民航安檢生物特征識別系統(tǒng)的改進設計

陳豐偉

摘 要： 為了提高民航安檢的效率和智能性，進行民航安檢生物特征識別系統(tǒng)優(yōu)化設計，提出基于生物特征圖譜檢測的民航安檢生物特征識別方法。系統(tǒng)包括傳感器采集模塊、紅外探測模塊、檢波分析模塊和人機交互模塊。采用紅外探測和紫外線探測傳感器進行生物特征原始信息采集，對采集的生物特征在檢波分析模塊中進行波束集成和圖譜提取，得到機器能快速識別的生物特征信號，在人機交互模塊中實現(xiàn)民航安檢的檢測優(yōu)化。實驗測試結果表明，該系統(tǒng)進行民航安全的生物特征識別的抗干擾性較強、準確性較好、效率更高。

關鍵詞： 民航安檢； 生物特征識別； 紅外探測； 紫外線探測； 傳感器系統(tǒng)

中圖分類號： TN215?34； TN911 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）22?0101?03

Abstract： In order to improve the efficiency and intelligence of the civil aviation security check， the optimization design of the biometric feature identification system for civil aviation security check was carried out. The biometric feature identification method for civil aviation security check based on biometric feature map detection is proposed. The detection system includes the sensor acquisition module， infrared detection module， demodulation analysis module and human?computer interaction module. The infrared detection and ultraviolet detection sensors are used to acquire the original information of the biometric features. The beam integration and map extraction of the acquired biometric feature is performed in demodulation analysis module to get the biometric feature signal which can be recognized quickly. The signal detection optimization of the civil aviation security check is realized in the human?computer interaction module. The experimental results show that the system has strong anti?jamming performance， high detection accuracy and efficiency of biometric feature recognition in civil aviation security check.

Keywords： civil aviation security check； biologic feature identification； infrared detection； ultraviolet detection； sensor system

為了保障民航公共安全，在乘客辦理登記手續(xù)中需要進行一項嚴格的安全程序。民航安全是一項經常性的系統(tǒng)性工程，隨著客流量的不斷增大，對民航安全的時效性和準確性提出了更高的要求。為了提高民航安全的效率，大量的智能化設備投入到民航安全的運行中。常見的民航安檢方法主要有X光探測方法、CT檢測方法、金屬探測方法等[1]，并結合人工檢查，實現(xiàn)準確無誤的民航安全檢測。然而，上述方法只能對攜帶行李和身體上的金屬物質和易燃易爆物質進行檢查，對生物檢材的檢測還沒有更好的方法。為此，本文進行民航安檢的生物特征識別系統(tǒng)優(yōu)化設計，進行生物檢材的有效檢測，提高民航安檢的有效性和智能性。首先進行了系統(tǒng)的總體設計構架，然后進行民航安檢生物特征識別系統(tǒng)的功能模塊化設計，完成系統(tǒng)的硬件集成設計，最后進行系統(tǒng)調試分析，驗證系統(tǒng)的有效性。

1 系統(tǒng)總體構架與器件選擇

為了完成民航安檢生物特征識別系統(tǒng)優(yōu)化設計，首先進行總體構架分析描述。對生物檢材的識別主要采用的是光譜和圖像識別方法，結合二維或者三維圖譜重構進行生物特征識別和異常信息的辨識，分析生物特征的圖譜衰變，結合生物特征中的自由電子和正離子對進行圖譜檢測，采用生物傳感器進行原始信息采集。系統(tǒng)包括了傳感器采集模塊、紅外探測模塊、檢波分析模塊、功率放大模塊和人機交互模塊，傳感器進行生物信息采集的器件選擇為蓋革?彌勒計數(shù)管[2]。通過對生物特征中的信息技術，結合基因圖譜分析方法，利用生物特征中的伽馬射線與物質相互作用將產生次級電子，用一金屬圓筒在束縛電子直接電離，通過兩個端子與外電路相連。生物特征信息通過電阻[R]流向陽極，利用計數(shù)器中的電荷數(shù)與探測器陽極收集電子數(shù)進行信息對比與生物特征識別。用于民航安檢生物特征識別的蓋革?彌勒計數(shù)管及計數(shù)原理如圖1所示。

在民航安檢生物特征識別系統(tǒng)設計中，利用熒光物質的閃爍記錄生物特征輻射信息，最后形成電子束在陽極產生脈沖，采用紅外探測和紫外線探測傳感器進行生物特征原始信息采集[3]，并被伽馬能譜儀記錄處理。根據(jù)上述分析，得到本文設計的民航安檢生物特征識別系統(tǒng)的總體結構模型如圖2所示。endprint

根據(jù)上述設計原理分析，進行民航安檢生物特征識別系統(tǒng)的功能分析，本文設計的系統(tǒng)在進行生物特征信息采樣中能夠區(qū)分兩個順序入射粒子的信號特征，對生物特征信息采集的數(shù)據(jù)寬度為24 b，光電子在光電倍增管內的工作頻率為16 MHz。設計的生物特征識別系統(tǒng)的功能主要包括：

（1） 能譜儀記錄和生物特征信息測量；

（2） 光電倍增和前置放大；

（3） 多通道數(shù)據(jù)采樣和信息調制；

（4） 生物特征識別和異常信息報警。

系統(tǒng)的生物特征信息采集模塊主要由閃爍體、光導和光電倍增管三部分組成，生物信息采樣的次級電子能量為[0.001～6 MeV]。在輸出基陣的A/D端，熒光光子激發(fā)出光電子，可以產生3～6個二級電子，并通過A/D轉換電路進行信息聚焦放大輸出。系統(tǒng)由高壓電源經過波束集成器實現(xiàn)光電波束集成，并經過模擬信號預處理機激發(fā)出光電子進行生物特征信息調制[4]。

2 系統(tǒng)硬件設計

在對民航安檢生物特征識別系統(tǒng)的總體設計描述、功能器件選擇、系統(tǒng)設計原理以及指標分析的基礎上，進行系統(tǒng)的硬件模塊化設計，分別對各個功能模塊詳細設計描述如下：

（1） 傳感器采集模塊。傳感器采集模塊是整個系統(tǒng)進行生物特征信息采集的基礎單元，采用紅外探測和紫外線探測傳感器進行生物特征原始信息采集，傳感器采集的A/D設計采用高速A/D芯片AD9225，接口方式為串行接口，特征采樣的分辨率為12位，采用單3 V供電的內部時鐘振蕩器。通過有源晶振輸出生物安檢信息的采樣時鐘，有源晶振的最大倍頻數(shù)為64倍，在晶振的輸出端NC通過PCB接地，使得在進行生物特征識別中的輸出采樣信號盡可能地接近DSP的時鐘，得到傳感器采集模塊的設計電路如圖3所示。

（2） 紅外探測模塊。紅外探測模塊采用電容進行交流耦合，實現(xiàn)對民航安檢生物特征識別，用[V]代表耦合電容C前輸入的伽馬射線采集信號，信號直流分量在DC基線恢復器中進行信號集成，輸出安檢生物特征的負增益信號直流分量為：

[VDC=νARV]

采用肖特基二極管減小放電回路的時間誤差，提高對生物特征識別中紅外探測的時效性，在電路設計中，耦合電容[CC]設為10 nF，三極管集電極電壓為5 V。

（3） 檢波分析模塊。檢波模塊是整個民航安檢生物特征識別系統(tǒng)的核心模塊，實現(xiàn)對生物探測信息的檢波放大和輸出控制功能，對采集的生物特征在檢波分析模塊中進行波束集成和圖譜提取。通用 PCI 接口和CPLD編程芯片進行檢波設計[5]，在DSP中進行信息處理，采用多路復用 32 位和8位總線設備構建檢波模塊的交流放大電路，并將檢波信息輸入到功率放大模塊進行信息放大，得到一組容量為 256×16 b的片選信號，檢波電路設計如圖4所示。

（4） 人機交互模塊。人機交互模塊是實現(xiàn)民航安全的生物特征識別輸出人機交互功能，采用VXI總線接口設計實現(xiàn)人機交互模塊設計，選用PCI9054作為PCI芯片，在LOCAL總線與PCI總線模式中進行生物特征信息的DMA 傳輸和本地總線控制[6?7]，得到人機交互模塊的接口設計如圖5所示。

在人機交互模塊的輸出界面中，顯示采集的生物特征的波束集成和圖譜特征，結合信息處理單元和蓋革?彌勒計數(shù)管計數(shù)讀取數(shù)據(jù)，得到機器能快速識別的生物特征信號，實現(xiàn)生物特征識別。

3 實驗調試分析

為了測試本文設計系統(tǒng)的有效性，進行系統(tǒng)調試，系統(tǒng)調試的實際環(huán)境如圖6所示。

采用本文設計的系統(tǒng)進行民航安檢中的生物特征識別檢測分析，得到檢測圖譜如圖7所示。分析得知，采用本文方法進行民航安全生物特征識別，對異常特征點具有較明顯的波峰，檢測準確性較好。

4 結 語

本文提出基于生物特征圖譜檢測的民航安檢生物特征識別方法，系統(tǒng)包括了傳感器采集模塊、紅外探測模塊、檢波分析模塊和人機交互模塊。采用紅外探測和紫外線探測傳感器進行生物特征原始信息采集，對采集的生物特征在檢波分析模塊中進行波束集成和圖譜提取，得到機器能快速識別的生物特征信號，在人機交互模塊中實現(xiàn)民航安檢的檢測優(yōu)化。實驗結果表明，該系統(tǒng)進行民航安全的生物特征識別的抗干擾性較強、準確性較好、效率更高。

參考文獻

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