你的工作就是为唯一能够解决Tom Cellucci问题的公司工作么？如果是的话，他想听取你的意见。作为美国国土安全部（DHS）科技署（S&T）的首席商务官，他负责确定、评估并将能够满足国土安全部及其最终用户业务要求的技术实现商品化。
最近在波士顿举行的IEEE国土安全技术国际会议上，Cellucci表示，他一天收到几封来自一些公司的电子邮件，这些邮件告诉他，这些公司拥有“世界上唯一的”特定产品或功能。他说，在大多数情况下，这些公司正在“寻求某个问题的解决方案。”他建议这些公司应该表明它们是如何的与众不同。
马萨诸塞州港口管理局(Massport) 企业安全主任Dennis Treece也有着类似的故事。他与DHS的运输安全局（TSA）密切合作，来帮助指导创新的技术和项目。Treece说，他不断从认为拥有完美产品的供应商那里听取意见，但供应商们并不理解问题。“一项可能涉及安全利益的技术，也可能对我们的工作有着极大地破坏性，”他说。
因此，美国遇到许多涉及其国土安全目标的问题，例如在离开外国港口之前，检查所有货物集装箱是否藏有核武器，并跟踪超过330000辆每天通过美国边境的私人车辆，这些车辆对国家安全具有潜在危险。
这并不意味着DHS S&T没有购物清单。事实上，根据最近DHS S&T出版的一份有关高优先级技术需求的报告，S&T的清单很长而且变得越来越长。
隧道监视
边界安全是最优先的，并且S＆T署正在购买支持隧道及崎岖地形监测的技术。波士顿IEEE会议的一项研发就报告了一个系统，该系统将部署在美国边境用于秘密隧道的无源监测。
到目前为止，几乎所有沿美国边界已被发现的隧道都是由人发现的，而非通过技术。但密西西比大学的物理声学国家中心（NCPA）希望通过监测技术改观这一现状，其目前正在评估一种非接触式遥感技术，该技术可以使用激光多普勒振动计（LDV）侦测并定位地下隧道。
该技术是基于隧道内产生的声波遥感或地震和震动。已进行了多次测试，但最好的结果来自于在隧道地面上使用单束LDV和加速计，然后在隧道内使用榔头生成地震脉冲。
不同于地震检波器或加速计，LDV在用于隧道侦测的接触式传感器方面有一些优势。其易于安装且流动性极高。它还涉及广泛。
NCPA团队所做的实验已在隧道内成功地利用三角和地震成像来侦测振动，尽管遥感在很大程度上取决于地面的特性。NCPA计划进一步发展了这一技术，该技术主要利用了多波束LDV。
DHS也在研究如何改进其入侵侦测以便雷达大面积监视周边和边界。IEEE会议还报告了一种可能性，就是新一代的地面监视雷达。
按照设计，该雷达可以快速而不间断地扫描360°，并在任何照明和几乎所有的气候条件下侦测运动的物体。其还具有极低的误报警率，而且比旧版易于操作，尤其是在有很多装置的网络中。
正在考虑用于现场的两种技术是脉冲多普勒雷达和频率调制连续波，或者叫FMCW（图1）。大部分脉冲雷达是遗留的军事战地雷达的衍生物，这些雷达是用于大面积监视的。新一代FMCW雷达技术是专门开发用于大面积监测、哨卡安全和边境保护。

FMCW通过成像原理工作，将背景分成小的部分或分辨率单元，然后测量从每个单元所返回信号的变化，从而侦测小的目标。现代FMCW雷达可以侦测以近乎零速度移动的人员，以及走在相对于雷达任何方向的人，这包括了与雷达方向相切。
脉冲多普勒雷达采用多普勒技术，这意味着所有移动的物体将出现从发送信号到接收信号的频移。如果入侵者是以每小时三英里的速度直接向着雷达步行，雷达将在接收信号上侦测出频率差异，并报告已经侦测到每小时三英里的目标。如果目标以和雷达成45°的角度运动，多普勒信号将是每小时三英里倍数的余弦角，或大约每小时2.1英里每小时。然而，脉冲多普勒雷达在广泛的领域具有内在缺陷，入侵者移动速度非常缓慢—以在阈值速度之下的某个速度运动就将不会被发现。
机场周边安全是另一个问题。许多机场都有地面监视雷达，这些雷达可以扫描整个机场，并可以在任何天气下工作。但它们很容易受到伪警报的干扰，例如鹿。下一步，根据科技服务有限公司（TSC）的Ann S. Berry和David S. Mazel所说，就是SPAN，或称为安全周边报警网络。SPAN跳过通常的从头开始建立的方法，并要求建立一些系统，测试并部署它们，然后增加系统，让安全以极短时间的发展，但是以使用最新技术的方式。TSC提倡采用这种分布式的发展。
已在四个机场安装了五个系统（Seattle-Tacoma、JFK和纽约的LaGuardia，以及旧金山）。该系统使用雷达系统的传感器来作为对飞机和车辆进行空中交通地面控制的主要雷达系统。雷达工作在Ku波段（15.7至17.7 GHz） 。
对于SPAN，雷达处理器采用雷达返回的原始模拟视频信号，对其进行处理，从而减少杂乱回波并侦测入侵者，将数据传送到跟踪器。然后，跟踪器将雷达报告提交给安全显示处理器，以便操作者观看。
SPAN新的创新是在空中业务领域，正在LaGuardia机场所进行的测试，这是天线群，特别设计用于与生物RFID（射频识别）标记进行通信。这些标记用于实现每个天线群之间通过标记的位置数据来进行通信。
雷达系统进行耦合，这些系统发现所有的目标，通过标记来追踪授权人员创建的识别敌友的系统。当雷达发现目标，该系统就跟踪这一目标。从雷达所跟踪的所有人中去除掉已经授权的人，该系统会显示空中操作领域中未经授权的人员。TSC认为，下一步就是要集成来自La Guardia车辆的全球定位系统（GPS）数据。
DHS S&T的报告还表明DHS仍然有意购买自动化系统，这种系统可以检查常规炸药、液体、武器、爆炸物和家庭炸药。简易爆炸装置（IED）的威胁是另一个重要领域，DHS正在寻求提供非侵入性方法来甄别车辆IED并跟踪国内所使用IED的炸药和炸弹部件来源的技术。DHS S&T正在寻找有助于提高货物安全的方法，例如侦测或识别违禁品或任何危险材料的能力。
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网络安全
DHS S&T也想以此来填补在其网络安全能力方面的漏洞。特别是寻找提高其网络攻击影响进行建模的能力—尤其是衡量IT基础设施方面的安全性和风险，并更好地了解互联网拓扑结构。最近其更新了购物清单，目前包括了更为鲁棒性的系统和安全架构。技术有助于增加准确性并减少在威胁中侦测未经授权所需要的时间和成本。此外，DHS S&T正在探索用各种方法来提高无线通信中的安全性。
事实上，通信是国土安全规划和组织中一个最为关键的要素。Scalable Network Technologies公司认为，国防正在变得以网络为中心，并且可以建立“软件虚拟网络”来评估新的无线网络组件和技术，其比以前可得组件和技术要更快而且更便宜。在今年第四季度，该公司将推出EXata仿真器系统。该系统采用先进的并行处理来以数字代表在无线协议栈中的每一层。
像许多其他通信专家一样， Scalable Technologies 公司首席执行官兼UCLA教授Rajive Bagrodia说，下一代国防通信业务将自适应网络—基于软件的无线电和传输设备可以动态适应条件，并与不同的通信技术实现无缝互通。
另一方面，摩托罗拉公司和公共安全通信人员协会（APCO）公布了今年早些时候实施的一项国家调查的结果，其评估了公共安全组织如何采用当前的通信技术，以及他们将部署怎样的未来功能将有助于改善紧急响应。该调查的一个关键结果就是对技术解决方案的强烈需求，这些方案要提供对第一响应者先进的状态感知。
EF Johnson Technologies公司有一笔来自DHS的1600万美元订单，订单要求该公司提供其可没入水中的Project 25-complian无线通信设备及配件给DHS。此外，与其Project 25-compliant便携式和移动无线通信设备一起（图2），该公司获得了来自Yukon政府的Project 25-compliant IP25基础设施系统项目的1000万美元合同。Yukon在其整个18.6万平方米英里领土上有43台无线基站。

APCO所构想的Project 25（P25）代表了一整套标准，该标准满足了当地紧急通信的要求。无线通信产业协会（TIA）也发表了XXXXXXXXXXGA标准，被称为Project 25控制台子系统接口概述，用以说明关键技术要求以及支持控制台子系统接口指标的标准考量。
DHS最近批准了所有56个州和地区的全国通信互用性计划。它将连接到最近批准的国家紧急通信计划，该计划要求到2010年在90％的高风险城市地区建立一个高水平的响应级应急通信。
5月，DHS颁发给Verizon Business公司一份合同，用以部署和管理一个安全的全球IP网络，该网络在新的Networx全球任务要求下连接DHS数以千计的网站。该合同超过10年，价值6.785亿美元。Verizon将在难得的 DHS OneNet计划下作为主要服务供应商提供服务。AT＆T将作为后备的服务提供商而获得2.92亿美元。
根据合同条款，Verizon Business将帮助DHS的22个不同机构将多个单独的广域网（WAN）合并到一个共同且安全的IP网络中。此外，Verizon将使用紧急通信服务，这是一项新的服务，在Networx Universal下提供给所有政府机构，从而帮助DHS更好的准备对人为和自然灾害的应急响应。
核问题
今年年初直到2012年，美国国会强制一项在三个外国港口的试验计划（被称为安全货运倡议）识别潜在的障碍，其可能妨碍安全事务官员扫描每个美国货柜。自那时以来，专家证词表明美国达到其目标可能会很麻烦，该目标是要在集装箱离开外国港口之前，检查所有的货物集装箱是否有核武器。
DHS特工已经在美国的许多机场检查放射性和核材料。他们的努力是为期四个月的400万美元试验的一部分，用以检查DHS无线电侦测设备是否可以查出隐藏在客机中的贫化铀和其他放射性物质。具体来说，测试的目的就是要确定目前使用的探测器是否可以发现隐藏在商业或私人飞机中的贫化铀、铯-137、钴-57或钡- 133。
国土安全部部长Michael Chertoff宣称走私这些潜在的武器进入美国是“极其真实的威胁”。但是，一些分析家说，这种类型的扫描是浪费时间，因为恐怖分子试图在国外获得核武器，可能将任何飞机在半空中引爆。
美国港口约98％的货柜，在其离开码头之前也正进行辐射测试。但DHS及业界团体想要制订一套系统，该系统将在在货柜抵达美国之前，在货柜内侦测核武器或脏弹。
气味测试
另一项仍处在实验室中的新研发是一种便携式“电子鼻”，其可以通过自动气味识别感觉并识别出化学气体。Massachusetts-Lowell大学土木工程教授Pradeep U. Kurup说电子鼻包括了一组七个商用氧化锡传感器阵列。
阵列中每个传感器具有不同的特性（涂层、工作温度等），这产生了不同的电子反应，形成了用于某一特定气味的输出电压。将传感器薄膜暴露到反应气体中，引起表面与氧离子发生反应，减少了传感器的电阻，从而测到通过负载电阻的电压增加了。每个传感器对于进入到传感器腔的特定目标气体提供了不同的电气响应。
来自传感器阵列的组合输出形成了指纹或签名，即某一特定气味的特性。采用人工神经网络和其他技术通过对该指纹的自适应模式识别分析来识别气味。所有采集的数据存储在笔记本电脑上。
按照Kurup所说，该系统的实验室测试表明，成功识别到了各种化学品，例如苯、甲苯和汽油。“目前可用的便携式检测装置并非像狗的鼻子那样，用于广泛识别广谱的气味，”Kurup说。“但是，其不会受疲劳的影响。”
视频监控系统是在国土安全兵工厂中最早的和最有效的“感应器”，其仍是DHS计划中非常重要的部分。DHS并非唯一对此有兴趣的，因为iSuppli公司计划监视摄像机芯片市场将在2011年达到12.5亿美元，超过2006年5.25亿美元的两倍以上。
无晶圆厂半导体公司Stream Processors公司（SPI）希望通过新的DSP系列来推动IP视频监控市场，这类DSP的范围从八个同步通道的全标清视频编码高性能解决方案到单芯片IP摄像机。
德州仪器公司也正在通过其视频安全和数字影像业务部门开发这一市场（图3）。该部门业务经理Danny Petkevich说，TI的客户正在寻求国土安全应用。TI正与几家OEM和离岸外包设计制造商（ODM）密切合作。“我们正在花很多时间牵线搭桥，”他说。

“视频系统设备有一个大利好，”Petkevich补充道。“就全球而言，该市场刚刚起步，目前就如同当年待开发的美国西部。人们没有想到，你现在可以通过所有的东西来处理该技术。我们正处在采用该技术的初期阶段。从现在起十年，到时候我们将会有一个完全不同的对话。”
无人驾驶飞机
无人驾驶飞机在伊拉克和阿富汗已经非常有效地搜集情报，甚至执行轰炸任务，其也已在国土安全应用中变得很流行（图4）。DHS获得了至少六架无人驾驶飞机（UAV）用于巡逻。其也一直与联邦航空局（FAA）合作监控加拿大的陆地边界安全。

最常用的无人机是军用MQ9捕食者B版本，其配备了专用摄影机和传感器。该飞机可以在空中停留长达30小时。DHS也在佛罗里达州研究一种用于水上试验的原型无人机，实现“俯视”功能以及与其他飞机和海上设施对接。如果成功的话，执行海上任务的UAV可能以墨西哥湾沿岸为基地，并在Puerto Rico和San Diego执行任务。
作者：Ron Schneiderman
总编辑
《Wireless Systems Design》