FR2534698A1 - Method of searching for and identifying a target placed beyond an opaque screen, and corresponding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de recherche et d'identification d'une cible placee au-delà d'un ecran opaque, et appareil correspondant,
L'invention concerne un procédé de recherche et d'iden- tification d'une cible placée au-delà d'un écran opaque, et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
Pour la détection d'objets interdits dans les bagages des passagers d'avion, par exemple, il est connu d'utiliser des appareils à rayons X qui révèlent sur un écran la forme des objets contenus dans les- bagages. Ces appareils sont tres lourds et ne peuvent être que fixes. En outre, s'ils permettent d'apprecier visuellement la forme des objets, surtout des objets métalliques, ils ne peuvent donner aucune indication sur la nature chimique des objets.Par ailleurs, l'examen des bagages ne peut être effectué qu'apres presentation-par leur titulaire.Method for finding and identifying a target placed beyond an opaque screen, and corresponding apparatus,
The invention relates to a method of searching for and identifying a target placed beyond an opaque screen, and to an apparatus for implementing this method.
For the detection of prohibited objects in the luggage of airplane passengers, for example, it is known to use X-ray devices which reveal on a screen the shape of the objects contained in the luggage. These devices are very heavy and can only be fixed. In addition, if they make it possible to visually assess the shape of objects, especially metallic objects, they cannot give any indication of the chemical nature of the objects. Furthermore, the examination of baggage can only be carried out after presentation -by their holder.
L'un des buts de l'invention est de proposer un appareil susceptible de détecter la présence, derriere un écran opaque tel qu'une paroi de valise ou une cloison par exemple, d'un corps chimique déterminé. Selon un autre but de l'invention, cet appareil doit assurer la représenstation du contour de la cible contenant ce corps chimique. One of the aims of the invention is to propose an apparatus capable of detecting the presence, behind an opaque screen such as a suitcase wall or a partition for example, of a determined chemical body. According to another object of the invention, this device must ensure the representation of the outline of the target containing this chemical body.
L'invention a pour objet un procéde de recherche et d'identification d'une cible placée au-delà d'un écran opaque, mettant en oeuvre un rayonnement électromagnétique, caractérise en ce que
- on utilise un émetteur et un récepteur de rayonne- ment électromagnétique travaillant dans la bande de 1MHz à 100Hz,
- on définit parmi les composants caractéristiques de la cible recherchée un atome ou une molécule ayant une fréquence d'absorption par résonance située dans cette bande,
- on procède à un balayage d'une zone de l'écran, en surface et en profondeur, et
- on détecte au cours de ce balayage l'absence d'écho correspondant à l'absorption du rayonnement par la cible
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- on visualise sur un cran videlle résultat de la détection afin d'y faire apparaître la forme de la cible;
- on commande le balayage de la zone par un micro- ordinateur qui contrôle l'écran vidéo.The subject of the invention is a method of searching for and identifying a target placed beyond an opaque screen, using electromagnetic radiation, characterized in that
- an emitter and a receiver of electromagnetic radiation working in the band from 1 MHz to 100 Hz are used,
- an atom or a molecule having a resonance absorption frequency located in this band is defined among the characteristic components of the target sought;
- a screen area, surface and deep, is scanned, and
- during this scanning, the absence of echo corresponding to the absorption of the radiation by the target is detected
According to other features of the invention
- the result of the detection is displayed on a blank screen in order to show the shape of the target;
- the area is scanned by a microcomputer which controls the video screen.
L'invention a également pour objet un appareil de recherche et d'identification d'une cible placée au-dela d'un ecran opaque, utilisant un rayonnement électromagnetique, caractérisé en ce qu'il comporte
- un émetteur et un récepteur de rayonnement électromagnétique travaillant dans la bande de 1MHz à 100GHz, munis chacun d'un aérien tres directif, les aeriens etant susceptibles de mouvements coordonnés pour assurer un balayage d'une zone de l'écran opaque,
- un circuit de traitement du signal de réception assurant la détection de l'absence d'écho en provenance de la cible, et
- un circuit de balayage commandant un écran vidéo.The invention also relates to an apparatus for searching and identifying a target placed beyond an opaque screen, using electromagnetic radiation, characterized in that it comprises
- a transmitter and a receiver of electromagnetic radiation working in the band from 1 MHz to 100 GHz, each provided with a very directive aerial, the aerials being capable of coordinated movements to ensure scanning of an area of the opaque screen,
a circuit for processing the reception signal ensuring the detection of the absence of echo from the target, and
- a scanning circuit controlling a video screen.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention ;
- un micro-ordinateur commande les mouvements des aériens, et corrélativement le circuit de balayage ;
- le micro-ordinateur commande l'émetteur et le récepteur pour assurer un balayage de la gamme de fréquences;
- l'émetteur et le récepteur assurent tous deux simultanement les fonctions d'émission et de réception en étant calés sur des fréquences différentes de façon à définir une fréquence intermediaire de mesure ;
- pour assurer le balayage de zone, des miroirs- métal- liques oscillants sont montés sur le trajet du rayonnement électromagnétique issu de l'émetteur, et sont commandes par le micro-ordinateur.According to other features of the invention;
- a microcomputer controls the movements of the aerials, and correspondingly the scanning circuit;
- the microcomputer controls the transmitter and the receiver to ensure scanning of the frequency range;
the transmitter and the receiver both simultaneously perform the transmission and reception functions by being calibrated on different frequencies so as to define an intermediate measurement frequency;
- to ensure area scanning, oscillating metal mirrors are mounted on the path of electromagnetic radiation from the transmitter, and are controlled by the microcomputer.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui suit faite avec référence au dessin annexe sur lequel on peut voir
Figure 1 un -schéma symbolique simplifié d'un mode de réalisation d'un appareil de recherche et d'identification selon l'invention ;
Figure 2 un schéma symbolique expliquant le fonctionnement de l'appareil de la figure 1, les angles d'incidence ayant été exagérément agrandis pour la clarté de l'exposé. Other characteristics of the invention will emerge from the description which follows, made with reference to the accompanying drawing in which we can see
Figure 1 - a simplified symbolic diagram of an embodiment of a search and identification apparatus according to the invention;
Figure 2 a symbolic diagram explaining the operation of the device of Figure 1, the angles of incidence have been exaggeratedly enlarged for the sake of clarity.
En se reportant au dessin, on voit que l'appareil selon l'invention comporte essentiellement une alimentation 1 pour le circuit émetteur 2 et le circuit récepteur 3 de l'appareil, L'émetteur est couplé à un aérien 4, et le récepteur à' un aérien 5. Ces aériens sont par exemple des cavités résonnantes ou des antennes de type cornet, en .raison de la gamme des fréquences utilises qui est comprise entre environ 1MHz et environ 100 GHz. Referring to the drawing, it can be seen that the apparatus according to the invention essentially comprises a supply 1 for the transmitter circuit 2 and the receiver circuit 3 of the apparatus, the transmitter is coupled to an aerial 4, and the receiver to 'an aerial 5. These aerials are for example resonant cavities or horn-type antennas, due to the range of frequencies used which is between approximately 1 MHz and approximately 100 GHz.
Le récepteur 3 est relié à un circuit 6 de traitement des signaux reçus qui alimente un circuit 7 de balayage. The receiver 3 is connected to a circuit 6 for processing the received signals which supplies a scanning circuit 7.
Ce circuit 7 de balayage alimente un écran vidéo 8 pour la visualisation immédiate du résultat, et une mémoire 9 d'enregistrement,par exemple, pour la visualisation différée.This scanning circuit 7 supplies a video screen 8 for immediate viewing of the result, and a recording memory 9, for example, for delayed viewing.
Avantageusement, les aérie-ns 4 et 5 sont montés sur une platine 10 et soumis à des mouvements, coordonnés par tout moyen approprié, pour assurer un balayage de la zone à interroger-le cas échéant, On peut par exemple prévoir un balayage en 20 lignes environ, chaque ligne étant par exemple décomposée en 20 points. Dans un tel cas, il est-avantageux- de commander simultanément les mouvements des aeriens 4, 5 et le circuit de balayage d'image 7 au moyen d'un micro-ordinateur 11. La commande des mouvements est assurée par la ligne symbolisée en 12 (les organes électriques et mécaniques imposant les mouvements aux aériens 4 et 5 étant de type classique ne sont pas représentés) et la commande du circuit de balayage 7 est assurée par la ligne symbolisée en 13. Advantageously, the air lines 4 and 5 are mounted on a plate 10 and subjected to movements, coordinated by any appropriate means, to ensure a scanning of the zone to be interrogated-if necessary, We can for example provide a scanning in 20 lines approximately, each line being for example broken down into 20 points. In such a case, it is advantageous to simultaneously control the movements of the aerials 4, 5 and the image scanning circuit 7 by means of a microcomputer 11. The control of the movements is ensured by the line symbolized in 12 (the electrical and mechanical members imposing the movements on the aerials 4 and 5 being of the conventional type are not shown) and the control of the scanning circuit 7 is ensured by the line symbolized at 13.
Dans le cadre d'une application de l'appareil imposant une variation de frequence de l'émetteur 2 et du récepteur 3, il est souhaitable de commander les variations de fréquence de travail, par exemple par balayage de la gamme de fréquences, au moyen du même microordinateur 11, la commande étant transmise par la ligne symbolisée en 14. In the context of an application of the apparatus imposing a frequency variation of the transmitter 2 and the receiver 3, it is desirable to control the variations in working frequency, for example by scanning the frequency range, by means of from the same microcomputer 11, the command being transmitted by the line symbolized at 14.
Le fonctionnement de l'appareil s'analyse de la manie- re suivante (figure 2) : l'émetteur 2 engendre une onde électromagnétique dont la frequence est comprise dans la gamme des 1MHz à 100 GHz. Cette onde est rayonnee par l'aérien 4 suivant une direction bien définie .15, Elle renco-ntre un premier obstacle diélectrique 16 tel qu'un mur par exemple, qu'elle franchit, mais une partie du rayonnement émis est réfléchie par l'obstacle suivant la direction 17. Ce rayonnement réfléchi est capté par l'aérien 5 du récepteur et le circuit de réception perçoit donc un écho. The operation of the device is analyzed in the following way (FIG. 2): the transmitter 2 generates an electromagnetic wave whose frequency lies in the range from 1 MHz to 100 GHz. This wave is radiated by the aerial 4 in a well-defined direction .15, It encounters a first dielectric obstacle 16 such as a wall for example, which it crosses, but part of the radiation emitted is reflected by the obstacle in the direction 17. This reflected radiation is picked up by the aerial 5 of the receiver and the reception circuit therefore perceives an echo.
De même, le rayonnement émis, qui a franchi le premier obstacle 16, rencontre un deuxieme obstacle 18 et une partie du rayonnement est réfléchie selon 19 vers l'aérien 5 du récepteur qui perçoit également un écho. Similarly, the emitted radiation, which has crossed the first obstacle 16, encounters a second obstacle 18 and part of the radiation is reflected along 19 towards the aerial 5 of the receiver which also perceives an echo.
Après le deuxième obstacle 18, le rayonnement emis rencontre une cible 20 qui comporte des atomes ou des molecules ayant une fréquence d'absorption par résonance, égale à la fréquence de l'onde émise. Dans ce cas, il n'y a plus de signal renvoyé en écho vers le récepteur. Le circuit de traitement de signal 6 assure la détection de l'absence d'echo et commande la visualisation d'un point sur 1 'écran vidéo 8. After the second obstacle 18, the emitted radiation meets a target 20 which comprises atoms or molecules having a resonance absorption frequency, equal to the frequency of the emitted wave. In this case, there is no longer any signal echoed back to the receiver. The signal processing circuit 6 detects the absence of echo and controls the display of a point on the video screen 8.
Au cours du balayage de la zone observée, on peut ainsi déterminer une représentation de la cible sur l'écran vidéo 8. During the scanning of the observed area, it is thus possible to determine a representation of the target on the video screen 8.
L'appareil selon l'invention doit remplir un certain nombre de conditions. 11 doit engendrer une onde électro- magnétique capable de traverser un écran diélectrique, tout en renvoyant un écho vers le récepteur. Cette onde doit avoir une frequence élevée pour avoir une directivite acceptabie, et cette fréquence doit correspondre à une fréquence caractéristique d'absorption par résonance d'un corps chimique de la cible recherchée. The apparatus according to the invention must fulfill a certain number of conditions. It must generate an electromagnetic wave capable of passing through a dielectric screen, while returning an echo to the receiver. This wave must have a high frequency to have an acceptable directionality, and this frequency must correspond to a characteristic frequency of absorption by resonance of a chemical body of the target sought.
Au-delà de 1'écran, la portée de l'appareil est de l'ordre d'une dizaine de mètres, et il émet une puissance électromagnétique non nuisible pour le corps humain. Beyond the screen, the range of the device is of the order of ten meters, and it emits electromagnetic power which is not harmful to the human body.
Les applications d cet appareil sont assez nombreuses et on peut retenir notamment celles qui sont en relation avec la sécurité. The applications of this device are quite numerous and we can retain in particular those which are related to security.
Tout d'abord, en cas de séisme par exemple, on peut rechercher les victimes emmurées Le corps humain comportant une forte proportion d'eau, dont la fréquence d'absorption par résonance est .1OCHz, on peut caler ltémetteur sur cette fréquence et on voit sur l'écran vidéo 8 la silhouette des victimes, ce qui permet leur localisation précise avant le commencement des travaux de déblaiement : il en résulte un gain de temps précieux. flans le cas où la zone est imprégnée d'eau, on peut prendre comme fréquence d'absorption par résonance celle du potassium des globules rouges (3,75 MHz ou 471 MHz), celle du calcium des os (5,4 MHz), ou celle de l'adrénaline (133,8 MHz). Ce cas est celui de la recherche des victimes d'avalanches par exemple.On peut de cette manière rechercher des personnes égarées ou disparues sans qu'elles aient elles-m8mes à porter un équipement émetteur ou un appareil particulier de signalisation. First of all, in the event of an earthquake, for example, one can search for the walled-in victims. The human body comprising a high proportion of water, the absorption frequency of which by resonance is .OCHz, one can calibrate the transmitter on this frequency and sees on the video screen 8 the silhouette of the victims, which allows their precise location before the start of the excavation work: this results in a saving of precious time. In the case where the zone is impregnated with water, we can take as absorption frequency by resonance that of potassium from red blood cells (3.75 MHz or 471 MHz), that of calcium from bones (5.4 MHz), or that of adrenaline (133.8 MHz). This is the case, for example, of searching for avalanche victims. In this way, it is possible to search for lost or missing persons without them having to wear transmitter equipment or a special signaling device.
Si l'on ne peut utiliser la fréquence d'absorption par résonance d'un constituant du corps humain, pour des raisons dues à l'environnement par exemple, on peut munir les personnes qui devront éventuellement être recherchées, d'une pastille d'un corps chimique particulier, placée par exemple dans un vêtement ou une chaussure. If one cannot use the frequency of absorption by resonance of a constituent of the human body, for reasons due to the environment for example, one can equip the people who will possibly have to be sought, with a tablet of a particular chemical body, placed for example in a garment or a shoe.
En utilisant la fréquence d'absorption par résonance d'un corps chimique inclus dans un badge d'identification de.personne, ou dans une marque portée par un article vendu en magasin, on peut assurer respectivement un contrôle d'accès dans certains locaux, ou un contrôle de sortie après paiement. By using the absorption frequency by resonance of a chemical body included in a person's identification badge, or in a brand worn by an item sold in stores, we can respectively ensure access control in certain premises, or an exit check after payment.
On peut utiliser l'appareil pour exercer une surveillance non destructive d'un processus chimique, en identifiant à distance un composé sans la nécessité de prélever un echantillon. On peut contrôler ainsi la disparition d'un composé, ou son apparition, dans un processus de transformation, en industrie agro-alimentaire, par exemple. The device can be used for non-destructive monitoring of a chemical process, remotely identifying a compound without the need to take a sample. We can thus control the disappearance of a compound, or its appearance, in a transformation process, in the food industry, for example.
On peut également surveiller en continu et sans- prélèvement d'échantillons, une chaîne de préparation de produits alimentaires, conditionnés ou non, en cherchant à détecter la présence de produits toxiques ou dangereux tels que le mercure (5,27 MHz et 14,3 MHz), le plomb (16,75 MHz), ou l'arsenic (13,72 MHz) par exemple. We can also continuously monitor, without sampling, a food preparation chain, whether or not conditioned, by seeking to detect the presence of toxic or dangerous products such as mercury (5.27 MHz and 14.3 MHz), lead (16.75 MHz), or arsenic (13.75 MHz) for example.
Par ailleurs, on peut chercher à identifier un corps chimique contenu dans une valise ou un sac, sans l'accord du voyageur. Dans ce cas, il est préférable, si l'on n'a pas déjà déterminé le corps en question, de procéder par balayage de la gamme de frequences, de façon à identifier un ou plusieurs corps. On peut ainsi detecter la présence d'explosifs ou de stupéfiants, par exemple au cours d'un examen très discret réalisé à l'aide d'un appareil portatif de faible encombrement. In addition, one can seek to identify a chemical body contained in a suitcase or a bag, without the agreement of the traveler. In this case, it is preferable, if the body in question has not already been determined, to proceed by scanning the frequency range, so as to identify one or more bodies. We can thus detect the presence of explosives or narcotics, for example during a very discreet examination carried out using a portable device of small size.
Dans la présente description, on appelle ecran la première surface rencontre par le rayonnement émis par l'appareil. De ce fait si l'obstacle devant l'appareil est un mur par exemple, l'écran est constitué par la face avant de ce mur et la cible peut être située à n'importe quel endroit audelà de cette face du mur, y compris dans l'épaisseur du mur. In the present description, the first surface encountered by the radiation emitted by the device is called a screen. Therefore if the obstacle in front of the device is a wall for example, the screen is constituted by the front face of this wall and the target can be located at any place beyond this face of the wall, including in the thickness of the wall.
L'écran peut être constitué par exemple par l'enveloppe d'un tube dans lequel circule le sang d'un patient en cours d'opération ou de traitement. L'appareil peut alors permettre d'assurer une surveillance médicale. The screen can be constituted for example by the envelope of a tube in which the blood of a patient circulates during operation or treatment. The device can then provide medical surveillance.
Il faut remarquer que l'émetteur, et le récepteur sont tous les deux du même côté de l'écran et à proximité immédiate l'un de l'autre, l'appareil étant dans son ensemble, portatif. It should be noted that the transmitter and the receiver are both on the same side of the screen and in close proximity to each other, the device as a whole, portable.
Afin de faciliter l'emploi de l'appareil, on peut faire fonctionner l'émetteur et le récepteur à des fréquences voisines, par exemple 10 CHz et 10,4 GHz. Chacun des deux (émetteur et récepteur) assure alors la fonction d'emis- sion et la fonction de reception en automélange, en utilisant la fréquence intermédiaire (0,4 GHz) résultant de la différence des fréquences. Cette disposition est parfaitement réalisa- ble grâce aux diodes à'effet Gunn par exemple. In order to facilitate the use of the device, the transmitter and the receiver can be operated at neighboring frequencies, for example 10 CHz and 10.4 GHz. Each of the two (transmitter and receiver) then performs the transmission function and the reception function in auto-mixing, using the intermediate frequency (0.4 GHz) resulting from the difference in frequencies. This arrangement is perfectly achievable thanks to the Gunn diodes for example.
Il faut remarquer que l'examen d'une zone d'un écran opaque implique un balayage en surface et en profondeur. Note that examining an area of an opaque screen involves scanning the surface and in depth.
Au-delà de l'écran, en effet, il faut assurer l'examen de plusieurs plans parallèles, situés à des distances de plus en plus grandes de l'appareil. Pour chacun de ces plans en profondeur, il faut réaliser un balayage de la zone observée. Ce balayage se fait par lignes, chaque ligne étant assimilée à une suite de points, pour la représentation sur l'écran vidéo. Beyond the screen, in fact, it is necessary to ensure the examination of several parallel planes, located at increasingly greater distances from the device. For each of these depth plans, it is necessary to carry out a scan of the observed area. This scanning is done by lines, each line being assimilated to a series of points, for the representation on the video screen.
Ces différents balayages peuvent être réalisés par déplacement des aériens sous commande d'un micro-ordinateur de préférence.These different scans can be carried out by moving the aerials under the control of a microcomputer preferably.
On peut également les assurer à l'aide d'un jeu de deux miroirs métalliques placés sur le chemin du rayonnement émis.They can also be secured using a set of two metal mirrors placed on the path of the emitted radiation.
L'un de ces miroirs est monté oscillant sur un axe horizontal, il sert à assurer le balayage de la zone dans le sens vertical.One of these mirrors is mounted oscillating on a horizontal axis, it serves to ensure the scanning of the area in the vertical direction.
L'autre miroir est monté oscillant sur un axe vertical et il sert à assurer le balayage de la zone dans le sens horizontal.The other mirror is mounted oscillating on a vertical axis and it serves to ensure the scanning of the area in the horizontal direction.
L'orientation réciproque des deux aériens assure le balayage en profondeur au-delà de l'écran. The reciprocal orientation of the two aerials ensures deep scanning beyond the screen.
Pour la surveillance d'un volume, par exemple d'une salle, à partir d'une niche fermée et non visible de la salle elle-même, on peut 'prévoir d'imposer à l'ensemble de la platine supportant les aériens des mouvements-permettant de balayer en plusieurs phases tout le volume à surveiller. L'alimentation de l'appareil pouvant être autonome, la surveillance est à l'abri des pannes de secteur ou- des coupures volontaires. For monitoring a volume, for example of a room, from a closed niche not visible from the room itself, provision can be made to impose on the whole of the plate supporting the aerials movements - allowing the volume to be monitored to be scanned in several phases. As the power supply to the device can be autonomous, monitoring is protected from power outages or voluntary shutdowns.
L'appareil selon.l'invention utilise l'absence d'écho comme moyen de détection de la présence d'un corps caractéristique. De ce fait, on peut placer les aériens de l'é- metteur et du récepteur très près l'un de l'autre, et tous les deux du même côté de l'écran au-delà duquel se trouve le corps recherché. L'appareil étant dans son ensemble, portatif, cette disposition permet une facilité d'approche très avantageuse. The apparatus according to the invention uses the absence of echo as a means of detecting the presence of a characteristic body. As a result, the aerials of the emitter and the receiver can be placed very close to each other, and both on the same side of the screen beyond which the wanted body is located. The device being as a whole, portable, this arrangement allows a very advantageous approach facility.
-On peut cependant avoir intërêt à écarter l'un de l'autre l'émetteur et le récepteur, de façon à donner à l'appareil un champ de surveillance plus large en augmentant sa portée. Le cas se présente dans le cas d'une analyse d'atmosphère, dans un local vaste ou même en extérieur. -We may, however, have an interest in keeping the transmitter and the receiver away from each other, so as to give the device a wider surveillance field by increasing its range. The case arises in the case of an atmosphere analysis, in a large room or even outdoors.
Il faut remarquer que l'appareil selon lS'inven- tion ne peut donner d'indications que relativement à une cible placée derrière un écran qui fournit un écho : s'il n'y a aucun écho, l'appareil ne peut donner aucune indication. It should be noted that the apparatus according to the invention can give indications only with respect to a target placed behind a screen which provides an echo: if there is no echo, the apparatus cannot give any indication.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8217270A FR2534698A1 (en) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | Method of searching for and identifying a target placed beyond an opaque screen, and corresponding apparatus |
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FR2534698A1 true FR2534698A1 (en) | 1984-04-20 |
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ID=9278296
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FR8217270A Withdrawn FR2534698A1 (en) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | Method of searching for and identifying a target placed beyond an opaque screen, and corresponding apparatus |
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