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信号差 64 倍,安检门凭什么分得清

上个月一位做场馆安检的负责人问我同一把美工刀平放在包里报警竖着插进侧袋就不报——是不是门坏了我没法隔着电话给他下结论但可以先说一句这大概率不是门坏了是耦合角度变了。幅度只回答离得多近很多人默认金属探测门测的是有多少金属。不是。它测的是发射线圈、目标、接收线圈这条链路里的电磁耦合。小目标在偶极子近似下发射场按 1/r³ 衰减目标再辐射回接收线圈又按 1/r³ 衰减往返就是 1/r⁶。距离从 10 厘米变成 20 厘米信号掉 2⁶ 64 倍变成 30 厘米掉 729 倍。所以一个贴着线圈的小硬币峰值可以超过包里深处的一把刀。幅度回答的是离得多近不是是什么。薄片刀具更明显正对线圈时有效涡流面积最大转 90° 只剩厚度×长度那一条边耦合面积掉一个量级。横着报、竖着不报物理上说得通。多通道三个字至少三种意思行业里说多通道可能指空间分区——常见 6/8/12/18 个区位每个区位一对收发线圈可能指多频点2–4 个频率同时或分时工作也可能指多组收发线圈对。三件事解决三个问题区位给空间分辨率频点给材料信息线圈给信噪比。一台 8 区位、3 频点的设备按区位×频点展开就是 24 路信号。采购时如果把8 区位当成8 通道并行采集实际拿到的可能是分时轮询通道之间差着毫秒空间形状当场被抹平。区位是空间分辨率频率是材料信息线圈是信噪比——三件事三种价钱。时域里真正有用的四个数一维时域信号里对分类真正有用的是四个量峰值、峰值到达时刻、衰减时间常数 τ、以及相对发射信号的相位。脉冲涡流里 τ≈L/R。小铝箔几十微秒实心铁件几百微秒材质和尺寸都写在衰减曲线上。要看清 τ100 微秒的衰减沿采样间隔至少要到它的十分之一也就是 10 微秒对应 100 kSa/s。采不到这个沿后面再贵的模型也只能学响不响。幅度是音量衰减是音色。只取峰值等于把最有余量的一条曲线压成了一个标量。8 个区位拼成一张图目标穿过门时会在相邻几个区位上依次出现先升后降的包络。刀、棍、雨伞这类细长目标通常跨 2–3 个区位硬币、钥匙扣只在一个区位里闪一下。这个空间形状是单通道永远拿不到的强特征。门体纵深按 0.7 米、步速 1.0 米/秒算通过时间 0.7 秒1 kSa/s 采样就是 700 点/通道8 个区位 5600 点。步速从 0.5 到 1.5 米/秒驻留时间从 1.4 秒到 0.47 秒差 3 倍必须先重采样到固定长度分类器学的才是形状不是走得快慢。这里最容易犯的错是把 8 个区位取最大值合成一路。那样做信噪比可能好看一点但空间信息当场归零又退回了单通道。区位不是用来做冗余的是用来做形状的同一个目标在相邻区位上的强弱比例本身就是一组特征。单通道看幅度多通道看形状。最贵的坑是不同步多通道系统的第一指标不是通道数是同一时刻。24 通道、每通道 1 kSa/s、16 bit数据率 24 kSa/s、384 kbit/s大约 48 kB/s一条百兆链路绰绰有余——瓶颈从来不在带宽在时序。反过来24 通道共用一个 1 kSa/s 的 ADC 轮询单通道等效只有 41.7 Sa/s。τ100 微秒的衰减沿连一个点都落不上。分时轮询、收发串扰、各通道增益不一致任何一个都会把空间形状糊掉形状一糊换更大的模型也补不回来。做多通道采集前端最先盯的就是共时钟、共触发、偏斜可标定。别拿准确率骗自己危险品的真实样本极少分布还是长尾。仿真数据训出来的模型测试集 99% 很常见到现场常常输给一套手工特征加树模型。假设危险品通过率万分之一一个全判无威胁的分类器准确率是 99.99%检出率是 0。所以这类场景该看的是固定误报率下的检出率和每千人次误报几次。准确率在这里是最没用的一个数。可行的路是三条物理合理的数据增强幅度缩放模拟距离、时移模拟步速、相位旋转模拟姿态、迁移学习、以及把分类做成正常分布之外的异常检测。别乱做 mixup——把刀和钥匙的波形线性插值插出来的目标物理上不存在。验收五步缺一步都白搭测试件不同材质、不同尺寸、不同姿态。走位居中、贴边、斜穿。步速0.5、1.0、1.5 米/秒三档。重复性每件至少 20 次。误报统计按每千人次记。这五步跑完才知道模型学的是目标还是人走过的姿势。实验室里的 99%要拿到门口按每千人次几次误报重新算一遍。
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