用于下一代安全传感器和筛选系统的设计解决方案

安全问题是推动新传感器技术发展的最古老的动力之一。从过去的老式电线到现代的嗅觉信息素探测器，需要知道某人在场的时间，或者有人随身携带的东西，对于抵御潜在威胁至关重要。

本文看起来可用于下一代安全传感器和筛选系统的技术和组件。它将探索开发的实时传感器系统，以提取和验证身份，并确定他们携带的个人或物质是否具有潜在危险性。作为一个例子，我们将考虑用于下一代TSA筛选站的设计解决方案。一项重大责任

做出良好的安全决策涉及信息技术与现实的成功结合。时间传感器数据。由于可以伪造实体纸张并且识别卡被盗，因此传感器技术的负担越来越大，以提供防篡改手段来准确，实时地验证某人是他们声称的人。更重要的是，生物，辐射和化学武器等现代威胁的存在意味着传感器技术也承担着以最小的误报来确定和挫败这些威胁的责任。

能够快速称重诸如背包之类的东西可以为安全提供商提供可能出现故障的第一个迹象。负责为此应用开发基于传感器的设计的工程师可以使用各种现成的组件，例如Microchip MCP3421DM-WS，这是一种实现完整免费参考设计的评估板和测试板。这包括原理图，Gerbers，BOM和代码。评估板和设计实现了功能齐全的体重秤，最高可达2 Kg，灵敏度为1 mV/V。它使用低成本称重传感器，但允许接受外部称重传感器。该设计包含一个嵌入式微控制器，并使用USB与主机开发和测试单元进行通信。

另一个没有嵌入式处理器的示例来自ADI公司的EVAL-CN0216-SDPZ精确体重评估和演示板。该部件的参考设计还包括原理图，布局和BOM，是该公司“实验室电路”系列的一部分。该设计采用该公司的AD7791 24位Σ-Δ型ADC与外部ADA4528-1零漂移放大器。

高度可能是身份验证中潜在的重要参数。像一个杯子高度尺，可以在检查点找到可见或不可见的比例，例如机场的TSA检查点。我们都经历过现代飞点X射线扫描仪，通常会让您在扫描过程中将手放在预先定义的位置。这还可以提供可以进行高度读数的校准点。红外照明器可以让摄像机拍摄快照并隐蔽地拾取高度尺。 CCD相机将拾取红外辐射并使其在视频流中可见。另一种解决方案是将刻度蚀刻到镜头的标线上。

视频扫描可以捕获的不仅仅是高度。特写图像将允许面部识别软件独立检查其数据库。与较旧的手动照片匹配系统不同，目前的面部识别系统已被证明是有效的执法工具，甚至可供私人使用，例如在谷歌眼镜等增强现实数据系统上实施的。

视频 - 参数提取取决于捕获高质量图像，然后执行边缘和边界增强，这带来了可以数学检查的关键点（图1）。可以提取眼睛和耳朵中心，面部肌肉跨度，颧骨和其他相当容易辨别的特征之间的比率，并且基本上用作查找表参数以找到匹配。

图1：视频传感器可以提取大量个人信息，包括执行面部识别以验证身份的能力。访问数据库允许实时传感器数据立即触发安全代理的警报。

应该注意的是，视频还可以捕获眼睛的颜色和头发颜色;在检查区域内受控照明，这些是可靠的读数。视频数据的检查需要相当多的处理和资源，但可以使用标准的现成技术轻松测试和开发。

由于不断增加，新的视频支持设备正在推出智能手机相机的功能和需求。 ADI公司EVAL-ADV7842-7511P等视频采集和开发套件通过板载DSP提供视频解码和处理。该演示和开发套件支持高达170 MHz的视频数字转换器，支持高达1080p的3D视频格式，色彩深度为30和26位。 RGB图形可以数字化至UXGA分辨率（1600 x 1280），双自适应HDMI均衡接口允许并行传输图像数据以进行存档和下游处理。足够高分辨率的图像传感器也可用于执行视网膜扫描，这比许多人眼中的指纹更可靠（双关语）。

当进行筛查时，询问受试者一个简单的问题将呈现真实带语音样本的时间传感器。使用声音打印参数的说话者识别是另一种可用的识别技术。只要在视频流处理中采用DSP功能，将一些处理资源用于语音打印本质上就是免费赠品。

在机场筛选站使用热成像已经生效了一段时间。在埃博拉病毒恐慌期间，机场使用热像仪和技术来辨别旅行者是否生病，发烧或显示其他不寻常的热特征。热技术甚至被用来检测是否有人在说谎，因为实时温度变化反映出与紧张相关的代谢功能增强。此外，热成像还可以检测到体外爆炸物，这是另一种已成功使用的技术。

虽然FLIR的Lepton系列等热像仪的价格通常高于标准CMOS图像传感器相机，但谢谢对于更新的热探测器材料，这些曾经相当昂贵的传感器阵列现在更具成本效益。

现成的前瞻性红外热像仪传感器的一个很好的例子是FLIR Lepton型号500-0643- 00，一个80 x 60元件的热成像仪，能够在半秒内成像。 150 mw低功率传感器小于一角硬币，因此可以轻松地将其集成到LCD显示屏附近的检测区域。

化学，生物和放射传感器

化学和细菌传感系统仍然是非常专业的学科。最广泛使用的技术采用紫外光源。爆炸物中使用的许多化学试剂在紫外波长下发出荧光，固态紫外发射器和基于CCFL的紫外发射器（如JKL Components的BF23312-24B）可用于检查手指和行李箱，以查找最近暴露于这些化学物质的证据代理商（图2）。甚至还有紫外线传感器开发套件。

图2：紫外线可以使爆炸物中使用的许多组成元素发生荧光。紫外成像可以检测是否有人与这些药剂接触过。

来自ROHM Semiconductor的ML8511_REFBOARD等项目可用于帮助推动这一解决方案。

使用MEMs进行研究，纳米技术微流体技术有望创造出能够检测各种编目和分类的病原体和颗粒的快速，低成本和精确的传感系统。

现在，有些技术正在出现，如AS-来自ams的MLV-P2气体传感器。电压输出传感器适用于空气质量，旨在检测各种挥发性有机化合物。两个加热器电极激发铂感应元件，以一致和可靠的方式对多种气体起反应（图3）。

图3：较新的纳米技术正在产生特定的气体传感器，可以检测出受限制或爆炸性化学物质可能导致的气体泄漏。

同样，甲烷，酒精/苯和一氧化碳传感器也可供使用。随着MEMs和微流体技术与半导体系统的融合，可以提供所谓的片上实验室甚至能够对特定标记物进行实时基因测序。

Geiger-counter技术仍然存在尽管低成本探测器甚至可以用霓虹灯泡 1 制造，但这是一种主要的辐射探测技术。它的工作原理如下：电压水平升高到恰好低于电离阈值。当粒子辐射穿过氖时，它会引起电离并产生瞬间脉冲。这可以放大到扬声器，以听取熟悉的滴答声，或者输入DSP以累积门控计数值。

RF转发

即使手机，平板电脑，笔记本电脑和其他射频发射器与当您通过安全检查站时，您可以从您穿的服装中收集重要信息。现代RFID第二代转发器标签可能允许读者查询您的服装，钱包，运动鞋，腰带以及其他任何可以嵌入这些25美分以下标签的东西。基于UHF的Gen II协议可以让像ThingMagic M6E-NANO嵌入式UHF RFID模块这样的读取器从您的服装中提取信息。例如，如果某个TSA代理人认为某人有疑问，即使可能没有什么值得关注的，他或她可以在未来的情况下在附加的RFID标签中写下警报说明，供下一位安全代理人阅读。

总之，今天的安全问题比以往任何时候都更加突出。因此，对身份的技术验证以及实时威胁评估可能需求很大。正如本文所示，基础技术已于今天出现，预计将在明天广泛使用。