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欧美机场安全防线与安检技术的发展
2014/6/17 9:54:00      来源:《中国安防》    作者:刘辰 公安部第一研究所
    从上世纪70年代开始,劫机事件和爆炸成为全球恐怖主义组织和激进组织惯用的手段,给欧美国家航空业和安全造成了巨大的损失和危害。在近40年的漫长岁月里,欧美各国交通安全管理部门和机场运营方为防御针对航空为目标的恐怖袭击,依托日新月异的现代科学技术,不断地提升安全防范技术与设施,提高航空安保水平。


  从上世纪70年代开始,劫机事件和爆炸成为全球恐怖主义组织和激进组织惯用的手段,给欧美国家航空业和安全造成了巨大的损失和危害。在近40年的漫长岁月里,欧美各国交通安全管理部门和机场运营方为防御针对航空为目标的恐怖袭击,依托日新月异的现代科学技术,不断地提升安全防范技术与设施,提高航空安保水平。
  据美国国土安全部的统计,每年大概有7.3亿人乘坐客机旅行,有超过7亿的行李包裹接受安全扫描检查是否有爆炸物和其他危险违禁品。而且,作为恐怖主义的主要目标,又牵涉到飞机、乘客、机组人员和机场基础设施等多种元素,因此,机场安全防范系统非常庞大而且像迷宫一样复杂,极具挑战。

  第1道防线:周界防护
  很难攀爬的栅栏或围墙并配置上先进的周界防范系统,是保护整个机场设施的第一道安全屏障。在早期,机场周界防护手段就是物理的高高的围墙或栅栏;后来才渐渐有越来越多的传感器技术被应用起来,逐步增强了机场周界抵抗破坏和突袭的能力。机场常用周界防范技术主要有震动光纤、辐射电缆、脉冲电子围栏、张力围栏和微波墙等。
  除此之外,安全巡逻队会定期检查周界查看是否有人试图破坏周界围栏。特别是对那些敏感区域,如燃料补给站、飞机停靠站台和行李处理区,必须配备更安全的防护栏和更密集的安全检查点。所有的出入口必须有警卫站或者监控摄像机来监测。

  第2道防线:确认身份——“你是谁?”
  机场最重要的安全措施之一,就是检查确认每个乘客的身份。要求所有乘客必须出示带照片的身份证件,如驾照。如果是跨国旅行,必须出示护照。不过,由于每天迎接的乘客数量如此庞大,人工的处理能力是有限的,这道安全防线需要借用计算机化身份证件信息管理系统和生物特征识别技术。生物识别技术的本质是通过检查指纹、视网膜扫描和面部识别,使用复杂的计算机系统来确定乘客身份是否与身份证件一致,或者检查乘客是否属于政府确定可能是潜在的恐怖主义分子名单之列。
  另外,对于所有机场工作人员,从行李处理员到安全保卫人员,在雇用之前都必须进行背景调查。所有机场工作人员都必须佩戴有照片的工作牌,上面要明确标注姓名、岗位和访问权限等信息。

  第3道防线:旅客人身安全检查
  所有旅客在指定的安检线通道中按顺序依次经过人身检查,防止携带危险品或违禁品。恐怖分子可能会使用各类具有攻击力的武器来制造破坏,甚至用鞋底、裤裆炸弹等爆炸装置来实施爆炸,特别是人体炸弹的猖獗盛行在全球航空业界制造了严酷的恐怖气氛。因此说,这道防线是航空安全领域最棘手、最具挑战性的一环。
  当前在欧美机场主要采用的人身检查设备有金属探测仪、X射线背散射安检仪和毫米波探测仪。
  金属探测器基于脉冲感应(PI)技术,典型的PI系统使用线圈,线圈一端作为发射器和接收器。PI技术发出强大的瞬时的脉冲电流通过线圈,每个脉冲产生一个尖厉的磁场,当脉冲结束时,磁场会瞬间发生极性反转和结束,导致剧烈的电脉冲。该电脉冲持续几微秒,并再产生一个电流通过线圈。该再生电流被称为反射脉冲,并且持续时间只有大约30毫秒,于是又发出另一个脉冲,如此该过程重复。典型的基于PI的金属探测器就是发送每秒大约100个脉冲,不过不同类型的金属探测器或生产厂家可能会有很大的差别,范围从每秒25个脉冲到超过1000。当金属物经过金属探测器时,脉冲在金属物内产生一个相反的磁场。因为当脉冲的磁场结束时产生反射脉冲,金属物的磁场就能让反射脉冲延长作用时间。在金属探测器采样电路被设置为监视的反射脉冲长度,通过比较它预计的长度,该电路可以确定一个磁场引起的反射脉冲需要较长时间的衰减。如果反射脉冲的时间超过几微秒的时间比正常的衰退,有可能是一个金属物体干扰它。
  虽然目前机场使用的金属探测器可以轻松地检测到金属制的炸弹,但是当遇到非金属材料炸弹时,这个问题就难以解决。特别是在2009年圣诞节裤裆炸弹未遂事件之后,美国政府立即下令加强机场人身安检水平,在多个机场安装了背散射X射线检查设备和毫米波人体检查设备,对登机旅客实施更严格的全身检查。
  背散射人体检查设备利用了X射线与物质相互作用的康普顿散射效应,采用点扫描成像原理,设备采集被检人体背向散射的X射线,生成清晰的被检人体的背散射X射线图像。由于这种设备使用的X射线能量低,射线只能穿透衣服,不能穿透人体,所以,必须要求被检人转身,完成另一个侧面的扫描检查。机场通常采用双背散人体检查系统,被检人站在2台设备中间,2台设备完成对人体2个侧面的检查,这样,检查一个旅客的时间只有5秒钟左右,速度不低于金属探测门。但是,背散射人体安检仪因其安全性和隐私保护等问题一直饱受争议。为了保护受检者的隐私,美国交通安全管理局(TSA)要求设备使用特殊算法处理人体图像,或采用远程网络通讯方式完成检查。远端的显示器显示被检人员的图像,但远端的图像分析人员看不到被检者,能看到被检者的值机人员只能看到经过处理的人体轮廓图像或卡通图像,处理后的图像突出显示了人体携带危险品的形状和位置。而这些图像不被存储、打印或传输,分析人员也不允许携带照相机、手机或能照相的设备进入工作室,每一个分析后的图像都会自动删除。
  毫米波人体安检机利用毫米波反射技术,类似于红外成像,利用毫米波能穿透某些可见光和红外不能穿透的物质的原理成像,使用物体分析技术和图像处理技术识别出材料特性,并显现出隐藏的违禁品和危险品。相比X射线背散射技术原理来说,毫米波技术具有更好的隐私保护功能以及对人体健康危害更小。有报道说,欧盟因担心X射线背散射人体扫描仪可能引发癌症和危害人体健康风险,已要求其成员国机场停止使用X光设备进行人体全身扫描,允许使用毫米波设备。

  第4道防线:行李或货物通过X射线安检机进行扫描检查
  随身携带的行李要过X射线安检设备,除了旅客随身行李,大多数飞机还装载着大量托运货物。在被装上飞机之前,所有这些货物都要经过X射线扫描检查。
  从安检设备操作形式来看,X射线行李安检设备可以分成三类:(1)中型X射线系统,是最常用的固定式扫描设备,能扫描整个货物托盘寻找可疑物品;(2)移动X射线系统:一种装载着一整套X射线安检设备的大型卡车,在另一辆停下来的卡车旁边慢慢开过去,将卡车上所有物品进行一遍扫描,查找可疑物品;(3)大型固定扫描装置,类似一个通过门,拖车或卡车从门中开过,被扫描检查一遍。
  从技术原理和门类来看,X射线安全检查设备主要包括常规的单能透视技术、双能透视技术、多视角技术和背散射技术,以及先进的CT技术等。
  随着机场X射线安检机的广泛配备,对于刀具、枪支等高对比材料可以进行有效查处,恐怖分子将袭击方式转向了爆炸物。由于爆炸物由低对比度材料组成,和行李中常见物品很容易混淆,当时普通X射线安检机难以进行有效识别。由于X射线CT技术具有最高的探测精度,因此在安全检查领域起着越来越重要的作用。根据TSA制订的“炸药自动探测设备检测的技术规范(CTD)”,被检测设备分为2个级别,即炸药探测设备(EDS)和先进技术探测设备(AT),目前CT型设备是美国交通安全局(TSA)认证的两种炸药探测系统(EDS)型安检设备之一。
  X射线CT的全称是X射线计算机断层成像技术,X射线围绕被检查物体做旋转扫描探测,计算机根据采集到的360度投影信号再反算出扫描物体断面的图像。与透视成像的投影图像不同的是,最后看到的是被检查物体内部断层的图像,可以更加细致地观察物体的三维内部结构。CT技术已经被广泛地用于医疗和工业探伤检测,与医疗和工业探伤不同的地方是,安全检查针对的被检查物体要广泛的多,情况也复杂的多,而且还有检查速度的要求,难度比医疗和工业CT更大。单能CT探测的是被检测物体的密度信息,从密度上来判定是否是可疑的炸药。双能量CT探测技术的应用还可以弥补单能CT只进行密度探测的不足,加入等效原子序数的信息,进一步提高探测率,降低误报率。
  在美国,大多数重要机场都已经配备了CT安检仪。欧盟已经明确要求2012年后所有机场新装托运行李安全设备必须采用CT技术,2018年要求所有机场托运行李安全设备必须采用CT技术。

  最后的第5道防线:空中警卫
  现在旅客已经登上飞机了。如果说机场周界防护是第一道安全防线,那么空中警卫就是最后一道。如果其他措施都失败使得恐怖主义分子仍然带着武器进入机舱,那么就将依靠武装的空中警卫来控制事态,制止攻击者。虽然说空中警卫是从1970年代就存在的,但是在9-11事件之后才更加得到重视。空中警卫是乔装成普通乘客样子的联邦武装力量。每个空中警卫有权携带一把枪并实施逮捕。目前没有那么多的空中警卫可以安排到每个航班上,因此他们的分配任命是保密的。没有人知道哪个乘客是空中警卫,或者是否这个航班上有空中警卫。当前空中警卫的具体数量还是保密的,但航空公司内部人士估计目前只有5%的美国航班上面配备有一名空中警卫。这已经算是得到加强了的,在9-11事件之前,只有为数不多的空中警卫,而且只能保护少量的国际航班。
  除了空中警卫力量,新的法律还要求驾驶舱门安装锁具,这个措施可以防止受到飞行训练的恐怖主义分子进入到驾驶舱劫持飞机。

  安检技术发展趋势
  1.更快更准确
  目前对于机场安检一个较大的诟病就是排队时间太长,长长的等候队伍和人群甚至造成机场安检区域秩序混乱,使得旅客和安检人员产生烦躁不安的心理。这是因为X射线扫描、全身成像、液体探测、足部扫描、电子嗅探等多层安全检查要花费很多时间,致使乘客排起长队等候。这种状况不仅影响航空服务的质量,而且还可能影响安全检查的效果和效率。如何使得安检程序更快更准确,这是摆在安全管理当局和机场运营者面前的急迫而重要的问题。
  在美国,TSA有计划启动力度更大和范围更广的旅客筛选系统,根据旅客的行程计划、财产记录、车辆登记和工作信息来对旅客进行先期审查和筛选。一种名为CAPPSII(计算机辅助乘客预检系统)的设备能够帮助实现这种需求。CAPPSII要求旅客在订购机票的时候登记更多的个人信息,以便进行前期风险评估,确定“无危险”、“不确定危险”、“较高危险”和“高危险”等风险级别,被认为存在危险的旅客要接受进一步的检查。虽然目前该系统还没有实施运用,但是美国国土安全部(DHS)预测CAPPSII能够使普通旅客的登机手续加快,使平均登机时间减少。
  国际航空运输协会(IATA)也在积极支持未来机场高科技扫描系统,可依据登记信息对乘客进行过滤扫描,乘客们不需要排长队等待安全检查,只需走过过道旁的嗅探系统便能验证是否携带危险违禁物品。依据危险等级,该审查系统可在飞行前审查乘客,将乘客分成三类:“增强型(高危险等级人群)”“正常型”和“熟知乘客(最低危险等级的人群)”,目的就是快速而准确地寻找潜在的危险分子和危险物品。
  2.高度集成化——机场安全整体解决方案(TASS)
  机场安全保卫涵盖飞机、乘客、机组人员和机场基础设施等多种元素,因此,如何集合所有相关信息和数据,做出最有效的保卫机场安全和顺利运行的决策,机场管理当局需要最先进和创新的多层次安全监控和管理情报系统,而且要实时跟进所有环境和元素的变化。欧洲的TASS(机场安全整体解决方案)项目就是这样一个典型的计划,其核心就是通过创建机场情境智能整体解决方案,使机场主管部门具备实时、准确的情境意识,实现先进的机场安全集成。由于TASS集成并融合不同类型的实时传感器和数据采集子系统,因此可在固定和移动等各种模式下运行并适应各种环境条件,为所有的使用者和相关方提供实时的动态数据信息和决策操作平台。TASS由多级视频和情境智能产品包组成,旨在帮助机场提升自身的威胁检测能力。
  TASS项目是欧盟第七框架计划(7thEUFrameworkProgram,简称FP7)的一部分,是一个4年计划,计划到2014年5月完成,预计欧盟委员会将提供约9000000欧元财政支持。TASS联盟由慧锐系统公司牵头(领导),由20个顶尖的欧洲科技公司、研究机构和终端用户组织构成。2012年10月,TASS项目在伦敦希思罗机场启动了TASS模型现场测试,测试了三个预先明确的安全威胁情境,提供给机场内部会员观察和评估TASS系统,对TASS系统进行概念性验证。
  在TASS系统下,机场安全控制将被分解成以下7个主要机场安全控制部分(AS-CS),以保证每个部分以及机场整体的防御作用都能有效而且高效。全部机场7要素:人(包括乘客、访客、工作人员、航空公司工作人员);车辆;货物;行李;飞机和机场飞行区域的出入口;环境;虚拟网络空间。所有这7个部分都将处于时时监控状态下(一周7天,一天24小时),各个传感器和子系统所产生的数据(信息)将被融合、处理和分析。所有这些数据对整个机场区域的安全状态得出不间断的实时分析。在与机场安全有关的所有部门之间分享即时信息,使决策者能够进行状况评估并紧密合作制定防御各种危险的最佳战术。
  TASS的创新就是使得所有安全管理和控制部门能够合作来抵御所有可能的危险。希思罗机场的安全管理经理安迪?科恩认为,TASS系统是一种从现有机场系统中收集数据和信息并将它们集中到一起的新方法,任何大的机场都可以从中受益,它可以向单用户提供信息和给多个系统带来协同效应,还可能通过减少持续操作和监视这些系统所需资源来减少人力。

  结语
  尽管欧美国家每年有大量的纳税人的税费被花费在加强机场安全防范方面,但是对于航空安全的恐怖和担忧依然还是如阴云般笼罩。现代科技和电子信息技术的不断发展更新,给机场安全防范提供着有力的技术支持,推动着航空安全向前发展。只是,永远没有能够完全放松的一天。

编辑:侯雨婷
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