构筑更加安全高效的安检体系，是机场安检行业的持续追求。毫米波安检技术的快速更新和相关安检仪产品的不断迭代，近年来为该行业提供了的新应用亮点。毫米波安检仪对非金属材料的探测能力受到广泛好评，对人体的安全性、非接触性的测量过程、和直观的性能参数，也受到用户的积极反响。
世界各国/区域的民航局积极推出相应的认证标准和许可证，例如欧洲民航会议ECAC的 版本1和2，美国交通运输安全局TSA的认证，以及我国民航局的民航安检设备许可证制度。
经过几年的进化，新一代毫米波人体安检的方向已经更加明朗。早期有些产品用少量的射频单元，机械方式移动扫描。新一代产品则使用固定方式进行测试。得益于工艺进步和计算机运算的飞速发展，仪器内也大量引入新的信号处理技术，例如人工智能算法等。这些方向保证了系统更加稳定，识别能力更强。
近一两年，新仪器的普及进入了快速发展期，世界多个主要城市机场陆续大量启用了新一代毫米波人体安检仪，包括美国、英国、德国、法国、澳大利亚机场等，中国从今年启动并估计在未来几年里会大量启用毫米波人体安检仪。此外，一些重点场所也开始布置毫米波人体安检仪，如大使馆、政府机关、大型会场和体育场馆等。
在前两代产品获得巨大成功的基础上，罗德与施瓦茨推出的R&S®QPS201快速人体安检仪，进一步优化了硬件设计、检测算法、处理时间、安检通道设计等等多种要素，提升了安检仪的精度、效率、可靠性，契合全球各地机场的多样化需求。目前已经通过上述三大机构的认证许可，并在各大机场大量投入使用，以其高扫描速度，高分辨率和高检出率广受客户的好评。
高精度、对人安全的检测方案选择
毫米波检测技术主要检查物体对毫米波频段电磁波的反射，而非低频的电磁感应。因此对物体的材质并无要求，而对其形状特征十分敏感。相较于通过式金属探测安检门，R&S®QPS201极大地扩展了检查物品范围。可以检出多种物品，包括陶瓷、玻璃、塑料、液体、颗粒等非金属。
人体携带的物品尺寸一般从几厘米级到几毫米，因此安检仪首选毫米波频段。70~80GHz频段的电磁波信号，其波长较短，仅有3.8mm，信号的分辨率可以接近2~3mm，适合于测量人体表面携带的微小颗粒物。同时，毫米波对毛发具有一定的穿透能力，不至于对受检人员的衣物造成大量虚警，减轻了安检人员的工作负担。相较而言，低频段的毫米波探测设备虽然更容易实现，但其分辨率随着频率降低和波长增加而变差，例如38GHz的信号只能探测4~5mm的物体，虽然经济，但不适用于最高标准的安检工作。
该频段的电磁波对人体无害，相较于X光，毫米波的电磁辐射是非电离辐射；相较于低频的设备，毫米波辐射的探测深度仅到人体表皮，不会到达真皮以下。类似技术目前已经广泛应用于人体、医学检测、场地监测和汽车雷达，因此QPS系列选择使用70-80GHz频段。
信号功率方面，R&S®QPS201的发射功率强度不到手机的千分之一，每次扫描只需几十毫秒。完全符合世界各国的电磁环境标准。
图 1 R&S®QPS201毫米波快速人体安检仪
精准检测、隐私保护、高效检查、高可靠性
仪器对于可用性的需求是，在人流量大的公共场所，能够高效、准确地检出携带的物体，区别于人体特征，从而标识出违禁物品。并将之标识在人形示意图上，在保护乘客隐私的同时，便于安检员根据部位提示进行检查。
在这方面，罗德与施瓦茨充分发挥业界领先的技术实力，为R&S®QPS201设计了两面固态矩阵面板，内含数千个收发天线，构成一套高精度的双面测量系统。测量过程中，每个天线仅工作一瞬间，仪器在几十毫秒内完成全部的信号探测工作。由于R&S®QPS201的天线数量和规模远超业界同类产品，可以获得更高信噪比的信号，利于后续程序计算识别可疑物。
图 2 毫米波收发矩阵示意图
在信号处理和可疑物识别方面，R&S®QPS201使用业界领先的数据处理加速器，将海量的信号数据加速处理，使得仪器对信号具有极高的合成运算速度。物体检测算法则使用了业界领先的AI人工智能技术，经过大量的训练实验，使得AI算法对体表物品的特征识别达到了很高的准确度。针对国内的安检标准，R&S®QPS201特别提供了专用于中国国内的算法模型，适应国内市场需求。
面对高峰期人流的繁重工作压力，仪器需要在电路和机械两方面尽可能达到高效率。R&S®QPS201除了引入处理单元，也采用了固态结构设计。以大量的收发单元取代传统的转动悬臂，使用物料成本取代了机械转动过程的时间成本。这样做的结果是，仪器的信号扫描时间优化到仅有64毫秒；获取完整的测量结果小于2秒钟。从而大大提高吞吐量，减少旅客的等待时间。
基于对乘客个人隐私的尊重，检查结果在屏幕上仅以示意光标的形式，提示在人偶图的相应肢体位置，不会暴露在公众场合。
图 3 检测结果示例
全固态面板的设计方案，在系统工况和稳定性上具备了无可比拟的优势。从实际结果来看，由于每天都要进行数千次测量，R&S®QPS201的效率与可靠性结合，对用户反而更加高效、经济。而上述模块数量上的优点，需要强大的技术和生产实力来支撑。R&S的工厂具有一整套高精度的自动化流水线，批量生产仪器所需的毫米波模块，实现大量模块产品的参数高度一致，无需反复调试，使得仪器走出实验室，成为直接面向大众的量产产品。同时也为后续服务体系提供了坚实的保障。
优化安检通道的排布方式
罗德与施瓦茨不仅是一家仪器厂商，同时也是一家经验丰富的设备厂商。在QPS系列的设计方案中，除了潜心提高技术参数之外，经过几次产品迭代后，充分吸收安检行业客户的意见和建议，对于安检通道的设计配合与效率安排也优化得十分到位。
四倍高效的仪器利用率：一套R&S®QPS201自带一台立式触屏显示器，此外最多可以选配4个额外的终端。这些终端放置在后续的手检区域，为手检人员按提示检查乘客相应部位。安检人员可以快速检查通过乘客，根据乘客的性别和后台的空闲状态，分派给后续的不同的手检人员，最后收到检查完成的反馈。
图 4 QPS配合2台终端工作的场景
新一代的仪器大幅减小了占地面积，R&S®QPS201对通道宽度的要求，由上一代的2.5米缩减到1.75米。重要的是，仪器的外侧无需保留避让空间，仅需几厘米的换气空间。当R&S®QPS201并列放置时，间距可以很窄。安检人员可以紧贴仪器布置隔离栅栏，无需保持距离，避免了乘客漏检的可能。在人员密集的机场航站楼，也可以并排相邻放置仪器。
图 5 放置空间示意
安检通道内应保证机场安检人员的视野良好通透，便于维持秩序。R&S®QPS的两块面板侧立于安检通道两侧，从入口看过去没有遮挡，便于安检员巡视场地。由于R&S®QPS201的检查效率远高于其他设备，而且机场乘客的行李较多。用户也可以考虑将两条安检队列中的人体安检仪器合并，在通道中间合用一套R&S®QPS201，行李安检机放置在通道两侧。这样的设计除了可以高效利用仪器之外，进一步增大了安检区的巡查视野。
图 6 安检员视野
对乘客姿势的要求，R&S®QPS201仅需受检乘客步入仪器，站立在地板上，双脚与肩同宽，略微抬起双臂，而无需举起双臂。仪器正面的人形图案直观提示站立姿态，安检人员无需反复纠正站姿。排队的乘客可以看到检查过程，学习站姿。此外，乘客可能有多种特殊情况，例如老年乘客行动不便，或者有残疾状况。而不用举手这一点，得益于仪器的高分辨率探测能力，对于动作不便的乘客非常友好。残疾人士乘坐的轮椅，可以经过仪器通道直达手检区，无需另设通道。开放式设计也让乘客以放松的心态接受安检，避免幽闭恐惧等情形的发生。
图 7 用作紧急通道和轮椅通过
根据民用机场设计的消防标准，人员密集区的走道宽度应当大于1米。实际民用建筑的走道宽度一般大于1.5米。R&S®QPS201的内部走道宽度为1.5米，检查过程无需关门，不妨碍通行。因此符合上述要求。紧急避难通道功能：在紧急状态时，R&S®QPS201内部较宽的通道可以成为避难通道，允许乘客快速通过。
由上述数据和分析可以看出，在将近2米宽的合并安检通道内，R&S®QPS201的实际占地宽度仅有30~40厘米宽。其余空间都留给了安检员和乘客，包括良好的通过性和视野。这也是R&S®QPS201能够在多个机场获得成功的因素之一。
系统集成与运维
R&S®QPS201支持网络总线集成接口，可以及时将工作状态与统计数据上报，且具备专有的管理软件系统。由于没有运动部件，仪器无需日常校准。仅在现场维修后需要校准，时间40分钟左右。整个过程完全自动化，无需特殊仪器，经过专门培训的人员可操作。
最后，在售后服务体系，罗德与施瓦茨在全国多个主要城市均有服务机构。罗德与施瓦茨建立了一套完善的快速响应机制，能做到对全球产品的快速响应和高效解决。
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