專利名稱：異步分析數(shù)據(jù)以探測放射性材料的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異步分析數(shù)據(jù)以探測核武器和/或放射性材料的設(shè)備和方法，并且尤其涉及一種異步分析數(shù)據(jù)以探測從一個地點到另一個地點裝運過程中的容器或集裝箱內(nèi)的核武器和/或放射性材料的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
對恐怖分子或其他人可能在將來某時試圖進口放射性或核材料到美國或其它國家的關(guān)注日益增長，這些放射性或核材料可能會用于執(zhí)行恐怖事件的核武器的制造。一種運送放射性或核材料的方法是將這些材料藏在表面上無害的貨物中或貨物內(nèi)。例如，這些核材料可以放在用于通過海運、鐵路、空運或卡車進行貨物運輸?shù)臉藴拭芊獾呢浳锛b箱中。核材料可以與無害的貨物衣架放置在密封的貨物集裝箱內(nèi)，該集裝箱，例如在從一個地點到另一地點運輸?shù)纳锨€或更多個這樣的集裝箱的大集裝箱船內(nèi)。特別地，在集裝箱船的出港口或進港口均使用現(xiàn)有的貨物檢查系統(tǒng)。由于尤其是通過單獨的大集裝箱船運送的大量的集裝箱，使用現(xiàn)有的可用的檢查設(shè)備和人員徹底地檢查每個集裝箱是否存在任意類型的違禁品，包括放射性或核材料是非常困難的。更典型的情形是目前使用，例如被選定集裝箱的主動掃描技術(shù)比如X射線、γ射線或中子查詢以為給定運輸中的特定數(shù)量的集裝箱提供抽樣檢查，被選定的集裝箱是在整個數(shù)量的集裝箱的一個小子集的基礎(chǔ)上獲得的。主動掃描是在任何時候?qū)⑼獠磕芰吭匆胍圆樵兓蚣钜环N物體，例如集裝箱內(nèi)的材料。主動掃描可以包括中子、γ射線、磁共振、電磁波，例如紅外、射頻、X射線、甚至超聲波和類似物。通常，主動掃描系統(tǒng)包括探測從物體或集裝箱內(nèi)的被激發(fā)材料發(fā)射出的中子的某種類型的中子探測器。
其它類型的掃描技術(shù)不能充分地進行商業(yè)開發(fā)，但是其也可以為主動掃描檢查系統(tǒng)包括核熒光和熱核分析(TNA)。核熒光系統(tǒng)用特定輻射光譜照射被測試的物體，并且如果在該物體內(nèi)存在核材料則從該物體回射出不同的能量。例如使用來自氘-氘反應的中子，此類中子具有充分的能量以激活其他材料中的鈾235或钚，這會在這些材料中引起裂變反應(例如，由于裂變反應輸入4-5MeV而得到6+MeV)。探測物體的更高能量的輸出說明物體內(nèi)具有“放大器”。在TNA中使用的熱中子具有非常低的速率。如果在被熱中子激發(fā)的裂變反應中產(chǎn)生一個中子，則該一個中子通常發(fā)射2MeV的高能量，在此1eV相當于大約具有單自由度的10K度。通過高能量放射的探測可以監(jiān)測可裂變材料的存在。目前，主動掃描檢查設(shè)備不能運行和足夠快速地分析以為每個集裝箱提供實時掃描。一個建議的解決方案是當集裝箱在裝載港被裝載時掃描集裝箱并且然后將集裝箱放入待裝載的倉庫(storage pending onloading)內(nèi)。因為掃描需要專業(yè)技術(shù)(類似放射線學和X射線技術(shù))，所以這些掃描圖像的分析時間減緩了裝載過程。當分析數(shù)據(jù)時，為了進行更徹底的和詳細的檢查，需要標記特定的集裝箱，這樣不僅引起集裝箱運輸?shù)难舆t，和集裝箱船的裝載和卸載的潛在的巨大阻塞(backup)，而且探測核材料或可疑遮蔽集裝箱的存在太遲。
另一種分析存在潛在威脅的集裝箱的方法是通過分析貨單信息或集裝箱源/目的地數(shù)據(jù)。僅僅使用集裝箱貨單信息或集裝箱源/目的地數(shù)據(jù)探測隱蔽在集裝箱內(nèi)的核和裂變材料的問題是潛在的轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)移注意力的策略(transshipment diversionary tactics)。為了遮蔽核材料和/或遮蔽，期望掩蓋核材料和/或遮蔽的恐怖分子可以改變集裝箱或集裝箱內(nèi)的物質(zhì)。可選地，這些恐怖分子運輸集裝箱到一些中間目的地，他們自己認為這些中間目的地不是高危險源。同樣地，恐怖組織可以賄賂、強迫或欺騙發(fā)貨人，例如“較少集裝箱裝載”(LCL)發(fā)貨人，添加違法的板條箱到整理好的裝載貨物中。在極端的情況下，恐怖組織可能注冊一個公司，該公司具有已經(jīng)確定的無害材料的船運記錄并且在該注冊公司的名下運輸裝有核材料的整個集裝箱。通過抽樣主動掃描和限定明顯信息或集裝箱源/目的地數(shù)據(jù)探測到該集裝箱的可能性非常低。
這樣就需要一種當集裝箱從一個地點運送到另一個地點時能夠異步分析數(shù)據(jù)以探測在容器內(nèi)的密封集裝箱內(nèi)的放射性材料的設(shè)備和方法。通過這種方法，有可能當在運送中使用來自多個源的數(shù)據(jù)更精確地分辨潛在的威脅以便在放射性或核材料進入一個國家的邊境之前采取適當?shù)男袆印?br>
發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，本發(fā)明包括放射性材料探測系統(tǒng)，放射性材料探測系統(tǒng)包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)和控制中心。貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)包括具有無線發(fā)射機的多個放射性材料探測設(shè)備、用于探測在預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)的輻射的輻射傳感器、用于將感測到的輻射發(fā)送到無線發(fā)射機以進行發(fā)送的探測控制器和與控制器和無線發(fā)射機中的一個電耦合并且為由無線發(fā)射機發(fā)射的信息提供識別數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)。貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)還包括具有接收機的主單元/主模塊，接收機用于接收來自多個放射性材料探測設(shè)備的每個無線發(fā)射機的無線發(fā)射的信息，收發(fā)機和與接收機耦合并且用于發(fā)送通過收發(fā)機從放射性材料探測設(shè)備接收到的信息的主控制器?？刂浦行呐c主單元/主模塊的收發(fā)機通信?？刂浦行挠糜趶闹辽僖粋€附加源而不是從主單元/主模塊接收數(shù)據(jù)并且異步分析來自至少一個附加源的數(shù)據(jù)和來自放射性材料探測設(shè)備的信息以探測在特定集裝箱內(nèi)的放射性材料。
然而在其它方面，本發(fā)明包括使用放射性材料探測系統(tǒng)探測多個集裝箱內(nèi)的放射性材料的方法。放射性材料探測系統(tǒng)包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)和控制中心。貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)包括多個放射性材料探測設(shè)備和主單元/主模塊。多個放射性材料探測設(shè)備的每個具有無線收發(fā)機、輻射傳感器、探測控制器和識別標簽。主單元/主模塊具有用于接收來自每個無線收發(fā)機的無線發(fā)射信息的接收機、收發(fā)機和主控制器?？刂浦行呐c主單元/主模塊的收發(fā)機通信。控制中心用于從至少一個附加源而不是從主單元/主模塊接收數(shù)據(jù)并且異步分析來自至少一個附加源的數(shù)據(jù)和來自放射性材料探測設(shè)備的信息以探測特定集裝箱內(nèi)的放射性材料。該方法包括使用主單元/主模塊和多個放射性材料探測設(shè)備以感測在每個放射性材料探測設(shè)備處的γ輻射和中子中的至少一個并且將最初感測到的信號發(fā)射到主單元/主模塊；為基于最初感測的信號的多個集裝箱建立背景輻射空間；在主單元/主模塊或控制中心內(nèi)存儲背景輻射空間；在每個放射性材料探測設(shè)備處在預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)內(nèi)感測γ輻射和中子中的至少一個并且發(fā)送當前感測的信號到主單元/主模塊內(nèi)；為基于當前感測到的信號的多個集裝箱建立當前輻射空間；把由放射性材料探測設(shè)備當前感測的當前輻射空間與由放射性材料探測設(shè)備最初感測的背景輻射空間相比較以識別多個集裝箱內(nèi)的異常；異步分析來自至少一個附加源的數(shù)據(jù)和已比較的信息以識別多個集裝箱內(nèi)的異常，以減少誤報、減少漏報和/或增加敏感性讀取。
然而在另一方面，本發(fā)明包括使用放射性材料探測系統(tǒng)探測多個集裝箱內(nèi)的放射性材料的方法。放射性材料探測系統(tǒng)包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)和控制中心。貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)包括主單元/主模塊和多個放射性材料探測設(shè)備。每個放射性材料探測設(shè)備具有發(fā)射機、探測控制器和用于探測預設(shè)和規(guī)定時間段內(nèi)的輻射的輻射傳感器?？刂浦行呐c主單元/主模塊通信并且用于從至少一個附加源而不是從主單元/主模塊接收數(shù)據(jù)。該方法包括感測在每個放射性材料探測設(shè)備處的輻射；在預設(shè)和規(guī)定的時間段內(nèi)在主單元/主模塊處從每個放射性材料探測設(shè)備接收感測的信息；調(diào)整背景或宇宙輻射以生成調(diào)整的傳感器信息并且便于指示核放射性材料存在的異?；虿徽?shù)據(jù)的識別；和異步分析來自至少一個附加源的數(shù)據(jù)和調(diào)整的傳感器信息以識別多個集裝箱內(nèi)的異常，以減小誤報、減小漏報和/或增加敏感性讀取。
然而在另一方面，本發(fā)明包括利用放射性材料探測系統(tǒng)探測多個集裝箱內(nèi)的放射性材料的方法。放射性材料探測系統(tǒng)包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)和控制中心。貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)包括主單元/主模塊和多個放射性材料探測設(shè)備。每個設(shè)備具有發(fā)射機、探測控制器和用于探測預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)的輻射傳感器?？刂浦行呐c主單元/主模塊通信并且用于從至少一個附加源而不是主單元/主模塊接收數(shù)據(jù)。該方法包括安裝多個放射性材料探測設(shè)備到多個貨物集裝箱，探測設(shè)備的整個組包括探測器陣列和貨物集裝箱位置；在每個放射性材料探測設(shè)備處在預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)以總量和/或通過光譜分布感測γ輻射和中子中至少一個并且將代表測得輻射的信號發(fā)送到主單元/主模塊；通過平均在臨近每個放射性材料探測設(shè)備的多個放射性材料探測設(shè)備處感測到輻射，計算整個放射性材料探測設(shè)備陣列內(nèi)的每個放射性材料探測設(shè)備處的平均測量所得輻射等級，多個放射性材料探測設(shè)備的平均值組形成多個放射性材料探測設(shè)備和相應的集裝箱的背景輻射空間的計算估計的變化組；并且把在每個放射性材料探測設(shè)備處測得的輻射與在每個位置處的背景輻射的計算估計相比較以生成比較傳感器信息；并且異步分析來自至少一個附加源和比較傳感器信息的數(shù)據(jù)以識別多個集裝箱內(nèi)的異常，以減小誤報、以減小漏報和/或增加敏感性讀取。


當結(jié)合附圖閱讀時本發(fā)明的優(yōu)選實施例的下面的詳細描述將更容易理解。為了描述本發(fā)明的目的，在此示出了優(yōu)選實施例的附圖。然而，應該理解，本發(fā)明并不局限于示出的精確的設(shè)置和示出的手段。
在附圖中圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)的示意性功能框圖，集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)具有多個設(shè)置在多個以三維陣列分布的被測試的物體上的放射性材料探測設(shè)備；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的放射性材料探測設(shè)備的示意性功能框圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的主單元/主模塊或者接收站的示意性功能框圖；圖4-5是描述集裝箱從出發(fā)點到目的地的運送路徑的流程圖；圖6是描述在運送集裝箱過程中保管方轉(zhuǎn)移點的功能圖；圖7為本發(fā)明優(yōu)選實施例的放射性材料探測系統(tǒng)的示意性功能框圖；以及圖8是本發(fā)明優(yōu)選實施例的與單獨運行的主動掃描系統(tǒng)的探測時間、分析時間和排隊等待時間相比較的總的異步分析的圖形示意圖。
具體實施例方式
參考附圖，其中，相同的附圖標記表示所有幾個附圖中的相同的元件，如圖1-3，本發(fā)明優(yōu)選實施例的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10的示意圖中所示。集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10(圖1)包括多個放射性材料探測設(shè)備20(圖2)和主單元/主模塊40(圖3)。每個放射性材料探測設(shè)備20包括發(fā)射機26、輻射探測器或傳感器24、探測控制器30和識別標簽或識別標簽28。每個發(fā)射器26能夠傳輸與信號一致的信息。優(yōu)選地，發(fā)射器26利用射頻、紅外線、光波、微波、電壓、電流和類似物發(fā)送信息。每個輻射傳感器24具有傳感器輸出端并且可以在預設(shè)的或規(guī)定的時間段內(nèi)探測輻射。優(yōu)選地，輻射傳感器24可以根據(jù)探測到的輻射量成比例地改變傳感器輸出。探測到的輻射量可以為在預設(shè)的或規(guī)定的時間段內(nèi)感測到的密度值或者積累值。每個探測控制器30可以接收來自其相關(guān)輻射傳感器24的輸出并且將其各個輸出信號傳送到用于傳輸?shù)母鱾€發(fā)射器26。每個識別標簽與至少一個控制器30和發(fā)射器26電耦合并且可以為由發(fā)射器26傳輸?shù)男畔⑻峁┳R別數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)。識別數(shù)據(jù)可以包括被測物體12的唯一識別符，并且還可以包括關(guān)于被測物體12的內(nèi)容、所有權(quán)、出發(fā)地和/或目的地的信息。優(yōu)選地，輻射傳感器24根據(jù)探測到的輻射量成比例的改變傳感器輸出。
主單元/主模塊40包括接收機42、指示輸出例如主單元/主模塊40的發(fā)射機或收發(fā)機48和主控制器或信息處理系統(tǒng)46。接收機42可以接收來自放射性材料探測設(shè)備20的每個發(fā)射機26的發(fā)射信息。主控制器46與接收機42耦合并且基于接收到信息的狀態(tài)驅(qū)動指示輸出或發(fā)射機48。指示輸出48可以連接到遠程或本地指示燈、信號器面板(annunciatorpanel)、顯示設(shè)備、聲音產(chǎn)生設(shè)備(也就是，喇叭或蜂鳴器)和類似物上。可選地，指示器輸出48可以為連接到用于與控制中心220(圖7)通信的遠程通信系統(tǒng)例如蜂窩系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、有線計算機網(wǎng)絡、衛(wèi)星系統(tǒng)、無線電系統(tǒng)和類似系統(tǒng)的發(fā)射機或收發(fā)機48。
優(yōu)選地，多個放射性材料探測設(shè)備20的多個子集被設(shè)置在多個被測物體12上，如圖1所述，并且設(shè)置多個被測物體12從而設(shè)置在鄰近的被探測物體12上的多個放射性材料探測設(shè)備20的子集能夠探測最接近的其它鄰近被測物體12的至少一部分。例如，多個放射性材料探測設(shè)備20的第一子集可以被設(shè)置在第一被測物體12上并且多個放射性材料探測設(shè)備20的第二子集可以被設(shè)置在第二被測物體12上。設(shè)置第一和第二被測物體從而多個放射性材料探測設(shè)備20的第一子集能夠探測第二被測物體12的至少一部分并且反之亦然。優(yōu)選地，多個放射性材料探測設(shè)備20的至少三個被設(shè)置在每個被測的物體12上，并且以從被測物體12內(nèi)的任意點到三個放射性材料探測設(shè)備20中的一個的距離最小的方式定位在被測物體12上。多個放射性材料探測系統(tǒng)10可以通過用于監(jiān)測多個樓層、地區(qū)、建筑、貨艙和類似物的管理監(jiān)測或控制站互連。
在一個可能的實施例中，圖1為本領(lǐng)域普通技術(shù)人公知類型的典型集裝箱船100(圖7)的貨艙的示意圖。集裝箱船100包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10，該貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10用于在其貨艙和在某些情況下其甲板上接收多個被測物體，例如通常具有大約10英尺×10英尺×40英尺或10英尺×10英尺×20英尺的預定尺寸的箱狀集裝箱12。在被裝載到集裝箱船100上之前，集裝箱12預載需要從一個地點運送到另一個地點的貨物。典型地，預載有將要運送貨物的集裝箱12在被裝載到集裝箱船100上之前被密封。集裝箱船100的貨艙的尺寸可以接收并排、與其它堆放在另一個上面的集裝箱12首尾相連的多個集裝箱12以有效地建立三維集裝箱矩陣14充分地利用集裝箱船100的有效空間以最大化運送效率。集裝箱12典型地由鋼或某些其他剛性的、高強度的材料構(gòu)成，以便為放置在其上的集裝箱12提供充分的支撐并且充分地防止每個集裝箱12內(nèi)的被運送的貨物在運送和集裝箱12的裝載/卸載過程中的損壞。典型的大集裝箱船100可以接收上千或更多個從一個地點運送到另一個地點的集裝箱12。如上面所涉及的，因為集裝箱12的尺寸和在每個集裝箱船100上的集裝箱數(shù)量，在集裝箱12從集裝箱船100上卸載下來以進一步運輸?shù)臅r候，如果要對每個集裝箱進行充分的違禁品檢查，包括放射性材料檢查是困難的。
此處的術(shù)語集裝箱12不應該受到翻譯的限制并且可以包括任意貨物容器、箱子或在其中保存或運送材料的集裝箱，和/或可以包括被運送的大設(shè)備，大設(shè)備本身可以構(gòu)成一種集裝箱(例如，預制機械或建筑物)。
本發(fā)明提供了一種用于探測當船從一個地點到另一個地點(見圖4-6)運送集裝箱12時集裝箱船100(或某些其它類型的運輸方式)上的集裝箱12內(nèi)的放射性或核材料的存在的方法和系統(tǒng)。典型地，集裝箱船100的海洋運輸時間從裝載完的集裝箱船100離開在第一地點的港口的時間到集裝箱船100進入在第二個地點的港口的時間至少為幾天并且可能會是10天或者更多天。對于西歐與美國之間的船運，東海岸美國港口的典型運輸時間為9到11天。本發(fā)明利用了該相對長的運輸時間以便利集裝箱12內(nèi)的放射性或核材料存在的有序的徹底的探測而不會在集裝箱船100的出發(fā)港或到達港產(chǎn)生任何不能接受的延誤或港口阻塞。在該方法中，當船仍在海上時，在到達或進入港口之前可以采取適當?shù)牟僮鳌４送?，因為當?00位于海上時核或放射性材料的存在可以被探測到，因此船100可以被阻止在港口外以防止該材料進入國家或船100可以被轉(zhuǎn)移到一個安全的港口進行進一步的檢查。
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的傳感器設(shè)備20的功能性示意框圖。傳感器設(shè)備20被包含在外殼22內(nèi)，外殼22優(yōu)選地是密封的并且通常由剛性高強度材料例如聚合材料制成。優(yōu)選地，傳感器外殼22能夠抵抗損壞并且包括一個通過快速的、可視的或其它檢查方式識別外殼22是否已經(jīng)被打開或其他損壞的機構(gòu)和/或探測損壞的內(nèi)部電子裝置。外殼22適于被固定到位于預設(shè)位置的集裝箱12的內(nèi)部或外部。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的各種技術(shù)和方法可以用于把外殼22固定到集裝箱12上包括使用一種或多種機械緊固件，例如螺釘、螺栓、夾子等，使用粘合劑或環(huán)氧粘合劑、吸盤、磁吸引設(shè)備或任意其它適當?shù)倪B接設(shè)備或技術(shù)。優(yōu)選地，外殼22適用于暫時地被固定到集裝箱12的內(nèi)部或外部。因此，放射性材料探測設(shè)備20可以為便攜單元。然而，外殼22被永久地固定到集裝箱12上在本發(fā)明地范圍和原理之內(nèi)。優(yōu)選地，外殼22被固定到集裝箱12上的位置滿足外殼22不影響集裝箱12的裝載或卸載或者集裝箱12以三維矩陣14堆疊。優(yōu)選地，外殼22與集裝箱12或其它被測物體相比相對較小。
再次參見附圖2，外殼22包含在集裝箱船100從一個港口到另一港口運輸?shù)臅r間段內(nèi)放射性材料存在的被動探測所必要的部件。在本實施例中，外殼22包括γ輻射探測傳感部件或傳感器24、發(fā)射機26、識別部件或識別附加物28、控制器30、位置部件或附加物32和為其它需要的部件提供工作電源的電源34。優(yōu)選地，γ輻射傳感器部件24為獨立的(self-contained)被動設(shè)備，其能夠感測從可能在附加有傳感器設(shè)備20的集裝箱12內(nèi)或附近存在的放射性材料射出的γ輻射。γ輻射傳感部件24優(yōu)選地為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的類型并且可用于多個輻射源。γ輻射傳感部件24提供與感測到的γ輻射成比例的電輸出信號。來自γ輻射傳感部件24的輸出作為發(fā)射機26的輸入。輻射傳感器24的輸出還可以在傳送給發(fā)射機26之前的預設(shè)或設(shè)定的時間段內(nèi)被積累。適當?shù)男盘栒{(diào)節(jié)部件(未示出)可以被插置在γ輻射傳感部件24和發(fā)射機26之間。
γ輻射傳感部件24的目的是最大化敏感度并且檢測違禁的輻射或核材料(裂變性材料)。然而，敏感的γ射線探測器也可以對特殊的輻射同位素敏感，輻射同位素作為微量元素存在于某些商業(yè)上的可接受的材料內(nèi)。出現(xiàn)在基于肥料的鉀內(nèi)的鉀40以及在粘土內(nèi)的微量輻射性的衰變產(chǎn)物(decay product)是可以通過γ射線探測器24檢測到的商業(yè)上可接受的材料的例子。用于醫(yī)藥或工業(yè)應用的還可能合法地用集裝箱運送的人造輻射材料也可以被探測。因此，通過本系統(tǒng)的γ輻射傳感部件24的探測可能造成對秘密裂變性材料的明顯的錯誤探測。
減小此類錯誤的主動探測發(fā)生的一種方法是與γ輻射傳感部件24一起使用對中子敏感的單獨的探測器。大多數(shù)自然形成的放射性元素和大多數(shù)人造的放射性同位素不發(fā)射中子，然而裂變性材料發(fā)射中子。在該方法中，用中子監(jiān)測部件和γ輻射傳感部件24的同時監(jiān)測允許裂變性材料和其它輻射源之間的區(qū)別。
通過γ輻射傳感部件24識別潛在的錯誤主動探測的另一種方法也是通過探測γ射線的光譜特性。每個放射性同位素放射具有可以確認的特有的能量光譜的γ射線。通過探測γ射線光譜，特定的原始材料可以容易地被識別。探測可以被登記為光譜連續(xù)或在正確選擇的離散能量箱(discrete energy bin)內(nèi)更容易。探測器和相關(guān)的記錄在特定能量窗口內(nèi)輻射的電子設(shè)備在商業(yè)上是可利用的。例如，具有能量頂峰1.466兆電子伏(MEV)的鉀40可以與其它同位素和特別地與具有不同能量頂峰的裂變性材料容易地區(qū)分出來。其他自然產(chǎn)生的和人造的同位素可以以相同的方式區(qū)分出來。輻射源和探測器之間的重防護層(例如，“高Z材料”)的存在可以潛在地退去或抹去特征譜線并且因此減小光譜鑒定的有用性。然而，商業(yè)上的可接受的、合理地運送的自然產(chǎn)生的材料，例如鉀可能均一地分布在集裝箱內(nèi)并且被有意地遮蔽。因此，某些輻射仍可以無阻礙地到達探測器，并且因此提供探測相關(guān)能量譜和識別簽名的方法。人造輻射源還具有標識輻射簽名，并且理想地公布在載貨單上，以便于誤報(false positive)探測。
盡管與本發(fā)明有關(guān)的傳感部件24是極度敏感的，部分地由于長的探測時間和高敏感度的探測器結(jié)構(gòu)，全部或部分集裝箱12的內(nèi)部的厚重的預先準備的防護層保持潛在的關(guān)注。為使得這些防護層最有效，防護層必須含有γ和中子衰減成分。γ衰減材料必須是非常密集的并且具有很高的原子數(shù)，例如石墨或類似密度的材料。在另一方面，中子衰減材料必須具有低原子重量但是具有大體積。γ輻射和中子之間的沖突的防護層需求(conflicting shielding requirements)在兼顧集裝箱重量和體積限制兩者的意義上是做不到的。為了滿足重量的限制，γ輻射所需要的高密度的防護層必須集中在裂變性材料周圍。這樣會導致與集裝箱12的不成比例的大的重量慣性比力矩。因此，集裝箱12內(nèi)的厚重的防護層可以通過測量集裝箱12的重量慣性比力矩被探測到。具有異常的重量慣性比力矩的任意集裝箱12可能具有預先準備的防護層(deliberateshielding)并且可以被識別以進一步分析。因此，當測得的慣性力矩以預設(shè)的偏移量變化時，探測控制器30或主單元/主模塊40可以確定在被測的特殊的物體12內(nèi)使用的重防護層。為了排除由于重防護，γ輻射傳感部件24的敏感性的減退，本發(fā)明包括在把集裝箱12裝載到集裝箱船上之前，用于測量質(zhì)量和在裝載港口的每個貨物集裝箱12的至少一個但優(yōu)選地為三個慣性力矩的設(shè)備(未示出)。因此，質(zhì)量閾值/慣性力矩集中閾值的測量可以被作為漏報情況(false negative condition)的可能探測。
可選地，可能會在運送的每個集裝箱12上執(zhí)行轉(zhuǎn)動慣量測試。轉(zhuǎn)動慣量測試包括簡單地提升集裝箱12的一個或多個邊緣并且測量給定提升力的運動和/或加速度。該測試可以沿著一個或多個軸進行。與測得的測試數(shù)據(jù)和集裝箱12的整體重量一起利用簡單的算法就可以確定任何防護層材料的密度。計算提供了集裝箱12的整體重量的集中度，集中的重量可能是高密度防護層(也就是，“高Z材料”或類似物)。因此，當測得的轉(zhuǎn)動慣量以預設(shè)的偏移量變化時，探測控制器30或主單元/主模塊40可以確定在被測試的特殊的物體12內(nèi)使用的重防護層。該技術(shù)可以被用于探測系統(tǒng)中的漏報(false negation)，探測系統(tǒng)用于船集裝箱、卡車、轎車、空運貨物集裝箱和在幾乎任何其它船運環(huán)境中或非船運環(huán)境中，在這些運輸環(huán)境中，所包含的材料的細節(jié)可能會不清楚或可能不可用。
通過結(jié)合γ輻射傳感部件24和相關(guān)部件，利用來自運輸清單和來自其它與貨物類型、發(fā)貨人、目的地、貨物以前的歷史等相關(guān)的資源進一步提高本發(fā)明的性能。此類信息使用的一個實例與人造輻射源貨單或如上面所討論的高密度的集中閾值有關(guān)。來自本發(fā)明的數(shù)據(jù)與來自其它來源222(圖7)的數(shù)據(jù)相結(jié)合提高裂變性材料探測的可能性并且減小了誤報或漏報的概率。因此，本發(fā)明包括合并來自各種其它來源222的數(shù)據(jù)的裝置以提高正確報錯探測(true positive detection)并且減小誤報或漏報。如此處的漏報，包括因為敏感性閾值太嚴格，而錯過在其中具有核材料的集裝箱12。
可以使用中子探測器或任何其它適當?shù)膫鞲衅鱽泶姒幂椛鋫鞲胁考?4或使用除了γ輻射傳感部件24之外其它傳感器。如果中子探測器與γ輻射傳感部件24一起被使用，使用在分離的信道或復用的單獨信道中的測得的信息可以測得兩種類型的放射。此外，γ輻射傳感部件24、中子探測器和/或其它傳感器具有自診斷以周期地確認正常的功能性并且提供任意潛在的損壞和/或損害的指示。缺乏來自γ輻射傳感部件24、中子探測器或其它傳感器的正確的輸出信號將表明有關(guān)的集裝箱12是可疑的。
發(fā)射機26適用接收來自γ和/或中子輻射傳感部件24的輸出信號并且適用以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的方法傳輸信號。優(yōu)選地，發(fā)射機26是射頻類型的。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解發(fā)射機26可以為其它類型例如紅外的發(fā)射機或聲發(fā)射機。可選地，發(fā)射機26可以為用于與衛(wèi)星傳輸連接的類型和/或用于移動電話的類型?？蛇x地，發(fā)射機26可以使用寬頻譜或其它有效的商業(yè)通信方法以便利發(fā)送到和/或接收自多個以陣列、矩陣、簇和類型物排列的發(fā)射機26?？蛇x地，發(fā)射機可以為收發(fā)機的一部分，其具有發(fā)送的能力也能夠接收信號。任何被接收的信號將傳送到控制器30用于執(zhí)行接收到的命令。使用的發(fā)射機26的精確類型不應該限制本發(fā)明。優(yōu)選地，發(fā)射機26包括內(nèi)置式天線或其它發(fā)射單元。可選地，可以使用單獨的天線(未示出)。
識別元件或識別附加物28也連接到發(fā)射機26以發(fā)射識別信息。優(yōu)選地，利用結(jié)合發(fā)射機26的識別部件28可以唯一識別每個傳感器設(shè)備20。識別部件28可以使用多種技術(shù)中的任意一種，這些技術(shù)包括特定發(fā)射頻率的使用、數(shù)字識別技術(shù)的使用或類似技術(shù)。因此，使用識別部件28的特定方法或技術(shù)不應該限制本發(fā)明。
所包含的位置部件或位置附加物32還能夠進行傳感器20的物理位置的識別。此外，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的標準技術(shù)或設(shè)備可以被使用以執(zhí)行位置部件32的功能。來自位置部件32的位置信息也被發(fā)射機26發(fā)射?？蛇x地，通過條形碼或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式，位置信息可以被輸入到接收站(圖3)。
使用控制器30控制γ輻射傳感部件24、發(fā)射機26、識別部件28和位置部件32的工作?？刂破?0可以為微處理器、ASIC或任意其它合適的公知的用軟件或固件被編程的控制設(shè)備，以便為傳感器設(shè)備20內(nèi)的其它部件提供必要的控制信號。例如，在一個實施例中，控制器30可以通過識別信息和/或從γ輻射傳感部件24接收到的信息控制發(fā)射機26發(fā)射的時間。而且，控制器30可以控制其它部件的運行以最小化電池的壽命。其它方法或技術(shù)對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的。
電源34優(yōu)選地為自備(self contained)電池，其含有充分的能量以為傳感器設(shè)備20內(nèi)的其它部件提供持續(xù)至少集裝箱船100運送時間的能量。優(yōu)選地，電池為可再充電的類型。然而，可選地，可以使用不可再充電的電池。電源34還包括電池的必要保護電路和再充電電池的必要電路，必要保護電路包括電壓調(diào)整器、短路保護裝置等。盡管在本優(yōu)選實施例中電池作為主要的電源，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，也可以使用其它電源例如太陽電池或類似物。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，在周期的基礎(chǔ)上外部能量可以被應用到傳感器設(shè)備20，以允許由γ輻射傳感部件24獲得的數(shù)據(jù)的快速傳送的形式。因此本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解可以可選地使用任意恰當?shù)碾娫础?br> 如前面所描述的，包含傳感器設(shè)備20的各種部件的外殼22適用于固定到集裝箱12上。圖1示出了集裝箱，在該集裝箱中三個分離的傳感器設(shè)備20被固定到集裝箱12的不同面上的三個有間隔的位置。尤其，第一傳感器設(shè)備20被固定到集裝箱12的第一側(cè)面板上大概距離第一末端為三分之一的距離，第二傳感器設(shè)備被固定到集裝箱12的末端面板并且第三傳感器設(shè)備20被固定到集裝箱12的頂部面板上大概距離集裝箱12的第二末端三分之一的距離處?？蛇x地，第一和第三傳感器設(shè)備20可以被粘附到集裝箱的相同側(cè)上。通過以這種方式設(shè)置三個傳感器設(shè)備20，可以獲得集裝箱12內(nèi)部的完全覆蓋和周圍鄰接(surroundingvicinity)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，較小的或更大數(shù)量的傳感器設(shè)備20可以被用于集裝箱12，例如，對于每個集裝箱12的一個。此外，單個傳感器設(shè)備20可以被用于探測在兩個或更多集裝箱內(nèi)的核材料的存在。
如上面所討論的，本發(fā)明的主要思想包括在運送的過程中探測集裝箱12內(nèi)的輻射材料或核材料的存在以利用較長的探測時間，并且以防止任何核材料或輻射材料進入國家或港口。為了獲得這樣的結(jié)果，設(shè)有接收站40。接收站優(yōu)選地位于集裝箱船100上。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，接收站40可以在某些其它位置，例如如果期望的話，可以是陸基位置。必要的是接收站40具有從集裝箱船100內(nèi)的每個傳感器設(shè)備20直接或間接，例如通過衛(wèi)星連接或類似物接收信號的能力。
如清楚地在圖3中所示，接收站40包括接收機42、解碼器44和信息處理系統(tǒng)46。接收機42優(yōu)選地為與發(fā)射機26相同的類型以便接收機42具有接收由每個傳感器設(shè)備20的發(fā)射機26發(fā)射的信號的能力。優(yōu)選地，接收機42包括內(nèi)置式天線或可選地設(shè)有單獨的天線(未示出)。接收機42接收和解調(diào)來自每個傳感器設(shè)備20的發(fā)射機26的信號。然而，還可以使用專用處理器。然后，已解調(diào)的信號被輸入到本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知類型的解碼器44中。解碼器44有效地解碼接收到的信號并且將他們轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，發(fā)送到信息處理系統(tǒng)46。在本實施例中，信息處理系統(tǒng)是包括適當軟件的個人計算機以能夠分析從每個傳感器設(shè)備20接收到的信息信號。優(yōu)選地，信息處理系統(tǒng)46包括利用由每個傳感器的識別部件28提供的識別信息嵌入到(is keyed to)的每個單獨的傳感器設(shè)備20的數(shù)據(jù)庫。接收到的信息產(chǎn)生背景輻射空間(backgroundradiation space)。優(yōu)選地，信息系統(tǒng)46接收從每個傳感部件20的γ和中子輻射傳感部件24獲得的信息并且將其存儲在數(shù)據(jù)庫中?？蛇x地，命令中心220(圖7)接收和存儲從每個傳感器設(shè)備20和/或每個信息系統(tǒng)46的數(shù)據(jù)庫信息。從每個傳感器設(shè)備20接收到的信息允許信息系統(tǒng)46隨著時間做背景或宇宙輻射的調(diào)整以便于可能指示放射性材料存在的異?；虿徽５臄?shù)據(jù)的識別。信息處理系統(tǒng)46內(nèi)的可用的軟件隨著時間分析從每個γ和中子輻射傳感部件24接收到的信息以確定背景輻射和任意指示輻射或核材料存在的異常。典型地，整個傳感器設(shè)備20組測量在每個傳感器位置上輻射貨物和背景輻射的任意信號之和。通過對輻射設(shè)置平滑的曲線，在每個傳感器位置上背景輻射等級可以被確定到很高的精度，輻射曲線由集裝箱或被測試的物體的矩陣和附加到其上的因此產(chǎn)生前述背景輻射空間的相關(guān)的傳感器設(shè)備20測得。在處于所在位置的平滑的背景輻射等級的任意探測器或傳感器設(shè)備20上的輻射計數(shù)的偏移是本地輻射的指示。如果輻射或核材料被探測到，信息處理系統(tǒng)46向集裝箱船100甲板上的人員或中心設(shè)備或者利用指示輸出或者發(fā)射機48發(fā)射報警信號。指示輸出48可以為蜂窩式電話、衛(wèi)星廣播、因特網(wǎng)連接或其它能夠傳送報警信號到期望地點的任意其它適當?shù)脑O(shè)備。信息處理系統(tǒng)46還包括使用來自位置部件32的信息以識別集裝箱船100上的特定地點的軟件，該特定地點處傳感器設(shè)備20利用三維集裝箱矩陣14探測放射性材料的存在。在該方法中，識別可能包含放射性材料的特定集裝箱12是便利的。如果部件26的實施例為收發(fā)機，發(fā)射機48還可以具有將命令信號發(fā)射到附加到集裝箱20上的部件26的能力。因此，主單元/主模塊40可以為監(jiān)測設(shè)備或控制設(shè)備。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，當探測船甲板集裝箱12內(nèi)的放射性材料的存在的系統(tǒng)的特定優(yōu)選實施例被描述，本發(fā)明的基本概念在其它環(huán)境下是可應用的。例如，相同的基本的方法或技術(shù)可以被使用在感測集裝箱12內(nèi)的放射性或核材料的存在，集裝箱12可以通過其它方法被運送，例如鐵路、航空、卡車等。而且，通過僅僅在例如船100的貨艙內(nèi)各個設(shè)置傳感器設(shè)備20，例如在船100的貨艙內(nèi)存儲整裝運輸以運送，相同的技術(shù)可以可選地被應用到探測非集裝箱環(huán)境，例如非集裝箱、整裝運輸。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明優(yōu)選實施例的一個基本前提是最大化利用運送時間以探測放射性材料的存在，并且因此消除或者至少最小化檢查到達港口或其它地點的單個集裝箱或整裝運輸?shù)谋匾?。?yōu)選發(fā)明還可以被用于非模塊化整裝運輸，例如在船100上，通過規(guī)則的加載和間隔排列探測設(shè)備20獲得較大區(qū)域的探測和更大的探測范圍。如果陣列還具有方向性，在較大區(qū)域內(nèi)定位特定點可以被通過三角測量完成。在船100內(nèi)的地點確定大大地便利了干涉(intervention)。每個模塊仍如以前一樣被連接到中心轉(zhuǎn)播站(centralrelay point)。較大的陣列將補償布置的陣列的減少的規(guī)則性并且利用運送時間獲得最有效的探測即探測準確性的最基本的改善并且當響應的靈活性是可能的時在運送中通過檢查授權(quán)提供干涉。
通過正確地編碼到或來自探測設(shè)備20和主單元/主模塊的所有通信以及本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的主單元/主模塊和控制中心220(圖7)之間的所有通信，整個系統(tǒng)傳輸可以更安全。
在與同位素校準標準比較時產(chǎn)生特定能量光譜響應期間，每個傳感器或探測器24可以被校準。校準標準還可以被附加到或者設(shè)置到每個傳感器或探測器24上或附近以作為測量過程中的比較的連續(xù)參考。而且，傳感器或探測器24還可以被用于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的場地校準或標準化。而且，每個傳感器或探測器24可以以自動溫度校準或補償特性工作以便在寬溫度范圍內(nèi)的一致性能。
在此所描述的貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10還可以被用于與其它貨物安全系統(tǒng)連接或集成，例如，化學或生物探測器、防止損害的安全系統(tǒng)(所謂電子集裝箱密封或“電子密封(E-seal)技術(shù)”)和可以用于貨物檢查系統(tǒng)的信息系統(tǒng)。如上面所描述的貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10還結(jié)合人類傳感器技術(shù)。例如，可以被包括在傳感器外殼22或單獨的外殼內(nèi)的聲傳感器或話筒、氣味傳感器(odor sensor)、運動傳感器或任意可以探測人類存在的其它類型的傳感器。這樣的傳感器可以連續(xù)運行或可以由控制器30或接收站40激活以確定集裝箱12內(nèi)的人類匿身者或“看守者”。集裝箱12內(nèi)的人類存在性探測與集裝箱12內(nèi)的放射性材料探測一起提供了貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10的成功使用的另外的證實。因此，可以認為，本發(fā)明可以被用于結(jié)合用于探測被測試物體12內(nèi)的活體存在探測的活體探測器，被測試物體12類似上面所描述的集裝箱12。
核武器、裂變性材料或“臟的”核廢材料的成功探測是多個變量的函數(shù)裂變強度、目標防護層、由于環(huán)境材料的目標衰減、探測設(shè)備區(qū)域和探測可用的時間。后面的變量，探測的時間優(yōu)于成功探測中的所有其它的變量。
傳感器設(shè)備20還可以用于GPS系統(tǒng)以識別集裝箱12、卡車或其它被測物體等的位置，傳感器20可以被固定到這些物體上。此外，傳感器設(shè)備20本身還可以被用于指示集裝箱的密封已經(jīng)破裂。
當本發(fā)明被作為通信鏈接放射性材料探測系統(tǒng)200(圖7)被執(zhí)行時，放射性材料探測系統(tǒng)200還可以被用于執(zhí)行其它重要的和不重要的功能例如商業(yè)GPS定位、防止運輸單元和簡單物流信息輪詢(polling)的秘密打開。鏈接數(shù)據(jù)可以與載貨單信息數(shù)據(jù)庫比較以識別涉及目標運送的出貨方，因此即使在運送中提供快速調(diào)查并且解析合法貨物的目標標識。
圖4-5是描述集裝箱12從出發(fā)地到目的地的運輸路徑的流程圖。圖6是表述在集裝箱12運送的過程中管理轉(zhuǎn)移點的功能性圖。如所觀察到的一樣，在原始發(fā)貨人和終端用戶目的地之間，存在許多中間點，在這些中間點處，集裝箱12可能沿運送路線被損壞或損害。此外，具有集裝箱12的轉(zhuǎn)換船100在中間點處可以被用于簡單地掩蓋實際出發(fā)點或出發(fā)點港口S，將由于恐怖分子在該國家中活動而被認為是較高安全性威脅的國家的改變到被認為不是高安全性危險的國家。被信任的發(fā)貨人的主要弱點中的一個是他們可能被損壞，因此，通過合并來自多個附加源222和帶有貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)，探測這種危及安全的集裝箱的可能性被大大提高。
圖7示出了放射性材料探測系統(tǒng)200包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10和控制中心220。貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10包括多個放射性材料探測設(shè)備20和主單元/主模塊40。多個放射性材料探測設(shè)備20中的每個具有無線發(fā)射機26、用于探測在預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)的輻射的輻射傳感器24、用于將感測到的輻射發(fā)送到無線發(fā)射機26以發(fā)射的探測控制器30和與控制器30和無線發(fā)射機26中的一個電耦合并且用于提供識別數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)到通過無線發(fā)射機26發(fā)射的信息的識別標簽28。主單元/主模塊40具有用于接收來自多個放射性材料探測設(shè)備20的每個無線發(fā)射機26的無線發(fā)射的信息的接收機42、收發(fā)機48、與接收機42耦合并且用于發(fā)送通過收發(fā)機48從放射性材料探測設(shè)備20接收的信息的主控制器46?？刂浦行?20與主單元/主模塊的收發(fā)機48通信?？刂浦行?20用于從至少一個附加源222而不是主單元/主模塊40接收數(shù)據(jù)并且異步分析來自至少一個附加源222的數(shù)據(jù)和來自放射性材料探測設(shè)備20的信息以探測特定集裝箱12內(nèi)的放射性材料。收發(fā)機48通過使用一個和多個蜂窩系統(tǒng)、無線計算機網(wǎng)絡、紅外系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)和無線電通信系統(tǒng)與控制中心220通信。
優(yōu)選實施例還提供了一種利用放射性材料探測系統(tǒng)200探測多個集裝箱12內(nèi)的放射性材料的方法。放射性材料探測系統(tǒng)200包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10和控制中心220。貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)包括主單元/主模塊40和多個放射性材料探測設(shè)備20。每個放射性材料探測設(shè)備20具有發(fā)射機26、探測控制器30和用于探測預設(shè)或者規(guī)定時間段內(nèi)的輻射的輻射傳感器24?？刂浦行?20與主單元/主模塊40通信并且用于從至少一個附加源222而不是主單元/主模塊40接收數(shù)據(jù)。輻射在每個放射性材料探測設(shè)備20處被感測。感測到的信息從位于主單元/主模塊40處的每個放射性材料探測設(shè)備20在預設(shè)和規(guī)定的時間段內(nèi)被接收。主單元/主模塊40或者命令中心220調(diào)整背景或宇宙輻射以生成調(diào)整傳感器信息以便于異?；蛘卟徽?shù)據(jù)的識別，這些異?；蛘卟徽５臄?shù)據(jù)可能指示了核放射性材料的存在。命令中心220異步分析來自至少一個附加源222的數(shù)據(jù)和調(diào)整傳感器信息以識別多個集裝箱12中的異常，從而減少誤報、漏報和/或增加讀取敏感性。
優(yōu)選實施例還提供了利用放射性材料探測系統(tǒng)200探測多個集裝箱12內(nèi)的放射性材料的方法。多個放射性材料探測設(shè)備20被安裝到多個貨物集裝箱12上，整組探測設(shè)備20包括探測器陣列和貨物集裝箱位置。至少一個γ輻射和中子被整體感測和/或通過在每個放射性材料探測設(shè)備20處的在預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)的光譜分布被感測，并且代表測得輻射的信號被發(fā)射到與控制中心220進行感測數(shù)據(jù)通信的主單元/主模塊40。通過平均在接近每個放射性材料探測設(shè)備20處的多個放射性材料探測設(shè)備20感測的輻射，控制中心220計算放射性材料探測設(shè)備20整個陣列的每個輻射材料探測設(shè)備20處測得的輻射等級的平均值。多個放射性材料探測設(shè)備20的一組平均值形成多個放射性材料探測設(shè)備20和相應的貨物集裝箱12的背景輻射空間的計算估計的變化組(varying set)?？刂浦行?20把在每個放射性材料探測設(shè)備位置測得的輻射與在每個位置的背景輻射的計算估計值相比較以生成比較傳感器信息?？刂浦行?20然后異步分析來自至少一個附加源222的數(shù)據(jù)和比較傳感器信息以識別多個集裝箱12內(nèi)的異常，以減少誤報、減少漏報和/或增加敏感性讀取。
本發(fā)明提供每個集裝箱12的多個數(shù)據(jù)源222的分析因此為每個集裝箱12提供分級(rating)系統(tǒng)。對于目前的系統(tǒng)，存在對運送中的特定集裝箱的等級做改變的機會因此提供動態(tài)分級系統(tǒng)。每個可替換的數(shù)據(jù)源222可能是由于增加特定集裝箱12的等級，使得其服從更高的詳細檢查和采取其它行動的可能性。例如，對于特定集裝箱12的增加的等級可以引發(fā)變化的標準差參數(shù)(也就是，導致增加的敏感性的不同的σ(sigma))用于利用集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10監(jiān)測集裝箱12周圍的感測數(shù)據(jù)，集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10可以敏感化探測集裝箱12周圍的異常的能力。
附加的數(shù)據(jù)來源222包括主動集裝箱掃描系統(tǒng)、集裝箱載貨單、集裝箱重量、一個或多個尺寸的集裝箱中的轉(zhuǎn)動慣量、集裝箱運送歷史記錄、集裝箱源日志、集裝箱目的地日志、起發(fā)國日志、目的地國家日志和一些場地調(diào)查報告。其它附加源數(shù)據(jù)222包括關(guān)于發(fā)貨人、起源國家、運送路線、運送國家、運輸經(jīng)紀人、受托人、貨物所有者或者類似物的情報信息。
另一個可替換的源數(shù)據(jù)222還可以基于發(fā)貨人的歷史數(shù)據(jù)庫之上。如果存在發(fā)貨人正常方式之外的運貨，這些數(shù)據(jù)可以為特定集裝箱12設(shè)定更高的警示等級。因此，本發(fā)明預期標準發(fā)貨人輪廓以識別載運送方法、運送出發(fā)地、目的地、載貨單和類似的發(fā)貨人的概要。
然而，另一個可替換數(shù)據(jù)源222包括通過集裝箱門的損害探測在途中集裝箱被打開(例如，“電子密封”系統(tǒng))的證據(jù)。優(yōu)選地，在運送中損害探測還可以被遠程監(jiān)測，以便數(shù)據(jù)可以被與控制中心220中的其它數(shù)據(jù)合并并且可以執(zhí)行恰當?shù)牟僮鳎缭黾迂浳锛b箱監(jiān)測系統(tǒng)10的敏感性。
在途中或在運送中的異步數(shù)據(jù)分析明顯地使得其它步驟被潛在地執(zhí)行，例如增加集裝箱12的短時間的監(jiān)測的敏感性、管理發(fā)貨人的場地調(diào)查、進行可疑的或類似的集裝箱的物理檢查。關(guān)鍵是可以在可疑的集裝箱12到達目的地港口D之前能夠進行干預和采取行動。
把主動掃描數(shù)據(jù)與貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10組合使得來自主動掃描的數(shù)據(jù)更及時。主動掃描的圖像或者被人類操作者干預，或者可選地，數(shù)據(jù)被以電子圖像的形式存儲，利用圖像識別軟件解釋該電子圖像。在人工解釋的情況下，直到船100從觸發(fā)港口S離開后，結(jié)果才會被發(fā)送給控制中心220，但是優(yōu)選地在集裝箱12到達目的地港口D之前。可以在途中采取行動，而不是必須暫時地存儲集裝箱12。圖8是與單獨工作的主動掃描系統(tǒng)的檢查時間、分析和排隊相比較的描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例的整個異步分析圖。兩種方法均需要運送時間，但是通過合并控制中心220內(nèi)的數(shù)據(jù)，運送時間可以被用以分析主動掃描的數(shù)據(jù)并且可能地在運送中對貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)10采取行動。因此，本發(fā)明以相互協(xié)作和相互作用的方式支持主動和被動掃描系統(tǒng)因此可以采取更多及時的行動。
當在此被描述為把主動掃描技術(shù)與被動掃描技術(shù)合并時，可以認為被動掃描數(shù)據(jù)可以與被動掃描數(shù)據(jù)合并，主動掃描數(shù)據(jù)可以與主動數(shù)據(jù)合并，并且其與其它附加源數(shù)據(jù)的合并執(zhí)行本發(fā)明優(yōu)選實施例的異步分析。
從前述可以看到，本發(fā)明包括異步分析數(shù)據(jù)以探測密封的集裝箱內(nèi)的放射性材料的設(shè)備和方法，當集裝箱從一個地點到另一個地點被運送時密封的集裝箱位于船內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對上面描述的實施例做改動而不偏離本發(fā)明的概念。因此，可以理解，本發(fā)明不限于所公開的特定的實施例，但是本發(fā)明涵蓋了通過附加的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的原理和范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1.一種放射性材料探測系統(tǒng)(200)包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)，所述貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)包括具有無線發(fā)射機(26)的多個放射性材料探測設(shè)備(20)、用于在預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)探測輻射的輻射傳感器(24)、用于將感測輻射發(fā)送到用于發(fā)射的無線發(fā)射機(26)的探測控制器(30)，和與控制器(30)和發(fā)射機(26)中的一個電耦合并且為由無線發(fā)射機(26)發(fā)射的信息提供識別數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)的識別標簽(28)；以及具有接收機(42)的主單元/主模塊(40)，接收機(42)用于從多個放射性材料探測設(shè)備(20)的每個無線發(fā)射機(26)接收無線發(fā)射信息、收發(fā)機(48)和與接收機(42)耦合并且用于發(fā)送通過收發(fā)機(48)從放射性材料探測設(shè)備接收的信息的主控制器(46)；和與主單元/主模塊(40)的收發(fā)機(48)通信的控制中心(220)，所述控制中心(220)用于從至少一個附加源(222)而不是主單元/主模塊接收數(shù)據(jù)并且異步分析從至少一個附加源(222)接收到的數(shù)據(jù)和來自放射性材料探測設(shè)備(20)的信息以探測特定集裝箱(12)內(nèi)的放射性材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，多個輻射性探測設(shè)備(20)的第一子集被設(shè)置在第一集裝箱(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，多個放射性材料探測設(shè)備(20)的第二子集被設(shè)置在第二集裝箱(12)上，設(shè)置第一和第二集裝箱12，從而多個放射性材料探測設(shè)備(20)的第一子集能夠探測第二集裝箱(12)的至少一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，至少一個附加源(222)包括主動集裝箱掃描系統(tǒng)、集裝箱載貨單、集裝箱重量、一個或更多方向上的集裝箱轉(zhuǎn)動慣量、集裝箱運送歷史紀錄、集裝箱出發(fā)地日志、集裝箱目的地日志、起始日志的國家、目的地國家日志和場地調(diào)查報告中的一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，通過使用蜂窩系統(tǒng)、無線計算機網(wǎng)絡、紅外線系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)和無線電通信系統(tǒng)收發(fā)機(48)與控制中心(220)通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，多個放射性材料探測設(shè)備(20)的多個子集被設(shè)置在多個集裝箱(12)上，設(shè)有多個集裝箱(12)從而設(shè)置在鄰近的集裝箱(12)上的多個放射性材料探測設(shè)備(20)的子集能夠探測其它鄰近的或附近的集裝箱(12)的至少一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，多個放射性材料探測設(shè)備(20)中的至少兩個被設(shè)置在一個集裝箱(12)上，至少兩個放射性材料探測設(shè)備(20)以使集裝箱(12)內(nèi)的覆蓋最大化的方法被定位在集裝箱(12)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，至少一個附加源(222)包括關(guān)于發(fā)貨人、原國家、運送路線、運送國家、發(fā)貨經(jīng)紀人、受托者、貨物所有者、載貨單、發(fā)貨人歷史等情報信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述系統(tǒng)(200)還用于探測發(fā)射放射線的裂變性或核材料，所述系統(tǒng)(200)通過建立來自由多個放射性材料探測設(shè)備(20)感測的異常信息得出的背景輻射空間以識別多個放射性材料探測設(shè)備(20)中的異常。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，至少一個附加源(222)包括測量貨物集裝箱(12)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量的設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，發(fā)射機(26)還發(fā)射溫度數(shù)據(jù)、損害探測數(shù)據(jù)、氣味數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)和運動傳感器數(shù)據(jù)中的至少一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，還包括每個集裝箱的動態(tài)分級系統(tǒng)，該動態(tài)分級系統(tǒng)在運送其間在異步分析的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上被更新。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，缺少正確的輸出信號、損害探測或來自特定放射性材料探測設(shè)備的其它失敗指示了相關(guān)集裝箱(12)的問題狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求26所述的放射性材料探測系統(tǒng)(200)，其特征在于，放射性材料探測系統(tǒng)(200)利用由放射性材料探測設(shè)備(20)收集和發(fā)射的光譜數(shù)據(jù)以識別自然產(chǎn)生或人造的放射性同位素并且消除自然產(chǎn)生或人造的放射性同位素以區(qū)別自然產(chǎn)生或人造的放射性同位素和裂變性材料。
15.一種利用放射性材料探測系統(tǒng)(200)探測多個集裝箱(12)內(nèi)放射性材料的方法，放射性材料探測系統(tǒng)包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)和控制中心(220)，貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)包括多個放射性材料探測設(shè)備(20)和主單元/主模塊(40)，多個放射性材料探測設(shè)備(20)的每個具有無線發(fā)射機(26)、輻射傳感器(24)、探測控制器(30)和識別標簽(28)，主單元/主模塊(40)具有用于從每個無線發(fā)射機(26)接收無線發(fā)射的信息的接收機(42)、收發(fā)機(48)和主控制器(46)，控制中心(220)與主單元/主模塊的收發(fā)機(48)通信并且用于從至少一個附加源(222)而不是從主單元/主模塊(40)接收數(shù)據(jù)，所述方法包括(a)把多個放射性材料探測設(shè)備(20)安裝到多個集裝箱(12)上，探測設(shè)備的整個組包括探測器位置陣列；(b)使用主單元/主模塊(40)和多個放射性材料探測設(shè)備(20)以感測在每個放射性材料探測設(shè)備(20)處的γ射線和中子中的至少一個并且將最初感測的信號發(fā)射到主單元/主模塊(40)；(c)為多個基于最初感測的信號的集裝箱(12)建立背景輻射空間；(d)在主單元/主模塊(40)或控制中心(220)內(nèi)存儲背景輻射空間；(e)在預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)在每個放射性材料探測設(shè)備(20)處感測γ射線和中子中的至少一個并且發(fā)射當前感測到的信號到主單元/主模塊(40)；(f)為基于當前感測信號的多個集裝箱(12)建立當前輻射空間；(g)把由放射性材料探測設(shè)備(20)當前感測的當前輻射空間與由放射性材料探測設(shè)備(20)最初感測的背景輻射空間相比較；和(h)異步分析從至少一個附加源(222)接收的數(shù)據(jù)和已做比較的信息以便識別多個集裝箱(12)的異常，以減小誤報、減小漏報和/或增加敏感性讀取。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括(i)在每個放射性材料探測設(shè)備(20)處以總量和/或通過光譜分布感測至少一個γ輻射和中子并且將最初感測的信發(fā)射號到主單元/主模塊(40)；(j)在每個放射性材料探測設(shè)備(20)處的預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)，以總量和/或通過光譜分布感測至少一個γ輻射和中子并且將當前感測的信號發(fā)射到主單元/主模塊(40)；(k)計算最初感測的信號和當前感測的信號之間的差別，所述差別代表整個感測時間段內(nèi)放射性材料探測設(shè)備(20)的整個陣列內(nèi)每個放射性材料探測設(shè)備(20)處的輻射測量；(l)通過平均在臨近每個放射性材料探測設(shè)備(20)的多個放射性材料探測設(shè)備(20)處感測到輻射，計算整個放射性材料探測設(shè)備(20)陣列內(nèi)的每個放射性材料探測設(shè)備(20)處的平均測量所得輻射等級，多個放射性材料探測設(shè)備(20)的平均值組形成多個放射性材料探測設(shè)備(20)和相應的集裝箱的背景輻射空間；和(m)把在每個放射性材料探測設(shè)備位置測得的輻射與在每個位置處的背景輻射的計算估計相比較以識別多個集裝箱(12)的異常。
17.根據(jù)權(quán)利要去15所述的方法，其特征在于，異常的識別是基于平衡在期望的組合中誤報和漏報的發(fā)生。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括(h)在附加的后來的時間段內(nèi)重復步驟(c)-(h)以形成累積數(shù)據(jù)組，因此提高核材料的探測的敏感性。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括(h)利用由放射性材料探測設(shè)備(20)收集的核發(fā)射的光譜數(shù)據(jù)以識別自然產(chǎn)生的同位素并且相處自然產(chǎn)生的輻射同位素以區(qū)別自然產(chǎn)生的同位素和裂變數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，異常的識別是基于平衡在期望的組合中誤報和漏報的產(chǎn)生。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括(h)在附加的后來的時間段內(nèi)重復步驟(e)-(g)以形成累積數(shù)據(jù)，因此提高核材料探測的敏感性。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括(h)利用由放射性材料探測設(shè)備(20)收集和發(fā)射的光譜數(shù)據(jù)以識別自然產(chǎn)生同位素并且相處自然產(chǎn)生的輻射同位素以區(qū)別自然產(chǎn)生和裂變數(shù)據(jù)。
23.一種利用放射性材料探測系統(tǒng)(200)探測在多個集裝箱(12)內(nèi)的放射性材料的方法，輻射性探測系統(tǒng)(200)包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)和控制中心(220)，貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)包括主單元/主模塊(40)和多個放射性材料探測設(shè)備(20)，每個設(shè)備(20)具有發(fā)射機(26)、探測控制器(30)和用于探測在預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)的輻射傳感器(24)，控制中心(220)與主單元/主模塊(40)通信并且用于從至少一個附加源(222)而不是從主單元/主模塊(40)接收數(shù)據(jù)，所述方法包括(a)感測在每個放射性材料探測設(shè)備(20)處的輻射；(b)在預設(shè)的或規(guī)定的時間段內(nèi)在主單元/主模塊(40)處從每個放射性材料探測設(shè)備(20)接收感測的信息；(c)調(diào)整背景或宇宙輻射以生成已調(diào)整的傳感器信息并且便于指示核放射性材料存在的異?；虿徽?shù)據(jù)的識別；和(d)異步分析來自至少一個附加源(222)的數(shù)據(jù)和已調(diào)整的傳感器信息以便識別多個集裝箱(12)內(nèi)的異常，以減小誤報、減小漏報和/或增加敏感性讀取。
24.放射性材料探測系統(tǒng)(200)包括具有用于探測預設(shè)或規(guī)定時間段內(nèi)的輻射傳感器(24)和用于發(fā)送從輻射傳感器(24)接收的信息的收發(fā)機(26)的貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)；和與貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)的收發(fā)機(26)通信的控制中心(220)，控制中心(220)用于從至少一個附件源(222)而不是從貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(200)接收數(shù)據(jù)，并且在運送的過程中，異步分析從至少一個附加源(222)接收的數(shù)據(jù)和從輻射傳感器(24)接收的信息以探測貨物集裝箱(12)內(nèi)的放射性材料。
全文摘要
放射性材料探測系統(tǒng)(200)包括貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)和控制中心(220)。貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)具有用于探測在預定時間或設(shè)定時間內(nèi)的輻射的輻射傳感器(24)和用于發(fā)送從輻射傳感器(24)接收到的信息的收發(fā)機(26)?？刂浦行?220)與貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)的收發(fā)機通信?？刂浦行?220)用于在運送過程中，接收來自至少一個附加源(222)而不是來自貨物集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)(10)的數(shù)據(jù)，并且異步分析來自至少一個附加源(222)的數(shù)據(jù)和來自輻射傳感器(24)的信息，以探測集裝箱(12)內(nèi)的放射性材料。
文檔編號G01T1/20GK1973309SQ200580015742
公開日2007年5月30日 申請日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者小杰里·博安克 申請人:俄亥俄州昆塔爾公司