基于量子电场测量实现周界安全的方法技术

本发明专利技术在安全攸关场所附近设置静态磁场，靠近磁场区域的入侵者所携带的金属物品在移动时会切割磁感线产生感生电场，入侵者携带的电子设备自身也会产生电场，通过里德堡原子天线等量子电场测量设备对感生电场和电子设备内生电场进行测量分析，即可完成对入侵事件的有效甄别。上述“电场标签”吸纳了量子电场测量设备的精度和灵敏度优势，兼具电场监控难以规避的优势，且能与其它传感器共同使用，为周界安全系统能力升级提供解决方案。安全系统能力升级提供解决方案。安全系统能力升级提供解决方案。

【技术实现步骤摘要】
基于量子电场测量实现周界安全的方法


[0001]本专利技术属于量子精密测量、传感与安全防护技术的交叉学科，具体是指一种在安全攸关场所附近安设静态磁场设备，通过量子电场测量设备测量电场的微弱变化、对携带金属物品或携带通信设备的入侵者进行周界安全防护的方法。

技术介绍

[0002]周界安全系统是指通过传感器感知振动、声音、温度、光照等物理量变化，对安全攸关场所进行入侵监测和特征识别的物理防护系统，在银行金库、档案室、文物陈列室、保险柜等场所具有广泛的应用价值，同时也在国境线、大坝的防护中发挥重要作用。衡量周界安全系统性能主要从三个方面，一是灵敏度，即能否敏锐地感知入侵者的存在；二是精度，即能够以较高准确率、较低虚警率有效识别入侵者并对其入侵行为进行特征分析；三是隐蔽性，即入侵者是不是具备行之有效的规避手段躲开周界安全系统的严密监控。周界安全系统性能主要取决于传感器，具备较高灵敏度、较高精度、且所探测的物理量变化无法消除的传感器将会大幅提升周界安全系统性能。
[0003]传统的周界安全系统主要使用声学传感器、光学传感器和振动传感器，入侵者可以通过消音措施、视觉欺骗、防红外作业和静息作业等方式消除入侵行为产生的声学信号、光学信号和振动信号。另一方面，入侵事件发生时，入侵者往往会携带一些金属物品以及电子设备，通过探测金属物品在切割磁感线时产生的感生电场、以及电子设备在运行过程中产生的电场信号，可以实现入侵事件的高效甄别，为周界安全系统提供全新的探测手段。

技术实现思路

[0004]针对上述缺陷，本专利技术要解决的技术问题是如何在安全攸关场所附近设置静磁场组成的“磁场围栏”，通过里德堡原子天线等量子电场测量装置实施监控电场强度，对入侵者携带金属物品进入监控区域因切割磁感线产生的感生电场、以及入侵者携带电子设备内生电场进行精密测量和模式识别，实现基于量子电场测量的高精度周界安全防护功能。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于量子电场测量实现周界安全的方法，在目标场所周围架设恒定磁体，使静磁场能够覆盖目标区域，形成磁场防范区；通过量子电场测量装置实时监控电场强度，并对监测结果进行频域信号分析，识别其中的缓变量和突变量；当有金属物体穿过磁场防范区时，金属物理会切割磁感线并产生感生电场，当有电子设备穿过磁场防范区时，电子设备内部产生内生电场，所述量子电场测量装置接收到异常电场信号后，通过模式识别分析甄知入侵事件并做出响应。
[0006]优选的，上述目标区域包括安全攸关场所薄弱环节或入侵者必经之路。
[0007]优选的，在四个点位部署电磁线圈，通电后产生幅度恒定的高频交变磁场、两个点位中间磁场强度以引起感生电场、感生电场信号与量子电场测量频点重叠。
[0008]优选的，上述量子电场测量装置包括里德堡原子天线，感知到电场异常后，通过时域、频域模式识别手段与电磁背景信号进行区别，分离出入侵行为对应的电场信号，根据信
号特征判断入侵者携带的金属种类(电导率)、移动速度以及入侵位置。
[0009]优选的，上述方法具体包括以下步骤：
[0010]S1、将量子电场测量设备部署于在安全攸关区域，并在附近布设磁场围栏，确保外部接近或到达安全攸关区域时必须进行切割磁感线操作，使得磁场强度诱导产生感生电场；
[0011]S2、将一个或多个量子电场测量设备布设于安全攸关区域薄弱点或进入安全攸关区域必经之路，使其能够感受环境磁场的微弱变化，对电场信号进行时域和频域双重分析，根据变化情况分析自然漂移和入侵突变；
[0012]S3、当外部附带的金属物品切割磁感线产生感生电流和感生磁场或电子设备产生量子电场测量频点范围内的电场信号时，量子电场测量设备提取此信号并通过模式识别甄别入侵信息。
[0013]优选的，上述磁场围栏是在安全攸关区域附近任选几个点位放置磁体。
[0014]优选的，上述磁体为永磁体或电磁线圈。
[0015]优选的，上述量子电场测量设备为里德堡原子天线，配置有信号处理和分析模块。
[0016]优选的，上述量子电场测量装置感知到电场异常后，通过时域、频域模式识别手段与电磁背景信号进行区别，分离出入侵行为对应的电场信号，根据信号特征判断入侵者携带的金属种类、移动速度、入侵位置等，实现对安全攸关区域的周界安全防护。
[0017]本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。
[0018]与现有技术相比，本专利技术达到了以下技术效果：
[0019]首先，本专利技术提出基于量子电场测量的周界安全方法，该方法独立于传统的振动传感器、声学传感器和光学传感器，能够对入侵者电场特性进行甄别，大幅提升周界安全系统的防护能力；
[0020]其次，本专利技术所述周界安全系统规避难度较大，当且仅当入侵者不携带任何金属物品和电子设备、或携带金属物品和电子设备但完全不位移的情况下才可能实现，即使单独运行也具有较强的入侵监测识别能力。
[0021]最后，本专利技术提出了量子电场测量的全新应用方式，能将里德堡原子天线等量子电场测量设备的高精度高灵敏度特性推广至其它传感应用领域。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1示出了本专利技术基于量子电场测量实现周界安全的方法的一实施例示意图；
[0024]图2示出了本专利技术基于量子电场测量实现周界安全系统示意图；
[0025]图3示出了本专利技术基于量子电场测量实现周界安全的方法的另一实施例示意图。
具体实施方式
[0026]下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目
的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本专利技术，并不被配置为限定本专利技术。对于本领域技术人员来说，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术更好的理解。
[0027]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0028]如图1所示，本专利技术提供了一种基于量子电场测量实现周界安全的方法的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子电场测量实现周界安全的方法，在目标场所周围架设恒定磁体，使静磁场能够覆盖目标区域，形成磁场防范区；通过量子电场测量装置实时监控电场强度，并对监测结果进行频域信号分析，识别其中的缓变量和突变量；当有金属物体穿过磁场防范区时，金属物理会切割磁感线并产生感生电场，当有电子设备穿过磁场防范区时，电子设备内部产生内生电场，所述量子电场测量装置接收到异常电场信号后，通过模式识别分析甄知入侵事件并做出响应。2.根据权利要求1所述的基于量子电场测量实现周界安全的方法，其特征在于，所述目标区域包括安全攸关场所薄弱环节或入侵者必经之路。3.根据权利要求1或2所述的基于量子电场测量实现周界安全的方法，其特征在于，在四个点位部署电磁线圈，通电后产生幅度恒定的高频交变磁场、两个点位中间磁场强度以引起感生电场、感生电场信号与量子电场测量频点重叠。4.根据权利要求1
‑
3之一所述的基于量子电场测量实现周界安全的方法，其特征在于，所述量子电场测量装置包括里德堡原子天线，感知到电场异常后，通过时域、频域模式识别手段与电磁背景信号进行区别，分离出入侵行为对应的电场信号，根据信号特征判断入侵者携带的金属种类(电导率)、移动速度以及入侵位置。5.根据权利要求1
‑
4之一所述的基于量子电场测量实现周界安全的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：S1、将量子电场测量设备部署于在安全攸关区域，并在附近布设磁场围栏，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，张洁，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：