UWB 技術(shù)原理
超寬帶（UWB）技術(shù)是一種寬帶（高于中心頻率 20% 或 500MHz）通信技術(shù) ，它與常見的藍(lán)牙、Wi-Fi 同屬無線載波通信技術(shù)范疇，但在工作方式上有著顯著區(qū)別。UWB 并非像傳統(tǒng)通信技術(shù)那樣基于連續(xù)載波進(jìn)行信號傳輸，而是通過發(fā)送持續(xù)時(shí)間極短（通常小于 1ns）的脈沖來傳遞信息 。這些脈沖在時(shí)域上具有極窄的寬度，在頻域上則表現(xiàn)為占據(jù)很寬的頻譜范圍，其能量分布較為分散，甚至沒有明顯的載波頻率，因此也被稱為 “無載波” 或 “基帶” 通信 。例如，在一個(gè)特定的應(yīng)用場景中，UWB 設(shè)備通過發(fā)射一系列這樣的窄脈沖，接收端根據(jù)脈沖的到達(dá)時(shí)間、相位等信息來解析出所攜帶的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)通信與定位功能。
UWB 技術(shù)特性
高精度定位：UWB 技術(shù)最為突出的特性之一就是能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位。其定位精度可達(dá)亞米級，在理想環(huán)境下，甚至能夠精確到 5 厘米 。這種高精度定位能力基于 UWB 脈沖信號的精確時(shí)間測量。由于脈沖的時(shí)間間隔極短，設(shè)備可以非常精準(zhǔn)地測量信號從發(fā)射端到接收端的傳播時(shí)間，進(jìn)而通過三角定位等算法準(zhǔn)確計(jì)算出目標(biāo)物體的位置 。以在復(fù)雜的地鐵站內(nèi)為例，UWB 能夠清晰分辨不同乘客的位置，即使在人員密集區(qū)域，也能準(zhǔn)確識別每個(gè)個(gè)體，為后續(xù)的安檢流程優(yōu)化提供了有力支撐。
抗干擾能力強(qiáng)：UWB 定位采用時(shí)間間隔極短的脈沖進(jìn)行通信，這使其具有較強(qiáng)的抗干擾能力。與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，UWB 信號的能量分散在較寬的頻譜范圍內(nèi)，且脈沖持續(xù)時(shí)間極短，不容易受到其他窄帶信號的干擾 。在地鐵這種電磁環(huán)境復(fù)雜的場所，各種電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾眾多，如手機(jī)信號、廣播信號等。但 UWB 技術(shù)憑借其獨(dú)特的信號特性，能夠在這樣的環(huán)境中穩(wěn)定工作，確保安檢系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
穿透性較好：UWB 信號具備一定的穿透能力，可穿透一些非金屬材料，如衣物、塑料、木板等 。這一特性在地鐵安檢中具有重要意義。在對乘客及其攜帶物品進(jìn)行安檢時(shí)，UWB 信號能夠穿透衣物對人體隱藏物品以及包內(nèi)物品進(jìn)行探測，幫助安檢人員更全面地了解被檢對象的情況，提高安檢的準(zhǔn)確性和全面性。
地鐵安檢現(xiàn)狀剖析
傳統(tǒng)安檢方式概述
目前，地鐵安檢主要采用多種方式結(jié)合的手段。行李物品檢查方面，廣泛使用 X 射線安檢設(shè)備 。乘客將行李放置在傳送帶上，X 射線穿透行李，安檢人員通過設(shè)備顯示器觀察行李內(nèi)物品的輪廓和材質(zhì)，以此判斷是否存在危險(xiǎn)物品。對于旅客身體檢查，通常會使用探測檢查門 ，當(dāng)旅客通過時(shí)，探測檢查門會檢測人體周圍的電磁場變化，若旅客攜帶金屬等違禁物品，設(shè)備便會發(fā)出警報(bào)，隨后安檢人員會使用磁性探測器，即手提式探測器對旅客進(jìn)行近身檢查，以確定具體違禁物品的位置。
傳統(tǒng)安檢面臨的挑戰(zhàn)
安檢效率低：在高峰時(shí)段，地鐵站客流量巨大。傳統(tǒng)安檢方式下，乘客需要依次排隊(duì)放置行李進(jìn)行 X 射線檢查，通過探測門接受身體檢查，若有警報(bào)還需進(jìn)一步進(jìn)行手提探測器檢查，整個(gè)流程耗時(shí)較長。例如，在一些大型換乘站，高峰時(shí)段安檢口常常排起長隊(duì)，乘客等待時(shí)間可達(dá)數(shù)分鐘甚至更久，這不僅影響了乘客的出行體驗(yàn)，也在一定程度上制約了地鐵的運(yùn)營效率。
精準(zhǔn)度有限：X 射線安檢設(shè)備雖然能夠?qū)π欣钗锲愤M(jìn)行大致成像，但對于一些形狀特殊、材質(zhì)復(fù)雜的物品，可能會出現(xiàn)誤判或漏判的情況。例如，某些新型復(fù)合材料制成的刀具，其在 X 射線圖像上的顯示特征不明顯，容易被安檢人員忽略。而探測檢查門和手提式探測器對于人體隱藏較深或較小的違禁物品，檢測能力也相對有限，難以做到精準(zhǔn)識別。
乘客體驗(yàn)差：傳統(tǒng)安檢過程中，乘客需要主動配合，將行李放置在傳送帶上，通過探測門時(shí)還可能因?yàn)樯砩蠑y帶的正常金屬物品（如鑰匙、皮帶扣等）導(dǎo)致警報(bào)響起，進(jìn)而需要進(jìn)行額外的檢查，這給乘客帶來了諸多不便。同時(shí)，安檢過程中的人工檢查環(huán)節(jié)可能會讓部分乘客感到隱私受到侵犯，從而降低了乘客對安檢的接受度和配合度。
UWB 技術(shù)在地鐵安檢中的應(yīng)用探索
乘客身份識別與追蹤
基于 UWB 的身份識別：在地鐵站入口處設(shè)置 UWB 基站，乘客攜帶支持 UWB 功能的設(shè)備（如手機(jī)、智能交通卡等）進(jìn)入地鐵站時(shí)，基站能夠快速檢測到設(shè)備發(fā)出的 UWB 信號，并通過信號特征識別乘客身份 。例如，乘客提前在手機(jī)應(yīng)用程序中完成身份信息綁定和安檢授權(quán)，當(dāng)手機(jī)進(jìn)入地鐵站 UWB 信號覆蓋范圍，系統(tǒng)即可自動識別乘客身份，將其與安檢數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行比對，為后續(xù)安檢流程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
動態(tài)追蹤與分流引導(dǎo)：利用 UWB 的高精度定位能力，對乘客在安檢區(qū)域內(nèi)的行動軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤 。當(dāng)乘客進(jìn)入安檢排隊(duì)區(qū)域，系統(tǒng)可根據(jù)乘客的位置和移動速度，預(yù)測其到達(dá)安檢設(shè)備的時(shí)間，并結(jié)合當(dāng)前安檢設(shè)備的使用情況，對乘客進(jìn)行智能分流引導(dǎo)。比如，當(dāng)某條安檢通道排隊(duì)人數(shù)較多時(shí)，系統(tǒng)通過向乘客手機(jī)發(fā)送提示信息，引導(dǎo)其前往排隊(duì)人數(shù)較少的通道，從而提高整體安檢效率，減少乘客等待時(shí)間。
行李物品安檢輔助
精準(zhǔn)定位行李位置：在 X 射線安檢設(shè)備的傳送帶上安裝 UWB 標(biāo)簽，同時(shí)在設(shè)備周圍布置 UWB 基站 。當(dāng)行李隨著傳送帶移動時(shí)，UWB 基站能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測行李的位置信息，并將其與 X 射線圖像進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這樣，安檢人員在查看 X 射線圖像時(shí)，可以同時(shí)獲取行李在傳送帶上的精確位置，便于更快速、準(zhǔn)確地對可疑物品所在行李進(jìn)行定位和復(fù)查，提高安檢效率和準(zhǔn)確性。
檢測行李內(nèi)物品位移：UWB 信號的穿透性使其能夠?qū)π欣顑?nèi)部物品進(jìn)行一定程度的探測。通過在行李安檢區(qū)域布置多個(gè) UWB 基站，系統(tǒng)可以監(jiān)測行李內(nèi)物品的相對位置變化 。若在安檢過程中，行李內(nèi)原本靜止的物品出現(xiàn)異常位移，系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提示安檢人員進(jìn)一步檢查，防止乘客在安檢過程中對行李內(nèi)物品進(jìn)行非法操作或隱藏違禁物品。
異常行為監(jiān)測
識別危險(xiǎn)行為：利用 UWB 技術(shù)對乘客在安檢區(qū)域內(nèi)的行為進(jìn)行監(jiān)測和分析 。通過建立行為模型，系統(tǒng)可以識別出一些潛在的危險(xiǎn)行為，如乘客在安檢區(qū)域內(nèi)長時(shí)間停留且行為異常、突然奔跑或試圖躲避安檢等。一旦檢測到異常行為，系統(tǒng)立即向安檢人員發(fā)出警報(bào)，以便安檢人員及時(shí)采取措施，確保安檢區(qū)域的安全。
防范違禁物品傳遞：在安檢區(qū)域的關(guān)鍵位置設(shè)置 UWB 基站，對人員之間的距離和相對位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測 。當(dāng)檢測到人員之間出現(xiàn)異常接近且存在物品傳遞行為時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行預(yù)警。這有助于防范不法分子在安檢區(qū)域內(nèi)相互傳遞違禁物品，提高安檢的安全性。
UWB 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢
提升安檢效率
快速身份識別與分流：UWB 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)乘客身份的快速自動識別，無需乘客手動刷卡或出示證件，大大縮短了乘客在安檢入口處的停留時(shí)間。同時(shí)，通過動態(tài)追蹤和分流引導(dǎo)，合理分配安檢資源，減少乘客排隊(duì)等待時(shí)間，使安檢流程更加順暢高效 。據(jù)相關(guān)測試數(shù)據(jù)顯示，引入 UWB 技術(shù)進(jìn)行身份識別和分流引導(dǎo)后，安檢口的通行能力可提高 20% - 30%。
精準(zhǔn)行李安檢輔助：借助 UWB 技術(shù)對行李位置的精準(zhǔn)定位和物品位移檢測，安檢人員能夠更快速地對可疑行李進(jìn)行復(fù)查，減少因定位不準(zhǔn)確或物品判斷失誤導(dǎo)致的重復(fù)檢查，從而提高行李安檢的整體效率 。在實(shí)際應(yīng)用中，使用 UWB 輔助行李安檢后，每件行李的平均安檢時(shí)間可縮短 10 - 15 秒。
增強(qiáng)安檢精準(zhǔn)度
提高違禁物品檢測能力：UWB 信號的穿透性和對物品位置變化的敏感特性，使其能夠輔助傳統(tǒng)安檢設(shè)備發(fā)現(xiàn)一些隱藏較深或不易察覺的違禁物品 。例如，對于隱藏在衣物內(nèi)或行李?yuàn)A層中的小型刀具、易燃易爆物品等，UWB 技術(shù)能夠提供更詳細(xì)的物品位置和狀態(tài)信息，幫助安檢人員做出更準(zhǔn)確的判斷，降低漏檢和誤檢率。
準(zhǔn)確行為分析與預(yù)警：通過對乘客行為的精準(zhǔn)監(jiān)測和分析，UWB 系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識別異常行為，及時(shí)發(fā)出預(yù)警，為安檢人員提供更有針對性的安全防范信息 。相比傳統(tǒng)的人工觀察方式，UWB 技術(shù)在異常行為檢測方面具有更高的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，能夠有效防范潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。
改善乘客體驗(yàn)
簡化安檢流程：UWB 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的無感身份識別和智能分流引導(dǎo)，使乘客在安檢過程中無需進(jìn)行繁瑣的操作，減少了乘客與安檢設(shè)備和人員的直接接觸，整個(gè)安檢流程更加便捷、順暢 。乘客只需正常行走通過安檢區(qū)域，即可完成身份識別和安檢流程，大大提升了乘客的出行體驗(yàn)。
保護(hù)乘客隱私：與傳統(tǒng)安檢方式中的人工近身檢查相比，UWB 技術(shù)主要通過對信號的監(jiān)測和分析來實(shí)現(xiàn)安檢功能，無需對乘客進(jìn)行直接的身體接觸 。這在很大程度上保護(hù)了乘客的隱私，減少了乘客因安檢過程產(chǎn)生的不適感，提高了乘客對安檢工作的接受度和配合度。