にするため、これら値は振幅対時間を表す値に変換されなければならない。次はレーダーパラメータの定義である。
【００５９】
Ｎ=測定が実行される周波数サンプル数
Ｆ_step=サンプル間の周波数ステップのサイズ
Ｆ_span=全周波数スパン（ＮｘＦ_step）
【００６０】
周波数信号を時間に変換する標準的な方法は逆ディスクリートフーリエ変換（ＩＤＦＴ）を使用することである。ＩＤＦＴはＮ個の周波数サンプルをＮ個の時間サンプルに変換する。得られた時間サンプルは時間０から時間＝１/Ｆ_stepで均等に間隔があけられている。解像度は１/Ｆ_spanである。
【００６１】
ＩＤＦＴは次のように定義される。
Ｘ(k)はＮ個の周波数サンプル（コンプレックス）であり、ｘ(n)はＮ個の時間サンプルである。
【００６２】
例えば、Ｎ＝１２８とＦ_step＝７．８１２５ＭＨｚで、ＩＤＦＴは１２８個の時間サンプルを提供する。それぞれ時間０から１２８ナノ秒まで１ナノ秒の間隔で提供される。しかし、この方法は次の２つの理由で不適当である。第１に、０から１２８までの全時間には興味がなく、標的と対象物からの反射が存在する非常に小さい（１０ナノ秒まで）時間に興味があるだけである。次に、１ナノ秒解像度は粗すぎて、本発明にとって好ましい正確な時間測定ができない。
【００６３】
これら２つの弱点はチャープＺ変換を使用して周波数から時間に変換することで解消される。チャープＺ変換はＩＤＦＴと同一の原理で働くが、対象の領域にズームインすることができる。前方（時間から周波数）チャープＺ変換は次の式で与えられる。
【００６４】
Ａ=Ａ0ej2πθ0
Ｗ=Ｗ0ej2πθ0
k=０，１・・・・・・Ｍ−１
Ａ0はチャープＺ当初半径を決定する。
Ｗ0はチャープＺ変換の“螺旋係数”を決定する。
θ0は全間隔の一部としての開始位置を決定する。
Φ0は全間隔の一部としてのステップサイズを決定する。
Ｎは入力（時間）値の数である。
Ｍは出力（周波数）値の数である。
【００６５】
上出の式を使用し、Ａ0、Ｗ0、θ0、Φ0、Ｎ及びＭの適当な値を選択して、変換の間隔と解像度が選択可能になる。本発明においては、Ａ0とＷ0は好適には１にセットされる。
【００６６】
上出の式は前方（時間から周波数）チャープＺ変換である。逆チャープＺ変換は周波数データの共役複素数の変換の共役複素数をとることで計算される。例えば、３０ナノ秒から４０ナノ秒の時間で、Ｎ＝１２８、Ｍ＝６４として計算すると、θ0=３０/１２８（開始時間を全時間で割る）とΦ0=（１０/１２８）/６４（時間スイープを全時間で割ったものを出力サンプル数で割る）となるであろう。
【００６７】
ＣＷＤシステムのデータ処理は好適には次のステップを含む。
１．周波数振幅と位相値を得る。
２．ハミングウィンドーを値に適用する。
３．振幅と位相値を実数値と虚数値に変換する。
４．共役複素値を得る。
５．チャープＺ変換を実行する。
６．結果を共役させる。
７．実数値と虚数値からの結果を振幅値に変換する。
【００６８】
次の参考文献はチャープＺ変換のさらなる詳細を解説する。「チャープＺ変換アルゴリズムとその適用」Ｌ．タニナー他、ＭＩＴリンカン図書館、ベルシステムジャーナル、１９６９年５月−６月号；「類似したレーダー信号の時間ドメイン分析のための逆チャープＺ変換の使用」ディーンＡフリッキ、アイダホ国立技術研究所；「ディスクリートフーリエ変換の計算に対する一次フィルターアプローチ」Ｌブルーステイン、ＧＴ＆Ｅ、ＩＥＥＥ「音響と電気音響の交流」１９７０年１２月；フレドリック ドクーロン「信号理論と処理」。
【００６９】
ファストフーリエ変換に勝るチャープＺ変換の主な利点は、何十ピコ秒の解像度で非常に正確な時間シフトデータを利用できる点である。１インチ以下の解像度で、共偏光戻りに関するクロス偏光戻りの発生の空間的位置についての情報を提供する。その後、クロス偏光は人体内または人体の前方あるいは表面からの発生したものかどうかについての情報を提供する。後述の人工知能ネットワークは好適にはこの情報を決定プロセスの一部として利用する。
【００７０】
異なる偏光性である標的からの２つのレーダー戻りを分離するため、本発明の好適実施例の１つは、２つの供給装置を有するアンテナを利用する。１方は共偏光のためのもので、他方はクロス偏光のためのものであり、２つのアンテナを使用する。第１アンテナは好適には水平偏光波を送信し、同一の偏光性（共偏光）で受信する。第２アンテナは好適には反対の偏光性（クロス偏光）で受信するだけで、送信はしない。通常、このようなレーダーは２つの受信チャンネルを使用し、２つの受信信号を分離させておく。一方、本装置は信号を多様化し、電磁波スイッチを使用して受信チャンネルを交互に各アンテナに接続し、第２受信装置のコストを節約する。この節約は非常に重要である。このアプローチをそれぞれの偏光に別々の供給装置を使用するアンテナの設計にも適用できる。
【００７１】
時間多重化は好適には、各入力部が各アンテナによって供給される受信装置への入力部においてＳＰ２Ｔスイッチを追加して達成される。送信された信号は好適には、１パルスではなく約１マイクロ秒等の時間で区切られたパルスのバーストである。グループの各パルスからの戻りは平均化され、あらゆる不可解な読取を無効にする。３パルスから５パルスのグループが望ましい。
【００７２】
人体の移動にかかる時間に対する測定速度のため、１セットが、好適には１ミリ秒である任意時間以下で完了する限り、読取は多様なシーケンスで実施できる。よってシステムを最も簡単な形態で設計できる。共偏光及びクロス偏光が各周波数で測定されるか、あるいは全共偏光が先ずある周波数スイープで測定され、その後クロス偏光が交互の周波数スイープで測定されるかは問題とならない。後者の方法では偏光スイッチを使用することができ、共偏光戻りの後にクロス偏光を選択し、１つの受信機のみを使用して両方の測定ができる。スイッチ時間が５０から１００ナノ秒である比較的遅いスイッチを使用できる。好適にはおよそ１０ＫＨｚである反復速度で測定スイープを適当な時間内に完了できるであろう。
【００７３】
加重関数を多様な収集データに適用することが望ましい。時間ドメインへの変換後の０時におけるクロス偏光信号振幅と、時間ドメインへの変換後の０時における共偏光信号振幅との間の相違に加えて、他にも重要なデータが存在する。例えば、共偏光及びクロス偏光戻りの振幅及び位相値は共に、大柄な人物が小柄な人物よりも約３ｄＢ大きい戻りを提供しようと、人物が携帯する金属（あるいはその他のレーダー反射材）の量についての表示を提供する。しかし、爆弾を付帯する人物は大柄な人物よりも多量の戻りを提供する可能性がある。さらに、約３００ミリ秒の間に、各読取において複数の周波数スイープを利用し、平均値を計算することが望ましい。安全な対象物（武器なし）が５つの値の大きな変動（大きな標準偏差）を提供するのに対し、武器を携帯する人物はずっと狭いパターンを創出する。前者が５またはそれ以上のｄＢ範囲であるのに対し、後者は典型的には３ｄＢ以下の範囲を示す。このように標準偏差は貴重なデータである。
【００７４】
本発明は好適には数々のパラメータにポイントを提供するが、他のパラメータを使用してもよい。先ず１つ目の好適パラメータは共偏光戻りの振幅である。これ自身は弱い識別指標であるが、他のパラメータへの参考となる。対象物との異常な関連を示し、値が非常に高い場合のみ、ポイントがパラメータに提供される。例えば、共偏光振幅が−４７ｄＢよりも大きい場合には３ポイントを、−５０ｄＢよりも大きい場合には２ポイントを、−５５ｄＢより大きい場合には１ポイントを提供できる。ｄＢｍ単位は１ミリワットに対するパワーの絶対測定値である。２つ目の好適パラメータは複合クロス偏光戻りの振幅である。例えば、クロス偏光振幅が−６０ｄＢよりも大きい場合には２ポイント、−６２ｄＢよりも大きい場合には１ポイントが提供できる。３つ目の好適パラメータは共偏光と複合クロス偏光戻りとの間の結果的相違である。例えば、相違が５ｄＢ以下である場合には４ポイントが、８ｄＢ以下である場合には２ポイントが、１０ｄＢ以下である場合には1ポイントが提供できる。４つ目の好適パラメータは、クロス偏光と共偏光信号間の時間シフトである。５つ目の好適パラメータは、クロス偏光波形であり、変形信号時間の広がりが大きいほど、戻りが対象物からのいくつかの重要な反射物の結果である可能性が大きくなる。経験的に決定された閾値に関するこれらパラメータの測定値によって、それぞれにポイントが与えられる。
【００７５】
それぞれの好適パラメータへのポイントは加算され、合計が任意的あるいは統計的に決定された上限閾値を超える場合、人物が武器または他の対象物体を保持すると判断できる。合計が下限閾値と上限閾値の間である場合、警告（すなわち再テスト）が報告されることが望ましい。合計が下限閾値以下である場合、人物は安全であると判断できる。好適には２回連続の“警告”で武器または対象物体保持の判断となる。
【００７６】
好適には標的の３連続の“スナップショット”がとられることが望ましい。スナップショットは約１／４秒増分でとられることが望ましい。このように、“スナップショット”のセットは好適には３秒以下で完了し、人物がレンジゲートを移動するにつれて僅かに異なる位置で撮影される。これは、武器がある位置では見過ごされても別の位置で検出される可能性があるため、重要である。あるいは、オプションとして標的に例えば１２０度等の一定の範囲を回転するように要請し、各位置でスナップショットをとる。あるいは、１以上の装置を異なる位置に設置して、好適には異なる方向から標的に同時に照射することもできる。３つのスナップショットの内のどれか１つが武器を検出すれば、武器を保持すると判断できる。３連続のスナップショットが合計されれば、判断の正確性が遥かに向上する。オプションとして、武器保持の判断は、各スナップショットが３連続スナップショットに対するポイントの最低ポイントを有するという基準に従って決定することもできる。
【００７７】
前述のプロセスは、パターン認識システムの手動実施について述べている。それぞれのパラメータに与えられたポイントとそれらのパラメータ値の変動は、主観的な判定の結果として手動的に与えられる。パラメータ値の加重を決定（ポイント付与）するさらに正確な方法のための次のステップは、人工知能あるいは好適には人工神経回路ネットワーク処理であるパターン認識技術の使用である。本発明は、“パターン認識ワークベンチ（ＰＲＷ）”ソフトウエアを利用しているが、あらゆる同様のソフトウエアが利用できる。プログラムはデータ及びその正解を入力して訓練される。プログラムはデータを評価し、それぞれのパラメータの適正加重を決定して精度を最良化させる。標的の少数サンプル（例：人物）で、データセットを１００％正確にできる。出力は実際に処理を行うコンピュータ内に保存されたコンピュータコードとなる。内部コンピュータは“ハンズオフ”モードで作動し、あらゆる新規蓄積データに対して決定を提供する。実施結果は驚くべきもので、予想正解率は手動選択加重での約８０％から人工知能選択加重での９８％以上である。多くの異なるサイズと体格の人物がテストされ、何人かが既存パターンに合致しない場合等、エラーが存在する場合は、神経ネットワークが学習するためである。
【００７８】
調査が進むと、追加基準が開発並びに改良される。複数（例：３体）のアンテナを利用するシステムに守られたエントリーを提供することがこの開発の最終目的である。このようなシステムでは対象物体を様々な観点から、同時又は少なくとも互いにマイクロ秒以内に審査できる。多様な観点からのデータの入手は追加パラメータを提供し、決定を信頼できるものにする。人体にかなりの大きさの物体が隠蔽されていることを示す追加の表示として、反射間の小さな時間相違の測定への共偏光リファレンスの正確性を向上させるためにポーリングを含むこともできる。
【００７９】
図１１は、本発明の好適実施例を示すフローチャートである。
【００８０】
隠蔽武器検出に関する本発明の好適実施例について説明したが、本発明は個別形状の商品または在庫管理や万引き防止システムとして商品に付けられた安価タグに限らず、あらゆる数の物体の検出に利用することができる。本発明をオプションとして、自動ドア開閉又はロック装置を含む装置等、自動ドア制御システムへ組み入れてもよい。本システムを爆弾または爆発物検出装置に利用することもできる。その他の物体の検出に関しては、どの周波数帯が対象の物体の最大情報を提供し、人工神経回路ネットワークを訓練するために十分なデータを蓄積するかの決定による。
【００８１】
実施例１
検出用にテストされた標的には多様な武器が含まれ、２２口径ピストル、グロック９ｍｍ半自動式ピストル、ウージー攻撃用ライフル、及び榴散弾としての釘、榴散弾としてのスリングショットボール及び榴散弾を含まない爆発性シミュレーションパケットを含む多様なテロリスト型爆弾を含んでいる。表２は、９．５から１０．７ＧＨｚ周波数帯を用いて水平偏光で照射した場合の、本発明による多様な武器の検出に関するサンプルテストデータを示している。このデータは前面のみを照射したものである。データはサイズと体重が約１００ポンドから２２０ポンド、身長は約５フィート０インチ から６フィート２インチの異なる１２人の人物を用いて得られたものである。表に示す如く、システムは１１６テストのうちの１１５テストで正確な判断を示し、ただ１件の間違った陽性と２８３の武器に対してゼロ件の間違った陰性を示した。（ＮＡは該当なしを指す）
【００８２】
【表２】
【００８３】
本発明を好適実施例と共に詳細に説明したが、他の実施例でも同じ結果を達成できる。本発明の請求の範囲から逸脱することなく、本発明を多様に変形することは可能である。本発明の多様な変形は当業者には自明のことであり、変形や同等の発明は本発明の範囲に含まれる。前述の回路構成要素は特定の好適実施例について説明するためのものであって、本発明や請求の範囲を制限するものではない。好適実施例では特定のハードウエア形状または周波数帯について強調して説明したが、本発明は多様な回路構成要素または周波数範囲で実施可能である。チャープＺ変換を強調して特定の信号処理方法並びに装置について説明したが、その他多様な数学的方法を用いた本発明の別の実施例も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１ａ】図１aは単純波を図示する。
【図１ｂ】図１bは垂直に偏光した単純波を図示する。
【図１ｃ】図１cは水平に偏光した単純波を図示する。
【図２】図２はトランスミッション及び検出回路の１実施例のブロック図である。
【図３】図３は身体の異なる部位で拳銃を運搬する人物を図示する。
【図４ａ】図４aは拳銃のレーダ断面図であり、ｄＢｓｍと周波数で反射エネルギーを示す。
【図４ｂ】図４bは人体のレーダ断面図であり、ｄＢｓｍと周波数で反射エネルギーを示す。
【図５−６】図５と図６は、２．５９から３．９５ＧＨｚと７．０から１０．６６周波数バンドの無線波で照射されたときの人体の反射に関する情報を供給するグラフである。
【図７】図７は本発明方法の好適実施例を図示する。右側の２つのグラフは武器等の対象物が、異なる偏光性を有した反射放射線に対応する２セットの波形の振幅の時間ドメイン差を比較することで検出できることを示す。上下の両グラフで、２つの波形は検出器に反射して戻る垂直偏光放射線と水平偏光放射線を表す。
【図８−９】図８と図９は拳銃検出実験中に発生した２対の時間ドメイン波形の実際の装置プロットである。図８では人物は拳銃を持っていなかった。図９では同一人物が拳銃を持っていた。２曲線の最大値間の距離は大幅に狭い。
【図１０】図１０は本発明の好適実施例で利用されたコンプレックスチャープＺ変換で使用された位相と振幅の反応を図示する、
【図１１】図１１は本発明の好適実施例の操作システムフロー図である。
【符号の説明】
【００８５】
８０ 送信/受信アンテナ
８２ 受信アンテナ
２６ プロセッサー
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は２００３年１１月２５日出願の米国仮特許願６０/５２５６３７「偏光（偏向）並び人工知能処理を利用した物体検出法及び装置」の優先権を主張する。本願はまた２００３年１月９日出願の米国特許願１０/３４００１６「物体検出システムのための信号処理法」の一部継続出願でもある。これは２００２年１月２９日出願の米国特許願１０/０６０６４１の一部継続出願であり、２００４年１１月３０日に米国特許６８２５４５６となった。これは１９９９年５月２５日出願の米国特許願０９/３１８１９６「物体検出システム」の一部継続出願であり、２００２年１月２９日に米国特許６３４２６９６となったものである。
【０００２】
発明の分野
本発明は、限定はしないが銃器や爆弾等の隠蔽された武器等の物体の存在を遠隔で検出する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
以下の説明はいくつかの出版物や文献に言及する。そのような解説は科学的原理の詳細な説明のためであり、特許の特許性に関わる従来技術を構成するものではない。
【０００４】
１９９９年４月２０日、コロラド州リトルトンのコロンバイン高校の２学生は級友や教師に向けて銃を乱射した。１２名の１０代の学生と１名の教師が射殺され、他に何十名もが怪我をした。この大量殺人事件のような犯罪による悲劇は今日の米国においては稀ではない。ＦＢＩは毎年、米国の犯罪者が２４０万件の強盗、５６０万件の暴力、並びに１６５０００件の性的暴行に銃器を使用すると報告する（連邦承認銃器販売者全国協会発行「米国銃器産業誌」参照）。疾病監視センターは、１９８６年から１９９２年にかけて米国内で２４７９７９件の銃器による死亡例が報告されているというデータを収集した（拳銃暴力防止センターによるデータ）。さらに、近年、新たな脅威が発生した。人間爆弾である。これらはさらに危険であり、さらに破壊的である。その武器の特性により、離れたところで検出することが必須である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
銃器の違法使用による脅威を減少させようとする過去の多くの努力の成果は限定的であった。この２０年間で、非常に高価なＸ線装置が大空港に設置された。この機械は非常に特殊な閉鎖環境で金属銃器を検出できる。この種の装置は機械の固定設置や、大スペースを必要とし、検査には近接を条件とし、数十万ドル、数百万ドルの費用がかかった。
【０００６】
商業市場から現在入手が可能な複雑な隠蔽武器検出装置のいずれもがコンパクトではなく、重厚で、持ち運べず、利用法が複雑で、離れた対象は検出できず、信頼度も低い。それら弱点を克服する装置の開発は革命的な成果であり、法律執行機関や安全保障分野が長く待ち望んだものである。
【０００７】
本発明の初期版は、２００１年６月５日発行米国特許６２４３０３６「対象物検出システムのための信号処理法」、２００２年３月１９日発行米国特許６３５９５８２「隠蔽武器検出システム」、国際特許願ＰＣＴ/ＵＳ９７/１６９４４「隠蔽武器検出システム」（ＷＯ９８/１２５７３；１９８８年３月２６日）、国際特許願ＰＣＴ/ＵＳ００/１４５０９「対象物検出システムのための信号処理法」（ＷＯ００/７５８９２；２０００年１２月１４日）で解説されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
本発明は標的と関連する対象物の存在を決定する方法に関する。この方法は、偏光放射線で標的を照射し、偏光放射線と同一偏光性を有した標的から反射する第１放射線を収集し、偏光放射線と反対偏光性を有した標的から反射する第２放射線を収集し、第１放射線と第２放射線の加重された複数の基準を利用して対象物の存在を決定する。好適には、その利用ステップは、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された収集放射線の加重された複数の基準を用いる。好適には、その利用ステップは、複数時間で、第１放射線と第２放射線の一方あるいは両方の振幅スプレッドを利用する。好適には利用ステップはさらに、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換した後の０時での第１放射線の第１振幅、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換した後の０時での第２放射線の第２振幅、及び第１振幅と第２振幅の相違でなる群より選択される複数の基準の利用を含む。この利用ステップはオプションで第１放射線と第２放射線の到着時間の相違及び/又は時間ドメインあるいは周波数ドメインでの第１放射線と第２放射線の一方または両方の曲線形状の測定値の相違、好適には曲線のピーク値と曲線下側の全面積の比を含む。
【０００９】
好適にはこの方法は複数回反復され、各成果の結果を組み合わせるステップをさらに含む。好適には方法はキャリブレーションデータで人工知能ネットワークをトレーニングするステップをさらに含み、好適には利用ステップはその人工知能ネットワークを利用して自動的に対象物の存在を判定するステップをさらに含む。
【００１０】
好適には標的は人物であり、好適には対象物は隠蔽武器であり、好適にはナイフ、銃器、爆弾、起爆装置、あるいは人間爆弾である。
【００１１】
本発明は標的に関連する対象物を検出する装置にも関する。この装置は偏光放射線で標的を照射するための送信アンテナと、放射線と同一偏光性を有する標的から反射した第１放射線を収集するための第１受信アンテナと、放射線とは反対偏光性を有する標的から反射した第２放射線を収集するための第２受信アンテナと、対象物の存在を判定するために第１放射線と第２放射線の加重された複数の基準を利用するためのプロセッサーとを含んでいる。好適にはプロセッサーはチャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された受信放射線の加重された複数の基準を利用し、好適には複数の時間で第１放射線と第２放射線の一方または両方の振幅スプレッドを利用する。好適にはプロセッサーは、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換後の０時での第１放射線の第１振幅、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換後の０時での第２放射線の第２振幅及び第１振幅と第２振幅との相違から選択される複数の基準を利用する。
【００１２】
好適にはプロセッサーはさらに、第１放射線と第２放射線の到着時間差を利用し、好適には時間ドメインまたは周波数ドメインの第１放射線と第２放射線の一方または両方の曲線の形状を利用し、好適には第１放射線と第２放射線の一方または両方の時間的変動を利用する。好適にはプロセッサーは標的への複数回の放射線照射からの結果を組み合わせる。１体の双偏光アンテナはオプションで第１受信アンテナと第２受信アンテナを含む。
【００１３】
好適には標的は人物である。好適には対象物は隠蔽された武器であり、ナイフ、銃器、爆弾、起爆装置あるいは人間爆弾である。好適にはプロセッサーは自動的に対象物の存在を検出する人工知能ネットワークを利用し、好適には基準のそれぞれの値を振り当て、基準の値の組み合わせに基づいて対象物の存在を判定する。
【００１４】
本発明の１目的は、好適にはコンパクトで軽量であり、長い距離で利用でき、持運び式及びバッテリー式の検出装置の提供である。これで好適実施例の装置を持ち運び可能とし、司法当局者や軍隊または警備員に使用させ、特定人物が武器を保有しているか否かを判定する。
【００１５】
本発明の利点は、本発明で放射されるパワーレベルは、好適には空港や法廷等の入口で対象物を検出するのに現在使用されている従来のレーダ装置及びＸ線または他の画像化装置よりも大幅に小さいことである。本発明においては、標的に照射される平均パワー強度は非イオン化放射線の安全基準を下回る強度である。
【００１６】
本発明の他の目的、利点及び新規な特徴並びにさらなる利用性は添付図面の説明を通して以下で提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
好適実施例の解説
（好適実施例）
本発明は離れた対象物の有無を検出するための方法と装置とに関する。本発明の１実施例は人物によって運搬される隠蔽銃器及び/又は爆弾を発見するために使用できる。本発明は学校、銀行、大使館、刑務所、裁判所、オフィースビル、小売店あるいは居住地のごとき安全が重要な場所（セーフゾーン）から武器を締め出すのに利用できる。“セーフゾーン”とは出願人の商標である。
【００１８】
好適には対象物はドアに接近する人物である標的と関連し、好適には偏光された低パワー無線波を使用する。ここで使用する「標的」なる用語は放射線（無線波）が照射される対象であり、人物、リュックサック、手荷物、バッグ等である。「対象物」とは、標的物により運搬される物、着用物、隠蔽物、搭載可能なもの等であり、武器、ナイフ、銃器、拳銃、ピストル、ライフル、爆弾、人間爆弾用ジャケット、榴散弾、導火線等である。
【００１９】
無線波（電波）が空中で伝播する様は、大洋面を移動する波に似ている。単純な無線信号の形状は図１aのように反復する上下の動き、すなわち振動波である。この無線波の上下運動は三次元で発生する。単純波（Ｗ）は伝播する。伝播平面に対して平行に偏光する無線波は水平偏光波と呼称される。伝播面に対して垂直に偏光する無線波は垂直偏光波と呼称される。波Ｗの高さ、すなわち強度は波の振幅（Ａ）と呼称される。
【００２０】
図１bは垂直に偏光した無線波を示し、図１cは水平に偏光した無線波を示す。垂直偏光波と水平偏光波は直交形態の偏光である。垂直偏光波と水平偏光波の間の関係を述べるのに使用される他の用語は、垂直、反対、クロス偏光、あるいは主副偏光波である。直交偏光を表すのに本文で主として使用される用語は、クロス偏光またはＸ偏光である。偏光のアイデアは、マイクロ波周波数の電波やフラッシュライトのごとき光波等、全ての形態の電磁波に適用される。
【００２１】
本発明で照射されるパワーレベルは、空港や裁判所の入口で対象物の検出に使用される普通のレーダーや、Ｘ線や他の画像化装置のものより小さい。事実、本発明の好適実施例の平均標的照射密度は、非イオン化放射線の安全制限以下である。
【００２２】
好適には本発明はＧＨｚ周波数領域で操作される。異なる周波数の放射線は対象物検出に異なる利点と弱点を提供する。米国では電波装置の作動周波数は連邦通信委員会（ＦＣＣ）で規制されている。世界中の国は無線スペクトルの使用を認可して管理する同様な機関を有している。本文は特定周波数領域に言及するが、本システムは多様な電磁放射線バンドを使用でき、特定開示範囲に限定されない。
【００２３】
図２は本発明の好適実施例を実行させる回路の概略ブロック図の非限定例である。低パワー電波トランスミッター１２は第１方向カップラー１３を介してモジュレータ１４、フィルター１６及びトランスミッター出力アンプ１８にカップリングされている。それは送信/受信スイッチ２０と予備セレクター２２を介して送信/受信アンテナ８０に接続されている。送信/受信スイッチ２０はコントローラー２６を介してレンジゲートスイッチ９０と同調する。送信/受信アンテナ８０と受信アンテナ８２は直交偏光でエネルギーを検出し、標的から反射するエネルギーを収集する。あるいは、１体の２偏光アンテナがオプションで使用できる。受信パスの偏光性選択スイッチ２４は水平または垂直偏光アンテナあるいはポートを選択する。好適には送信/受信アンテナ８０は水平偏光で信号を送信し、反射する水平または共偏光信号を受信し、好適には受信アンテナ８２は、垂直またはＸ偏光信号を垂直偏光で受信する。偏光スイッチ２４は、どの信号がどの時間に受信装置に提供されたか判定する。予備セレクター２２、２３はバンドパスフィルターであり、バンドから外れる信号が受信装置に入って見せかけのレスポンスを出したりアンプを飽和状態にして通常の操作を妨げることを防止する。共偏光パスの予備セレクターフィルター２２は送信装置から送られる不都合な調波を弱める。
【００２４】
好適にはコントローラーまたはプロセッサー２６はスタート/ストップ/スローププログラムを含んでおり、オシレータ３０と共にトランスミッター１２をコントロールするのに使用される。パルス波形発生装置２８の出力部はモジュレータ１４に接続されている。オシレータ３０の出力は第２方向カップラー１１を介してミキサー３２に提供される。送信/受信スイッチ２０の出力も偏光選択スイッチ２４、フィルター３６及び受信低ノイズアンプ３４を介してミキサー３２に供給される。好適にはプロセッサー２６からのデジタル出力は中間周波数利得コントロールアンプ４０に送られる。アンプはバンドパスフィルター４１を介してミキサー３２からの主信号入力を受信する。アンプ４０の出力はレンジゲートスイッチ９０及びハイパスフィルタ４２を通ってパワー分割装置４４に通じる。レンジゲートコントロール２１とレンジゲートスイッチ９０はタイムゲートを提供し、装置から望む距離にあるリフレクター（すなわち標的または対象物）からの信号のみが処理される。他の時間に到着する対象物からの信号は無視される。パワー分割装置４４は信号を２つの出力に分割する。１つの出力は検出器４６で復調された振幅であり、フィルター４８、ビデオアンプ５０、ゲートサンプル及びホールドストレッチャー５２を通過する狭いパルスを発生させ、プロセッサー２６に戻される前にアナログ・デジタル変換器５４でデジタル化される。パワー分割装置４４からの２番目の出力はスプリッター６４を介して位相検出装置６５、６６に入力され、戻った信号の位相シフトは振幅と同時に測定される。
【００２５】
位相情報は時間ドメイン変換にコンプレックス周波数を実施するために非常に重要であるため、好適には反射信号の位相が測定される。位相は相対用語であるため、これは、送信サンプルとローカルオシレータ信号をミックスさせることで参考信号をまず確立して達成される。トランスミット信号のサンプルは方向カップラー１３を通じてトランスミッター１２から取られ、方向性カップラー１１を介したローカルオシレータ３０からのローカルオシレータ信号のサンプルと共にミキサー９に供給される。ミキサー９の出力はフィルター８でバンドパスフィルターされ、リミターアンプ７でリミットされてその振幅をチューニングレンジにより安定させる。リミット信号は、強度が同一であるが、互いに９０°位相がずれている２つの信号を出力する直角位相ハイブリッド７２に供給される。出力の１つは第１位相検出器６５に供給され、他方は第２位相検出器６６に供給される。２つのオフセット位相検出器が使用され、明確に３６０°の範囲をカバーする。位相検出器６５、６６の出力はアナログであり、後にアナログ・デジタル変換器６８、７０でデジタル化される。デジタル信号はコントローラー２６に供給され、後の処理をする。
【００２６】
測定ユニット“ｄＢｓｍ”が使用され、反射放射線を定量化に使用される。デシベルは、放射あるいは反射された２レベルのパワーを比較するのに使用される。１例として、もしラジオを聴く人物が無線局のアンテナタワーに接近すれば、パワーレベルは非常に高くなる。もし、同一人物が遠くに離れていたら、受信する無線波はずっと小さくなる。デシベルはこのパワー比を１つの数字で定量化する。通常の分数とは異なり、デシベルはログ形態の測定であり、有用である。なぜなら、それは非常に大きな差を数値で比較できるからである。パワーレベルは大きく変わるのでログが使用される。２つのパワーレベルのデシベルでの相違は次のように計算される。
【００２７】
【００２８】
Ｐｘは最初のパワーレベルであり、Ｐｙは第２のパワーレベルである。２つの受信電波信号はデシベルを使用して比較される。距離が遠く離れたところで受信するパワーの減少は、近い場所のパワーレベルよりどれだけデシベルが低いかで表す。
【００２９】
“レーダー断面”（ＲＣＳ）は対象物のサイズの測定値である。無線波（電波）が発生されて物体に向けて方向付けられると、送信された電波の一部は物体を通り、他の一部は吸収され、他の一部は反射する。反射波が大きければ大きいほど、レーダー断面は大きくなる。比較的に大きなレーダー断面の対象物は、断面が小さいものと較べて検出が比較的容易である。対象物の測定レーダー断面の大きさはその反射率及び空間オリエンテーションによって定まる。例えば、海岸で近くの船舶を探しているとしよう。海岸に平行に移動する船は、沖に向かっている小さな船よりも検出しやすい。なぜなら、船の横腹から反射するレーダーは、遠ざかる船の船尾に当たって反射するものより強度が強いからである。よって、レーダー波に対して“横断方向”に移動する船は、レーダー波に対して縦方法に移動する船よりも大きなレーダー断面を提供する。
【００３０】
本発明が拳銃のごとき対象物の検出に利用されるとき、拳銃が検出器に対して比較的に大きなレーダー断面を提供する場合には検出はさらに容易に行われるであろう。例えば、拳銃が腰に対して平坦となるように人物のベルトバックルに収められていると、地面に銃口が向けられ、グリップが前方あるいは後方に向けられるようにお尻に拳銃をもっている人物に較べて大きなレーダー断面を有する。図３は２人の人物が拳銃を持ち歩いている様を図示する。左側で人物はベルトの前または後ろに拳銃を入れている。右側では人物は拳銃をバッグ、パウチあるいはホルスターに入れている。両方のポジションでレーダー断面が類似するためには、図を回すか、あるいは検出器に対して異なる方向に向けなければならない。
【００３１】
１平方メートルと比較したレーダー断面はデシベルｄＢｓｍの単位で現される。
【００３２】
【００３３】
Ａは標的の面積（平方メートル）であり、Ｇは反射に対する標的の利得である。この式は、面積が操作波長に対して平坦で、均質に電波で照射されていると想定する。もし正方形の１辺がaであれば、面積はaの２乗になる。操作波形に対して平坦な表面は、
であり、波長λは０．３/fメートルであり、fは周波数（ＧＨｚ）である。よって、
となる。
【００３４】
この式は、もしサイズ“a”が２倍になれば、反射は１２ｄＢｓｍ増加し（一次単位）、断面は１６倍になる。もし、周波数が２倍になれば、反射は６ｄＢｓｍ大きくなる。すなわち一次単位で４倍になる。ｄＢｓｍでのＲＣＳは２０log(f)として増加する。複雑なエッジ効果はここでは無視する。例えば、１ＧＨｚでレーダー断面６インチｘ６インチのプレートは−１１．３ｄＢｓｍになる。Ｇまたは利得はｆ２で増加するので、１から１０ＧＨｚの増加は値を８．７ｄＢｓｍ増加させ、２０ｄＢの差になる。しかし、典型的な武器形状はレーダー波長に対して非平坦であるため、ほとんど増加は感じられない。
【００３５】
表１のデータは、幾つかの周波数バンドでの電磁波により照射された金属３７５キャリバー拳銃のレーダー断面である。データはディテクター装置をキャリブレートし、参照測定を提供するために作成された。テスト形態は、１ポートＲＣＳ測定、１６平均、時間ドメインゲートにて減少したＩＦバンド幅。
【００３６】
【表１】
【００３７】
同様に図４aは、２６５０ＭＨｚから３０００ＭＨｚにわたる周波数範囲の電波のための３５７キャリバー拳銃のレーダー断面（ＲＣＳ）に関するデータを提供する。曲線は広い側のポジションにある拳銃のレーダー断面を示す。すなわち、拳銃の最長寸法は電波の平面で延び、ＲＣＳはこの周波数範囲で約−８ｄＢｓｍから−１１ｄＢｓｍまで変動する。図４ｂは身体の戻りを表し、あるいは拳銃を持たない人のＲＣＳを図４aと同じ周波数で示す。そのバンドの平均レーダー断面は−３ｄＢｓｍ、あるいは約８ｄＢ平均拳銃戻りである−１１ｄＢより強力である。
【００３８】
図５と図６は試験チャンバーの人物の電波反射測定値を提供する。図５は人物が電波で照射されると、２．５９ＧＨｚから３．９５ＧＨｚの間で約６３％の電波エネルギーが身体から戻るという経験データを含む。図６は約３２％が７．０ＧＨｚから１０．６６ＧＨｚで反射することを示す。
【００３９】
好適には、一般的に本発明は反射の物理的現象に依存する。水平偏光入射電波は垂直偏光電波として部分反射する。垂直偏光へのエネルギー変換率は入射方向に垂直な平面での対象物の形状による。もし対象物が垂直と水平の成分を有する断面形状を有していれば、垂直偏光成分は、対象物が水平偏光波で照射されていても実現されるであろう。この垂直偏光成分は“クロス偏光”といい、水平偏光反射は“共偏光”である。これら用語はもし、標的と対象物が垂直偏光入射電波で照射されると反対となる。
【００４０】
前述したように、３５７キャリバー拳銃と人体間のバックスキャターの差は平均で約−８ｄＢである。数学的にはこれは組み合わされた拳銃と人体の信号は拳銃のない場合と較べて１．４ｄＢ多いだけである。人体の相違は６ｄＢ程度であり、拳銃の検出が困難であるのは理解できる。人体の太い骨は垂直であり、入射垂直偏光ではレーダー断面はさらに大きいことは不思議ではない。これは衣服の大抵のファスナーでも当てはまる。
【００４１】
もし、入射水平偏光が使用されると、身体の断面は約６ｄＢ減少し、垂直偏光断面も同様に減少する。しかし、武器のクロス偏光は比較的に一定である。すなわち、１．４ｄＢの相違は平均で７．４ｄＢになり、１身体から別身体への変化の影響を減少させる。よって、標的が人体である場合、水平偏光電波を送信し、水平偏光電波と垂直偏光電波の両方を受信することが望ましい。
【００４２】
図７は本発明の好適実施例の典型的な操作を図示する。保護地域あるいはセーフゾーンに入る人物は、例えば水平偏光されている電波で照射される。この電波の一部は吸収されるが、いくらかは反射してトランスミッターに戻る。トランスミッターが拳銃を持たない人物を照射すると、図７の上グラフ２つの曲線となる。この２本の曲線はチャープＺ変換を適用した後の時間ドメインで、検出器に反射してきた水平偏光エネルギーの振幅（上曲線“α”）を表し、検出器に戻る垂直偏光エネルギーの振幅（下曲線“β”）を表す。
【００４３】
図７の下側のグラフは時間ドメインで検出器によって探知された拳銃を人物が携帯しているときに得られた２曲線を含む。上グラフの場合と同様に、これら２曲線は時間ドメインで人物から反射した水平偏光電波のエネルギーレベル（上曲線“λ”）と、人物から反射した垂直偏光電波のエネルギーレベル（下曲線“σ”）を表す。曲線の最大値間の間隔“デルタＢ”は上のグラフの“デルタＡ”よりも幾分狭い。一般的に、人物が拳銃を持っているときには、あるいは相当な反射を引き起こす物体を保持しているときには、対象物から反射して戻る垂直偏光エネルギー成分は増加する。
【００４４】
図８と図９は、拳銃検出実験中に発生した２対の波形の測定時間ドメイン試験装置プロットである。図８に示すグラフでは、人物は拳銃を持っておらず、２曲線の最大値は２９．６ｄＢ離れている。入射偏光電波は水平であり、よって、受信水平偏光電波は受信垂直偏光電波よりも大きい。図９では同一人物が拳銃を所有しており、２曲線の最大値間の距離は７．９ｄＢだけであり、拳銃を所持していることが分かる。
【００４５】
２つの受信偏光電波間の振幅差の減少がこの試験では顕著であったが、他の場合には非常に小さいかも知れない。よって、この測定は必ずしも信頼できない。武器の存在を確認するには追加のパラメータあるいは基準を考察しなければならない。さらに、録音室ではない実際の世界では、地面の反射や環境よる拡散で引き起こされる多経路現象で信号は徐々に弱くなる。好適には多経路現象は上述のように幅広い周波数にわたってレーダーにスイープさせることで最少化できる。なぜなら、１つの周波数でのキャンセルが別周波数では同じとは限らないからである。幅広い周波数のスイープで追加の利点が提供される。すなわち、周波数ドメインで使用されるスペクトルが幅広いほど、適当な変換が実行された後には時間ドメインで時間と振幅の解像度が良くなるからである。
【００４６】
本発明に好適に使用される別の基準は２つの戻り信号のピークの相対的タイミングである。人物が拳銃や爆弾を所持していると、ほとんどが拳銃で提供される垂直偏光信号の大部分が水平戻り信号に相対的な時間で前方に移動する。水平戻り信号は主として身体からの反射である。このような時間シフトは別のパラメータであり、武器検出の可能性向上に貢献する
【００４７】
さらに、それら偏光戻り電波の両方の形状は人物が武器を携帯しているとさらに広がる傾向がある。なぜなら反射の一部は武器からで、一部は人体からのものだからである。よって、各戻り電波の曲線下側の面積に対するピーク値の比は好適には対象物検出の可能性の判定に貢献する。
【００４８】
最後に、共偏光戻り電波（典型的には水平偏光）の絶対振幅は、人物が武器を携行しているときには武器からの反射によって大きくなる傾向がある。しかし、これはそれ自体重要なパラメータではない。なぜなら、人物が異なればサイズが異なるからである。もし共偏光戻り電波が非常に大きな人物にとって普通である値よりも大幅に大きいならば、それのみで特定個人の異常性を示しており、隠蔽対象物の存在を示している可能性がある。このパラメータは人物が榴散弾を含んだ爆弾を着用していれば非常に意味がある。
【００４９】
好適には本発明は、隠蔽された武器を持っていない人物から反射する信号を表す標準セットの保存値を使用するアルゴリズムを解くことで実行される。好適には多数の人物を使用して測定しコンパイルされるこのデータは図７と図８の上グラフで表された情報を提供する。隠蔽された武器を携帯する人物から反射された信号を表す標準セットの保存値も使用される。多くの人の測定及びコンパイルされたこのデータは図７と図９の下グラフで表される情報を提供する。本発明の進歩した実施法では、検出器は少しずつ継続的に、セーフゾーンに入る多くの武器を携帯しない人物で作成された反射信号を学習することでその環境に適応できる。これは多数の学習システムの１つ、例えば人工知能ネットワークを利用することで達成される。
【００５０】
本発明の拳銃検出スキームの最も困難な問題の１つは人体サイズの多様性である。今までに示された全てのデータは、測定された周波数ドメインから表示される時間ドメインプロットに変換するために振幅入力を使用した。しかし、前述のように、武器等の存在の信頼できる表示を提供するには不十分である。
【００５１】
米国特許６３４２６９６「対象物検出装置」は隠蔽武器の検出のための新規な方法と装置を開示する。これは、標的地域からの共偏光戻り電波とクロス偏光戻り電波との間の振幅差が武器の存在の判定に使用される時間ドメイン法の利用を含む。コンプレックスチャープＺ変換（ＣＺＴ）を採用するアルゴリズムは位相情報を変換に利用することで振幅データと位相データの両方に対処でき、好適には対象物の検出感度を改善させるように利用される。ＣＺＴは数学的表現であり、周波数に関する情報を時間に関する情報に変換するのに利用される。すなわち、周波数ドメインから時間ドメインへの変換に利用される。ＣＺＴはＺ変換の一般化であり、ラプラス変換のディスクリート形態である。
【００５２】
隠蔽武器を所持する人物から反射する偏光波の位相の測定は重要である。なぜなら、隠された武器から反射する偏光波と人間から反射する偏光波は非常に異なる振る舞いをするからである。一般的に、武器からの反射波は一定ではなく、比較的に限られた範囲で変動する。一方、人体からの反射波は時間で変動する。なぜなら、身体は深度があり、反射は身体の様々な深度から発生するので非平坦型となる。変換された戻り波の質量中心は身体表面の下の１点である。好適には本発明は、一般的には人体からの時間/距離変動信号から、隠蔽武器からの相対的にコンパクト化された信号を区別する信号処理方法を使ってこの特性を利用する。非平面データを使用した結果、人体からの戻り波の減少が起こり、システムの感度が増大し、本発明の武器検出能力が向上した。よってＣＺＴは、対象物から反射した放射線によって発生された第１信号を、人体のごとき標的から反射した放射線によって発生された第２信号から分離することを助ける。
【００５３】
コンプレックス変換は各周波数成分の相対位相シフトの知識を必要とする。従って、ＣＺＴを利用するために、振幅情報と位相情報の両方が測定期間中に収集されなければならない。よって位相検出器が導入された。図２参照。位相検出器は２つの部分で構築されている。それぞれの部分には互いから９０°オフセットされた同一信号が与えられる。そのような直交検出器は、ひとつの部分ユニットが円の異なる１/４部分で値を反復するので位相検出器の不明確性を排除する必要がある。所定の時間には１つの周波数のみが存在するので、位相をトランスミッター信号に関して測定することが好ましい。好適にはクロス偏光戻り信号の位相測定は、好適にはＩＦ信号で実行される。あるいは、大きな相違を発生させずに位相測定は無線周波数（ＲＦ）信号で実行できる。しかし、ＲＦで正確な測定値を得ることはさらに困難で、高価である。どちらの場合でも、位相識別器が使用され、送信された信号に対する戻り信号の位相が測定される。しかし、ＩＦでコヒーレンシーを維持することに関して問題がある。
【００５４】
好適にはこのようなコヒーレンシーは、戻り信号の正確なＩＦで基準を提供するために追加チャンネルを採用することで維持できる。好適にはこのことはトランスミットオシレータとローカルオシレータの両方をサンプリングし、それらを混成して位相検出器基準を創出することで達成される。ノイズは最少化される。なぜなら、標的に近いために戻り信号受信の遅れはナノ秒程度だからである。好適には１つの位相検出チャンネルが使用され、時分割多重化されて共偏光及びクロス偏光チャンネルの別々な位相測定をさせる。安定した基準を創出する別方法は、ＩＦで作動する安定オシレータを使用し、ＩＦ基準を使用してローカルオシレータを合成し、オシレータを送信することである。
【００５５】
サンプルクロス偏光振幅と人体からの位相反応の概略図は図１０で提供されている。この情報はコンプレックスチャープＺ変換を使用して処理される。図１０の波形は次のように定義できる。
【００５６】
【００５７】
対象の周波数バンドはセグメントあるいはビンに分割される。ビン数“Ｎ”は０から無限大に近いいくつであっても構わない。
【００５８】
レーダー信号から得られたデータは各周波数での反射信号の振幅と位相で成る。有用にするため、これら値は振幅対時間を表す値に変換されなければならない。次はレーダーパラメータの定義である。
【００５９】
Ｎ=測定が実行される周波数サンプル数
Ｆ_step=サンプル間の周波数ステップのサイズ
Ｆ_span=全周波数スパン（ＮｘＦ_step）
【００６０】
周波数信号を時間に変換する標準的な方法は逆ディスクリートフーリエ変換（ＩＤＦＴ）を使用することである。ＩＤＦＴはＮ個の周波数サンプルをＮ個の時間サンプルに変換する。得られた時間サンプルは時間０から時間＝１/Ｆ_stepで均等に間隔があけられている。解像度は１/Ｆ_spanである。
【００６１】
ＩＤＦＴは次のように定義される。
Ｘ(k)はＮ個の周波数サンプル（コンプレックス）であり、ｘ(n)はＮ個の時間サンプルである。
【００６２】
例えば、Ｎ＝１２８とＦ_step＝７．８１２５ＭＨｚで、ＩＤＦＴは１２８個の時間サンプルを提供する。それぞれ時間０から１２８ナノ秒まで１ナノ秒の間隔で提供される。しかし、この方法は次の２つの理由で不適当である。第１に、０から１２８までの全時間には興味がなく、標的と対象物からの反射が存在する非常に小さい（１０ナノ秒まで）時間に興味があるだけである。次に、１ナノ秒解像度は粗すぎて、本発明にとって好ましい正確な時間測定ができない。
【００６３】
これら２つの弱点はチャープＺ変換を使用して周波数から時間に変換することで解消される。チャープＺ変換はＩＤＦＴと同一の原理で働くが、対象の領域にズームインすることができる。前方（時間から周波数）チャープＺ変換は次の式で与えられる。
【００６４】
Ａ=Ａ0ej2πθ0
Ｗ=Ｗ0ej2πθ0
k=０，１・・・・・・Ｍ−１
Ａ0はチャープＺ当初半径を決定する。
Ｗ0はチャープＺ変換の“螺旋係数”を決定する。
θ0は全間隔の一部としての開始位置を決定する。
Φ0は全間隔の一部としてのステップサイズを決定する。
Ｎは入力（時間）値の数である。
Ｍは出力（周波数）値の数である。
【００６５】
上出の式を使用し、Ａ0、Ｗ0、θ0、Φ0、Ｎ及びＭの適当な値を選択して、変換の間隔と解像度が選択可能になる。本発明においては、Ａ0とＷ0は好適には１にセットされる。
【００６６】
上出の式は前方（時間から周波数）チャープＺ変換である。逆チャープＺ変換は周波数データの共役複素数の変換の共役複素数をとることで計算される。例えば、３０ナノ秒から４０ナノ秒の時間で、Ｎ＝１２８、Ｍ＝６４として計算すると、θ0=３０/１２８（開始時間を全時間で割る）とΦ0=（１０/１２８）/６４（時間スイープを全時間で割ったものを出力サンプル数で割る）となるであろう。
【００６７】
ＣＷＤシステムのデータ処理は好適には次のステップを含む。
１．周波数振幅と位相値を得る。
２．ハミングウィンドーを値に適用する。
３．振幅と位相値を実数値と虚数値に変換する。
４．共役複素値を得る。
５．チャープＺ変換を実行する。
６．結果を共役させる。
７．実数値と虚数値からの結果を振幅値に変換する。
【００６８】
次の参考文献はチャープＺ変換のさらなる詳細を解説する。「チャープＺ変換アルゴリズムとその適用」Ｌ．タニナー他、ＭＩＴリンカン図書館、ベルシステムジャーナル、１９６９年５月−６月号；「類似したレーダー信号の時間ドメイン分析のための逆チャープＺ変換の使用」ディーンＡフリッキ、アイダホ国立技術研究所；「ディスクリートフーリエ変換の計算に対する一次フィルターアプローチ」Ｌブルーステイン、ＧＴ＆Ｅ、ＩＥＥＥ「音響と電気音響の交流」１９７０年１２月；フレドリック ドクーロン「信号理論と処理」。
【００６９】
ファストフーリエ変換に勝るチャープＺ変換の主な利点は、何十ピコ秒の解像度で非常に正確な時間シフトデータを利用できる点である。１インチ以下の解像度で、共偏光戻りに関するクロス偏光戻りの発生の空間的位置についての情報を提供する。その後、クロス偏光は人体内または人体の前方あるいは表面からの発生したものかどうかについての情報を提供する。後述の人工知能ネットワークは好適にはこの情報を決定プロセスの一部として利用する。
【００７０】
異なる偏光性である標的からの２つのレーダー戻りを分離するため、本発明の好適実施例の１つは、２つの供給装置を有するアンテナを利用する。１方は共偏光のためのもので、他方はクロス偏光のためのものであり、２つのアンテナを使用する。第１アンテナは好適には水平偏光波を送信し、同一の偏光性（共偏光）で受信する。第２アンテナは好適には反対の偏光性（クロス偏光）で受信するだけで、送信はしない。通常、このようなレーダーは２つの受信チャンネルを使用し、２つの受信信号を分離させておく。一方、本装置は信号を多様化し、電磁波スイッチを使用して受信チャンネルを交互に各アンテナに接続し、第２受信装置のコストを節約する。この節約は非常に重要である。このアプローチをそれぞれの偏光に別々の供給装置を使用するアンテナの設計にも適用できる。
【００７１】
時間多重化は好適には、各入力部が各アンテナによって供給される受信装置への入力部においてＳＰ２Ｔスイッチを追加して達成される。送信された信号は好適には、１パルスではなく約１マイクロ秒等の時間で区切られたパルスのバーストである。グループの各パルスからの戻りは平均化され、あらゆる不可解な読取を無効にする。３パルスから５パルスのグループが望ましい。
【００７２】
人体の移動にかかる時間に対する測定速度のため、１セットが、好適には１ミリ秒である任意時間以下で完了する限り、読取は多様なシーケンスで実施できる。よってシステムを最も簡単な形態で設計できる。共偏光及びクロス偏光が各周波数で測定されるか、あるいは全共偏光が先ずある周波数スイープで測定され、その後クロス偏光が交互の周波数スイープで測定されるかは問題とならない。後者の方法では偏光スイッチを使用することができ、共偏光戻りの後にクロス偏光を選択し、１つの受信機のみを使用して両方の測定ができる。スイッチ時間が５０から１００ナノ秒である比較的遅いスイッチを使用できる。好適にはおよそ１０ＫＨｚである反復速度で測定スイープを適当な時間内に完了できるであろう。
【００７３】
加重関数を多様な収集データに適用することが望ましい。時間ドメインへの変換後の０時におけるクロス偏光信号振幅と、時間ドメインへの変換後の０時における共偏光信号振幅との間の相違に加えて、他にも重要なデータが存在する。例えば、共偏光及びクロス偏光戻りの振幅及び位相値は共に、大柄な人物が小柄な人物よりも約３ｄＢ大きい戻りを提供しようと、人物が携帯する金属（あるいはその他のレーダー反射材）の量についての表示を提供する。しかし、爆弾を付帯する人物は大柄な人物よりも多量の戻りを提供する可能性がある。さらに、約３００ミリ秒の間に、各読取において複数の周波数スイープを利用し、平均値を計算することが望ましい。安全な対象物（武器なし）が５つの値の大きな変動（大きな標準偏差）を提供するのに対し、武器を携帯する人物はずっと狭いパターンを創出する。前者が５またはそれ以上のｄＢ範囲であるのに対し、後者は典型的には３ｄＢ以下の範囲を示す。このように標準偏差は貴重なデータである。
【００７４】
本発明は好適には数々のパラメータにポイントを提供するが、他のパラメータを使用してもよい。先ず１つ目の好適パラメータは共偏光戻りの振幅である。これ自身は弱い識別指標であるが、他のパラメータへの参考となる。対象物との異常な関連を示し、値が非常に高い場合のみ、ポイントがパラメータに提供される。例えば、共偏光振幅が−４７ｄＢよりも大きい場合には３ポイントを、−５０ｄＢよりも大きい場合には２ポイントを、−５５ｄＢより大きい場合には１ポイントを提供できる。ｄＢｍ単位は１ミリワットに対するパワーの絶対測定値である。２つ目の好適パラメータは複合クロス偏光戻りの振幅である。例えば、クロス偏光振幅が−６０ｄＢよりも大きい場合には２ポイント、−６２ｄＢよりも大きい場合には１ポイントが提供できる。３つ目の好適パラメータは共偏光と複合クロス偏光戻りとの間の結果的相違である。例えば、相違が５ｄＢ以下である場合には４ポイントが、８ｄＢ以下である場合には２ポイントが、１０ｄＢ以下である場合には1ポイントが提供できる。４つ目の好適パラメータは、クロス偏光と共偏光信号間の時間シフトである。５つ目の好適パラメータは、クロス偏光波形であり、変形信号時間の広がりが大きいほど、戻りが対象物からのいくつかの重要な反射物の結果である可能性が大きくなる。経験的に決定された閾値に関するこれらパラメータの測定値によって、それぞれにポイントが与えられる。
【００７５】
それぞれの好適パラメータへのポイントは加算され、合計が任意的あるいは統計的に決定された上限閾値を超える場合、人物が武器または他の対象物体を保持すると判断できる。合計が下限閾値と上限閾値の間である場合、警告（すなわち再テスト）が報告されることが望ましい。合計が下限閾値以下である場合、人物は安全であると判断できる。好適には２回連続の“警告”で武器または対象物体保持の判断となる。
【００７６】
好適には標的の３連続の“スナップショット”がとられることが望ましい。スナップショットは約１／４秒増分でとられることが望ましい。このように、“スナップショット”のセットは好適には３秒以下で完了し、人物がレンジゲートを移動するにつれて僅かに異なる位置で撮影される。これは、武器がある位置では見過ごされても別の位置で検出される可能性があるため、重要である。あるいは、オプションとして標的に例えば１２０度等の一定の範囲を回転するように要請し、各位置でスナップショットをとる。あるいは、１以上の装置を異なる位置に設置して、好適には異なる方向から標的に同時に照射することもできる。３つのスナップショットの内のどれか１つが武器を検出すれば、武器を保持すると判断できる。３連続のスナップショットが合計されれば、判断の正確性が遥かに向上する。オプションとして、武器保持の判断は、各スナップショットが３連続スナップショットに対するポイントの最低ポイントを有するという基準に従って決定することもできる。
【００７７】
前述のプロセスは、パターン認識システムの手動実施について述べている。それぞれのパラメータに与えられたポイントとそれらのパラメータ値の変動は、主観的な判定の結果として手動的に与えられる。パラメータ値の加重を決定（ポイント付与）するさらに正確な方法のための次のステップは、人工知能あるいは好適には人工神経回路ネットワーク処理であるパターン認識技術の使用である。本発明は、“パターン認識ワークベンチ（ＰＲＷ）”ソフトウエアを利用しているが、あらゆる同様のソフトウエアが利用できる。プログラムはデータ及びその正解を入力して訓練される。プログラムはデータを評価し、それぞれのパラメータの適正加重を決定して精度を最良化させる。標的の少数サンプル（例：人物）で、データセットを１００％正確にできる。出力は実際に処理を行うコンピュータ内に保存されたコンピュータコードとなる。内部コンピュータは“ハンズオフ”モードで作動し、あらゆる新規蓄積データに対して決定を提供する。実施結果は驚くべきもので、予想正解率は手動選択加重での約８０％から人工知能選択加重での９８％以上である。多くの異なるサイズと体格の人物がテストされ、何人かが既存パターンに合致しない場合等、エラーが存在する場合は、神経ネットワークが学習するためである。
【００７８】
調査が進むと、追加基準が開発並びに改良される。複数（例：３体）のアンテナを利用するシステムに守られたエントリーを提供することがこの開発の最終目的である。このようなシステムでは対象物体を様々な観点から、同時又は少なくとも互いにマイクロ秒以内に審査できる。多様な観点からのデータの入手は追加パラメータを提供し、決定を信頼できるものにする。人体にかなりの大きさの物体が隠蔽されていることを示す追加の表示として、反射間の小さな時間相違の測定への共偏光リファレンスの正確性を向上させるためにポーリングを含むこともできる。
【００７９】
図１１は、本発明の好適実施例を示すフローチャートである。
【００８０】
隠蔽武器検出に関する本発明の好適実施例について説明したが、本発明は個別形状の商品または在庫管理や万引き防止システムとして商品に付けられた安価タグに限らず、あらゆる数の物体の検出に利用することができる。本発明をオプションとして、自動ドア開閉又はロック装置を含む装置等、自動ドア制御システムへ組み入れてもよい。本システムを爆弾または爆発物検出装置に利用することもできる。その他の物体の検出に関しては、どの周波数帯が対象の物体の最大情報を提供し、人工神経回路ネットワークを訓練するために十分なデータを蓄積するかの決定による。
【００８１】
実施例１
検出用にテストされた標的には多様な武器が含まれ、２２口径ピストル、グロック９ｍｍ半自動式ピストル、ウージー攻撃用ライフル、及び榴散弾としての釘、榴散弾としてのスリングショットボール及び榴散弾を含まない爆発性シミュレーションパケットを含む多様なテロリスト型爆弾を含んでいる。表２は、９．５から１０．７ＧＨｚ周波数帯を用いて水平偏光で照射した場合の、本発明による多様な武器の検出に関するサンプルテストデータを示している。このデータは前面のみを照射したものである。データはサイズと体重が約１００ポンドから２２０ポンド、身長は約５フィート０インチ から６フィート２インチの異なる１２人の人物を用いて得られたものである。表に示す如く、システムは１１６テストのうちの１１５テストで正確な判断を示し、ただ１件の間違った陽性と２８３の武器に対してゼロ件の間違った陰性を示した。（ＮＡは該当なしを指す）
【００８２】
【表２】
【００８３】
本発明を好適実施例と共に詳細に説明したが、他の実施例でも同じ結果を達成できる。本発明の請求の範囲から逸脱することなく、本発明を多様に変形することは可能である。本発明の多様な変形は当業者には自明のことであり、変形や同等の発明は本発明の範囲に含まれる。前述の回路構成要素は特定の好適実施例について説明するためのものであって、本発明や請求の範囲を制限するものではない。好適実施例では特定のハードウエア形状または周波数帯について強調して説明したが、本発明は多様な回路構成要素または周波数範囲で実施可能である。チャープＺ変換を強調して特定の信号処理方法並びに装置について説明したが、その他多様な数学的方法を用いた本発明の別の実施例も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１ａ】図１aは単純波を図示する。
【図１ｂ】図１bは垂直に偏光した単純波を図示する。
【図１ｃ】図１cは水平に偏光した単純波を図示する。
【図２】図２はトランスミッション及び検出回路の１実施例のブロック図である。
【図３】図３は身体の異なる部位で拳銃を運搬する人物を図示する。
【図４ａ】図４aは拳銃のレーダ断面図であり、ｄＢｓｍと周波数で反射エネルギーを示す。
【図４ｂ】図４bは人体のレーダ断面図であり、ｄＢｓｍと周波数で反射エネルギーを示す。
【図５−６】図５と図６は、２．５９から３．９５ＧＨｚと７．０から１０．６６周波数バンドの無線波で照射されたときの人体の反射に関する情報を供給するグラフである。
【図７】図７は本発明方法の好適実施例を図示する。右側の２つのグラフは武器等の対象物が、異なる偏光性を有した反射放射線に対応する２セットの波形の振幅の時間ドメイン差を比較することで検出できることを示す。上下の両グラフで、２つの波形は検出器に反射して戻る垂直偏光放射線と水平偏光放射線を表す。
【図８−９】図８と図９は拳銃検出実験中に発生した２対の時間ドメイン波形の実際の装置プロットである。図８では人物は拳銃を持っていなかった。図９では同一人物が拳銃を持っていた。２曲線の最大値間の距離は大幅に狭い。
【図１０】図１０は本発明の好適実施例で利用されたコンプレックスチャープＺ変換で使用された位相と振幅の反応を図示する、
【図１１】図１１は本発明の好適実施例の操作システムフロー図である。
【符号の説明】
【００８５】
８０ 送信/受信アンテナ
８２ 受信アンテナ
２６ プロセッサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的と関連する対象物の存在を決定する方法であって、
偏光（偏向）放射線で標的を照射するステップと、
前記偏光放射線と同一偏光性を有した前記標的から反射する第１放射線を収集するステップと、
前記偏光放射線と反対偏光性を有した前記標的から反射する第２放射線を収集するステップと、
前記第１放射線と前記第２放射線の加重された複数の基準を利用するステップと、
を含んでいることを特徴とする対象物の存在を決定する方法。
【請求項２】
利用ステップは、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された収集放射線の加重された複数の基準の利用を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
利用ステップは、複数時間で第１放射線と第２放射線の一方あるいは両方の振幅スプレッドを利用するステップを含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
利用ステップは、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換した後の０時での第１放射線の第１振幅、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換した後の０時での第２放射線の第２振幅、及び前記第１振幅と前記第２振幅の相違で成る群より選択される複数の基準の利用を含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
利用ステップは、第１放射線と第２放射線の到着時間の相違の利用を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
利用ステップは、時間ドメインあるいは周波数ドメインでの第１放射線と第２放射線の一方または両方の曲線形状の測定値の利用を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
測定値は曲線のピーク値と曲線下側の全面積との比を含んでいることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
方法は複数回反復され、各結果を組み合わせるステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
キャリブレーションデータで人工知能ネットワークをトレーニングするステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１０】
利用ステップは人工知能ネットワークを利用して自動的に対象物の存在を判定するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
標的は人物を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
対象物は隠蔽武器を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
隠蔽武器はナイフ、銃器、爆弾、起爆装置、及び人間爆弾から成る群から選択されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
標的に関連する対象物を検出する装置であって、
偏光放射線で標的を照射するための送信アンテナと、
前記照射放射線と同一偏光性を有する前記標的から反射した第１放射線を収集するための第１受信アンテナと、
前記照射放射線とは反対偏光性を有する前記標的から反射した第２放射線を収集するための第２受信アンテナと、
対象物の存在を判定するために前記第１放射線と前記第２放射線の加重された複数の基準を利用するためのプロセッサーと、
を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項１５】
プロセッサーはチャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された収集放射線の加重された複数の基準を利用することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
プロセッサーは複数の時間で第１放射線と第２放射線の一方または両方の振幅スプレッドを利用することを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
プロセッサーはチャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された後の０時での第１放射線の第１振幅、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された後の０時での第２放射線の第２振幅、及び前記第１振幅と前記第２振幅との相違から成る群から選択される複数の基準を利用することを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
プロセッサーは第１放射線と第２放射線の到着時間差を利用することを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
プロセッサーは時間ドメインまたは周波数ドメインの第１放射線と第２放射線の一方または両方の曲線の形状を利用することを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
プロセッサーは第１放射線と第２放射線の一方または両方の時間的変動を利用することを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２１】
１体の双偏光アンテナが第１受信アンテナと第２受信アンテナを含んでいることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２２】
プロセッサーは標的への複数回の放射線照射からの結果を組み合わせることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２３】
標的は人物であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２４】
対象物は隠蔽武器であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２５】
隠蔽武器はナイフ、銃器、爆弾、起爆装置、及び人間爆弾から成る群から選択されることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
プロセッサーは人工知能ネットワークを使用して自動的に対象物の存在を検出することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２７】
プロセッサーは基準のそれぞれの値を振り当て、該基準の値の組み合わせに基づいて対象物の存在を判定することを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項１】
標的と関連する対象物の存在を決定する方法であって、
偏光（偏向）放射線で標的を照射するステップと、
前記偏光放射線と同一偏光性を有した前記標的から反射する第１放射線を収集するステップと、
前記偏光放射線と反対偏光性を有した前記標的から反射する第２放射線を収集するステップと、
前記第１放射線と前記第２放射線の加重された複数の基準を利用するステップと、
を含んでいることを特徴とする対象物の存在を決定する方法。
【請求項２】
利用ステップは、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された収集放射線の加重された複数の基準の利用を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
利用ステップは、複数時間で第１放射線と第２放射線の一方あるいは両方の振幅スプレッドを利用するステップを含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
利用ステップは、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換した後の０時での第１放射線の第１振幅、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換した後の０時での第２放射線の第２振幅、及び前記第１振幅と前記第２振幅の相違で成る群より選択される複数の基準の利用を含んでいることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
利用ステップは、第１放射線と第２放射線の到着時間の相違の利用を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
利用ステップは、時間ドメインあるいは周波数ドメインでの第１放射線と第２放射線の一方または両方の曲線形状の測定値の利用を含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
測定値は曲線のピーク値と曲線下側の全面積との比を含んでいることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
方法は複数回反復され、各結果を組み合わせるステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
キャリブレーションデータで人工知能ネットワークをトレーニングするステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項１０】
利用ステップは人工知能ネットワークを利用して自動的に対象物の存在を判定するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
標的は人物を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
対象物は隠蔽武器を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
隠蔽武器はナイフ、銃器、爆弾、起爆装置、及び人間爆弾から成る群から選択されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
標的に関連する対象物を検出する装置であって、
偏光放射線で標的を照射するための送信アンテナと、
前記照射放射線と同一偏光性を有する前記標的から反射した第１放射線を収集するための第１受信アンテナと、
前記照射放射線とは反対偏光性を有する前記標的から反射した第２放射線を収集するための第２受信アンテナと、
対象物の存在を判定するために前記第１放射線と前記第２放射線の加重された複数の基準を利用するためのプロセッサーと、
を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項１５】
プロセッサーはチャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された収集放射線の加重された複数の基準を利用することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
プロセッサーは複数の時間で第１放射線と第２放射線の一方または両方の振幅スプレッドを利用することを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
プロセッサーはチャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された後の０時での第１放射線の第１振幅、チャープＺ変換プロセスで時間ドメインに変換された後の０時での第２放射線の第２振幅、及び前記第１振幅と前記第２振幅との相違から成る群から選択される複数の基準を利用することを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
プロセッサーは第１放射線と第２放射線の到着時間差を利用することを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
プロセッサーは時間ドメインまたは周波数ドメインの第１放射線と第２放射線の一方または両方の曲線の形状を利用することを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
プロセッサーは第１放射線と第２放射線の一方または両方の時間的変動を利用することを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２１】
１体の双偏光アンテナが第１受信アンテナと第２受信アンテナを含んでいることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２２】
プロセッサーは標的への複数回の放射線照射からの結果を組み合わせることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２３】
標的は人物であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２４】
対象物は隠蔽武器であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２５】
隠蔽武器はナイフ、銃器、爆弾、起爆装置、及び人間爆弾から成る群から選択されることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
プロセッサーは人工知能ネットワークを使用して自動的に対象物の存在を検出することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２７】
プロセッサーは基準のそれぞれの値を振り当て、該基準の値の組み合わせに基づいて対象物の存在を判定することを特徴とする請求項２６記載の装置。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００７−５１５６２８（Ｐ２００７−５１５６２８Ａ）
【公表日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４１７２９（Ｐ２００６−５４１７２９）
【出願日】平成１６年１１月２４日（２００４．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３９６２８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００１８２１
【国際公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【出願人】（５０６１７６５１５）ザ マカリース カンパニーズ，インク．デー．ビー．エイ．セイフ ゾーン システムズ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２４日（２００４．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３９６２８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００１８２１
【国際公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【出願人】（５０６１７６５１５）ザ マカリース カンパニーズ，インク．デー．ビー．エイ．セイフ ゾーン システムズ (2)
【Ｆターム（参考）】
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