CN104344880B

CN104344880B - 称重系统及用于称重系统的防作弊的方法和设备

Info

Publication number: CN104344880B
Application number: CN201310330506.4A
Authority: CN
Inventors: 谢国俊; 戴�峰; 吴惠芳; 沈洋; 茅文铭
Original assignee: Mettler Toledo Changzhou Measurement Technology Ltd; Mettler Toledo Changzhou Precision Instruments Ltd; Mettler Toledo Changzhou Weighing Equipment Co Ltd
Current assignee: Mettler Toledo Changzhou Measurement Technology Ltd; Mettler Toledo Changzhou Precision Instruments Ltd; Mettler Toledo Changzhou Weighing Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: CN104344880A

Abstract

本发明公开称重系统及用于称重系统的防作弊的方法和设备。本发明的称重系统包括称重终端、耦合至称重终端的至少一个称重传感器以及防作弊模块，防作弊模块包括：读取子模块，读取来自至少一个称重传感器的重量信号；特征分析子模块，对重量信号进行信号分析以提取重量信号的变化趋势中的至少一个特征；特征判别子模块，判别至少一个特征是否异常，并基于至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为。公开并要求保护其它实施例。

Description

称重系统及用于称重系统的防作弊的方法和设备

技术领域

本发明涉及称重领域，尤其涉及称重系统和用于称重系统的防作弊的方法和设备。

背景技术

在各种称重应用中，对称重系统的作弊行为时有发生。非法的称重作弊行为，对社会，企业和个人造成了经济上的极大损失，同时也对公平的经营环境造成恶劣的负面影响。目前对称重系统的作弊方式主要有如下几类：

1)篡改或干扰传感器模拟信号的输出。作弊者破开传感器外壳后，将作弊装置连接到称重传感器电信号的输出信号线上，篡改或干扰传感器模拟信号的输出，使得终端显示的重量值高于或低于实际重量值；此种作弊装置一般分为两部分：遥控信号发射部分和遥控信号接收部分。一部分连接在传感器电信号的输出信号线上，该部分能接收和识别来自另一部分的遥控信号，另一部分是遥控装置。作弊者在距离称重系统较远的地方，操作遥控装置，发送指令到接收装置，接收装置根据接收到的遥控信号中的指令来窜改传感器模拟信号的输出，从而改变称重系统的最终重量显示值，达到作弊的目的。

2）篡改模数转化后的称重数据。作弊者将作弊装置连接到传感器与重量显示器或仪表之间的通讯线缆上，截取通讯重量数据，并解析通讯数据格式。在解析或破解出数字通讯协议后，作弊者可以根据作弊需要改变数据线上的重量数据，达到作弊的目的。作弊装置仍旧如1）中所描述的装置类似，分为两部分：遥控信号发射部分和遥控信号接收部分。

3）篡改显示器端或仪表端称重数据。作弊者将作弊装置嵌入到仪表内部，替换仪表内部的电路板或在仪表电路板之前或之后串入作弊电路板。当仪表终端接收到来自所有称重传感器的数据后，作弊装置会截取通讯重量数据，并解析通讯数据格式。在解析或破解出数字通讯协议后，重量数据对作弊者而言是完全透明的，作弊者可以根据作弊需要改变仪表端接收到的重量数据，可以是改变单个传感器的重量数据，可以同时改变多个传感器的重量数据，也可以改变整秤的重量合称值，达到作弊的目的。作弊装置仍旧如1）中所描述的装置类似，分为两部分：遥控信号发射部分和遥控信号接收部分。

4）称重系统所有者或操作者，同时也是作弊者，监守自盗，此种情况需要国家制定相关法律法规来规范称重行为。不属于本发明讨论范畴。

针对称重应用中出现的作弊行为，已经有多种技术被提出来防止作弊行为的发生。主要有以下防作弊技术或方法：

a)称重传感器模拟信号电压或电流检测。如专利公开CN102538935A“一种防止作弊的路面称重系统”，专利ZL200920126051.3“防无线遥控作弊的称重仪表”等专利中描述的方法。此方法可以防止1）中的作弊方式。但对作弊方式2），3）无效。

b)在称重系统附近架设无线干扰设备。如专利ZL200610117972.4“一种锁定作弊电子秤的方法及其设备”等专利中描述的方法。此方法可以一定程度上防止1）、2）、3）中的作弊方式。但有两个弊端：一是需要额外的无线设备设计和资金投入；二是容易误报，而且只适用于一定频率范围内的判断，对通过手机等新型无线遥控模块来作弊的方式，无法防止。

c)对A/D转换后的重量数据进行加密。如专利公开CN101968376A“一种称重传感器防作弊的方法”，专利公开CN101968377A“一种电子秤的防作弊方法”，专利ZL200710131539.0“基于数字传感器的称重系统通讯方法”等专利中描述的方法。此方法可以防止2）中的作弊方式。但对作弊方式1），3）无效。

d）铅封，外包围，隔离等方式来防止作弊者接触到计量关键部分。如专利ZL01108861.3“计量器具防作弊自动装置”，专利ZL200620068653.4“多功能称重传感器”等专利中描述的方法。此方法可以一定程度上防止1）3）中的作弊方式。但对作弊方式2）无效。

综上所述，目前已经提出或已存在的各种防作弊方法，基本上都能在一定程度上防止某一种或某几种作弊行为的发生，但不能从根源上防止作弊行为的发生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种新的称重系统和新的用于称重系统的防作弊的方法和设备，根据称重数据变化趋势中的特征（频域特征和时域特征），来判断是正常称重行为还是作弊称重行为，从而能够及时发现并记录作弊行为，并及时给出示警，停止正在进行的称重行为。

具体地，本发明的实施例提供了一种称重系统，包括：称重终端；耦合至称重终端的至少一个称重传感器；以及防作弊模块，防作弊模块进一步包括：读取子模块，读取来自至少一个称重传感器的重量信号；特征分析子模块，对重量信号进行信号分析以提取重量信号的变化趋势中的至少一个特征；特征判别子模块，判别至少一个特征是否异常，并基于至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为。

在根据本发明的优选实施例的称重系统中，至少一个特征包括时域特征，特征判别子模块通过将时域特征与阈值作比较来判断重量信号的时域特征是否异常。

在根据本发明的优选实施例的称重系统中，至少一个特征包括频域特征，特征判别子模块通过将重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断重量信号的频域特征是否异常。

在根据本发明的优选实施例的称重系统中，至少一个特征包括时域特征和频域特征，特征判别子模块通过将时域特征与阈值作比较来判断重量信号的时域特征是否异常，特征判别子模块通过将重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断重量信号的频域特征是否异常，并且特征判别子模块通过对时域特征的判断结果和频域特征的判断结果进行与运算或者或运算来确定是否存在作弊行为。

在根据本发明的优选实施例的称重系统中，时域特征是梯度特征和方差特征以及其它合适的时域特征中的至少一种。

在根据本发明的优选实施例的称重系统中，频域特征是幅频特征、能量谱特征和功率谱特征以及其它合适的频域特征中的至少一种。

在根据本发明的优选实施例的称重系统中，至少一个称重传感器是数字称重传感器，并且防作弊模块嵌入在称重系统的数字称重传感器的控制器中。

在根据本发明的优选实施例的称重系统中，防作弊模块嵌入在称重系统的称重终端的控制器中。

在根据本发明的优选实施例的称重系统中，防作弊模块是独立的硬件模块或设备。

本发明的实施例还提供了一种用于称重系统的防作弊的方法，包括：读取来自至少一个称重传感器的重量信号；对重量信号进行信号分析以提取所述重量信号的变化趋势中的至少一个特征；以及判别至少一个特征是否异常，并基于至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为。

在根据本发明的优选实施例的方法中，至少一个特征包括时域特征，并且判别至少一个特征是否异常的步骤包括通过将时域特征与阈值作比较来判断重量信号的时域特征是否异常。

在根据本发明的优选实施例的方法中，至少一个特征包括频域特征，并且判别至少一个特征是否异常的步骤包括通过将重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断重量信号的频域特征是否异常。

在根据本发明的优选实施例的方法中，至少一个特征包括时域特征和频域特征，并且判别至少一个特征是否异常的步骤包括通过将时域特征与阈值作比较来判断重量信号的时域特征是否异常，以及将重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断重量信号的频域特征是否异常，基于至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为的步骤包括通过对时域特征的判断结果和频域特征的判断结果进行与运算或者或运算来确定是否存在作弊行为。

在根据本发明的优选实施例的方法中，时域特征是梯度特征和方差特征以及其它合适的时域特征中的至少一种。

在根据本发明的优选实施例的方法中，频域特征是幅频特征、能量谱特征和功率谱特征以及其它合适的频域特征中的至少一种。

本发明的实施例还提供一种用于称重系统的防作弊的设备，包括：用于读取来自至少一个称重传感器的重量信号的装置；用于对重量信号进行信号分析以提取重量信号的变化趋势中的至少一个特征的装置；以及用于判别至少一个特征是否异常，并基于至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为的装置。

在根据本发明的优选实施例的设备中，至少一个特征包括时域特征，并且用于判别至少一个特征是否异常的装置包括用于通过将时域特征与阈值作比较来判断重量信号的时域特征是否异常的装置。

在根据本发明的优选实施例的设备中，至少一个特征包括频域特征，并且用于判别至少一个特征是否异常的装置包括用于通过将重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断重量信号的频域特征是否异常的装置。

在根据本发明的优选实施例的设备中，至少一个特征包括时域特征和频域特征，并且用于判别至少一个特征是否异常的装置包括用于通过将时域特征与阈值作比较来判断重量信号的时域特征是否异常，以及将重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断重量信号的频域特征是否异常的装置，用于基于至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为的装置包括用于通过对时域特征的判断结果和频域特征的判断结果进行与运算或者或运算来确定是否存在作弊行为。

在根据本发明的优选实施例的设备中，时域特征是梯度特征和方差特征以及其它合适的时域特征中的至少一种。

在根据本发明的优选实施例的设备中，频域特征是幅频特征、能量谱特征和功率谱特征以及其它合适的频域特征中的至少一种。

本发明的系统、方法及设备可应用于由模拟称重传感器组成的称重系统；也可应用于由数字称重传感器组成的称重系统。与现有技术相比较，本发明具有以下优势：

1）无法破解，从重量根源处防作弊，作弊者无法破解；

2）应用面广，即可应用于由模拟称重传感器组成的称重系统，也可以应用于由数字称重传感器组成的称重系统。

3）不增加称重系统成本和系统设计的复杂度。

4）容易实现，本方法只需将防作弊算法模块嵌入到称重系统的软件中，即可实现防作弊。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述，附图中的相同或相似的标号标识相同或相似的部件或要素。

图1A为本发明的称重系统的示意图。

图1B为本发明的防作弊模块的示意图。

图2为本发明的基于时域和频域的防作弊模块的基本流程图。

图3为本发明的基于时域的防作弊模块的基本流程图。

图4为本发明的基于频域的防作弊模块的基本流程图。

图5为本发明在汽车衡数字称重系统中的应用的示意图。

图6为本发明在时域上的带有阶跃作弊信号的重量信号曲线图。

图7为本发明的重量信号的时域特征梯度曲线图。

图8为本发明在平台秤模拟称重系统中的应用的示意图。

图9为本发明在时域上的带有斜坡作弊信号的重量信号曲线图。

图10为本发明的重量信号频域上的功率谱曲线图。

具体实施方式

所有的对称重系统的作弊行为本质上都是改变称重传感器的重量数据。本方法以称重传感器重量的变化趋势中的特征（频域特征和时域特征）为基础，将重量信号变化趋势的频域特征和时域特征相结合，形成作弊行为综合判别器，来区分正常称重行为和作弊称重行为，从根源上防止了作弊行为的发生。

具有防作弊功能的称重系统由若干称重传感器、秤体、通讯线缆、称重终端和防作弊模块组成，如图1所示。

其中称重传感器可以是模拟称重传感器或者数字称重传感器。称重终端可以是称重仪表或计算机或可编程逻辑控制器（PLC）。该称重系统若是数字称重系统，防作弊模块可以嵌入在数字称重传感器中的控制器（MCU）中；若是模拟称重系统，防作弊模块可以嵌入在称重终端的控制器中。防作弊模块可以嵌入到称重系统中有必要防止作弊行为发生的部件中。防作弊模块也可以是独立的硬件模块或设备，嵌入到称重系统中有必要防止作弊行为发生的环节中。

防作弊模块的基本实现步骤，请参考图2，具体描述如下：

步骤202：从传感器重量通道，连续读取一段时间内的称重数据，数据量n>10;

同时在时域上和频域上，进行信号分析。

步骤204a：在时域上进行信号分析，并提取信号的时域特征来识别作弊信号。时域特征需要根据需要来提取，并不限于某种时域特征，也不限于使用仅一种时域特征，可以是多种时域特征的融合。

典型的时域特征有：

a)梯度：计算这段时间内的传感器重量输出的梯度值，梯度=(W(n)-W(n-1))/1,可计算得到一组梯度值；在时域上，作弊行为和正常称重行为的梯度值有明显差异，通过对梯度设置阈值，可以区分是作弊行为还是正常称重行为；

b）方差：计算这段时间内的传感器重量输出的方差，方差可计算得到这组数据的方差；方差越大，数据的波动幅度越大，数据越分散。在时域上，作弊行为和正常称重行为的方差有明显差异，通过对方差设置阈值，可以区分是作弊行为还是正常称重行为；

c)其它时域特征：

在设计防作弊模块时，可以根据作弊信号的特点来选取合适的时域特征，用于区分作弊和正常称重行为。

步骤204b：重量离散信号，经傅里叶变换后，在频域上，进行信号分析，并提取信号的频域特征来识别作弊信号。频域特征需要根据需要来提取，并不限于某种频域特征，也不限于使用仅一种频域特征，可以是多种频域特征的融合。典型的频域特征有：

a)幅频特征：

正常称重信号稳定后为直流信号，时域为直流信号的频谱为冲激函数。作弊称重信号一般为冲激信号或阶跃信号,也有可能为斜坡信号。在频域上，冲激信号的频谱等于常数，单位阶跃信号其频谱不仅在0处有一个冲激函数（这对应于信号的直流特性），而且还会含有其它众多的频率分量，由于时域的剧烈变化，相应的频域中的分量将是无限的；单位斜坡信号，频谱为ω为角频率，δ(ω)为单位脉冲函数。在频域上，作弊行为和正常称重行为的信号幅频特征分布有明显差异，根据幅频特征的差异，可以区分是作弊行为还是正常称重行为。

b)其它频域特征：

在设计防作弊模块时，可以根据作弊信号的特点来选取合适的频域特征，以用于区分作弊和正常称重行为，如能量谱特征，功率谱特征等。

步骤206：分别判断时域特征和频域特征是否正常，并根据需要，综合时域特征和频域特征的判别结果，得出最终判别结果。根据需要，最终判别结果可以为以下两种中一种：

“最终判别结果”=“时域特征判别结果”AND“频域特征判别结果”

“最终判别结果”=“时域特征判别结果”OR“频域特征判别结果”

AND–与运算；

OR–或运算。

步骤208：若最终判别结果为异常，即发现作弊行为，则称重系统记录作弊行为，发送警告信号，如蜂鸣，同时在步骤212暂停称重。

步骤210：若最终判别结果为非异常，即没有发现作弊行为，则正常重量信号输出。

根据称重实际需求，防作弊模块可以衍生出另外两种防作弊模块：基于时域特征的防作弊模块，如图3所示；基于频域特征的防作弊模块，如图4所示。图3中的步骤300-312和图4中的步骤400-412与图2中通过相似附图标记200-212标注的步骤类似，在此不再赘述。

对于有些作弊方式，如遥控改变传感器模拟输入的作弊方式，作弊信号是阶跃信号，时域特征明显，如可以根据梯度特征，并可以根据时域特征识别作弊行为，这种情况可以设计基于时域特征的防作弊模块，具体如图3所示。

对于有些作弊方式，如遥控改变传感器模拟输入的作弊方式，作弊信号是一个斜坡信号，时域特征不容易获取，但频域特征明显，如可以获得经傅里叶变换后的幅频特征（如单位斜坡信号单位斜坡信号，频谱为ω为角频率，δ(ω)为单位脉冲函数），并可以根据频域特征识别作弊行为，这种情况可以设计基于频域特征的防作弊模块，具体如图4所示。

本发明的实施例的防作弊模块可通过硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。

在防作弊模块的硬件实现方式中，防作弊模块可包括多个子模块以实现上述图2、3和4所描述的各个功能，如图1B所示。具体地，防作弊模块可包括读取子模块、特征分析子模块以及特征判别子模块，其中：读取子模块，读取来自至少一个称重传感器的重量信号；特征分析子模块，对重量信号进行信号分析以提取重量信号的变化趋势中的至少一个特征；以及特征判别子模块，判别至少一个特征是否异常，并基于所述至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为。

在防作弊模块的软件实现方式中，图2、3和4所描述的全部或一部分过程可通过用于执行这些过程或子过程的计算机软件来实现，计算机软件可通过本领域普通技术人员已知的任何合适的编程语言来编写。

下面分别结合附图对本发明的具体实施例作更为详细地说明。

实施例1：车辆衡数字称重系统应用

请参阅图5，车辆衡数字称重系统主要由秤体3，8只数字称重传感器1，通讯线缆4和称重仪表2组成。每只数字称重传感器1包含防作弊模块5。此称重系统使用总线通讯协议，链状网络连接，无需接线盒。秤体3是称重载体，车辆停在或缓慢开过秤体3时，车辆及货物的重量直接加载在秤体3上。8只数字称重传感器1安装于秤体3中，分别采集车辆重量信号，最初的模拟称重信号经A/D转换，数字信号处理后转换为稳定的无噪声的数字称重信号；该数字称重信号进入防作弊模块5，以判断该称重信号中是否包含作弊信号，若发现作弊信号，则发出警告信号给仪表，并告知称重仪表2立即停止称重，同时称重仪表2会发出蜂鸣警告或其它警告形式。称重仪表2接收来自8只数字称重传感器的8路数字称重信号，组成合称信号并显示；同时可以对整秤的称重信号进行控制和配置，如对整秤进行标定。操作人员通过称重仪表2来获取称车辆重量数据，并控制整个称重系统。

本发明可应用在车辆衡数字称重系统中。如图5所示，数字称重传感器1包含防作弊模块5。如图6所示，当作弊行为发生时，数字称重传感器采集到的信号包含两部分，即稳定的真实重量信号和阶跃作弊信号，即：

W_output=W_real+W_cheat

如图3所示，在数字称重传感器中设计基于时域特征的防作弊模块，具体而言，可以设计基于梯度特征的防作弊模块。

具体方法如下：

真实重量信号与作弊信号的梯度与时间的关系曲线有明显差异，如图7所示。重量信号的梯度为：

G=(W(n)-W(n-1))/1；其中G-梯度，W(n)与W(n-1)为时间轴上相邻的重量值。

理想情况下，在车辆衡称重时，其真实重量信号，是平稳的，且其梯度与时间的关系是：

y=0,x≥0其中y-梯度，x-时间

而作弊信号的梯度与时间的关系是：

y-梯度，x-时间，

t₁-作弊的开始时间点，

t₂-作弊的结束时间点，

Y-作弊信号梯度值。

如图7所示，通过对梯度设置阈值，可以区分是作弊行为还是正常称重行为。考虑

到在车辆衡称重时，汽车上秤后，其真实重量信号，不是绝对平稳的，输出的重量信号有一定的波动，从而其梯度与时间的关系是也不是y=0，而是Y₂>y>Y₁，其中Y₁，Y₂为真实重量信号的梯度波动上下限，即上下阈值。Y₁，Y₂可通过实验获得其经验值。

作弊行为也可能发生在车辆上秤的过程中，这种情况下，其真实重量信号，是不平稳的，但真实重量信号随时间的变化会经历一段过程，该过程持续的时间长度由车辆上秤的速度决定，真实重量信号的梯度与时间的关系是：y∈(Y₁,Y₂)，其中Y₁，Y₂为真实重量信号的梯度波动上下限，即上下阈值。Y₁，Y₂可通过实验获得其经验值。

如图3所示，基于梯度特征的防作弊模块工作流程如下：

在步骤302，从传感器重量通道，连续读取一段时间内的称重数据，数据量n>10；在步骤304，在时域上，进行信号分析，并提取信号的梯度特征来识别作弊信号。在步骤306，判断时域特征是否异常。当发现信号的梯度不在范围(Y₁,Y₂)内，则判断为作弊信号；若信号的梯度在范围(Y₁,Y₂)内，则判断为正常称重信号。若最终判别结果为非异常，即没有发现作弊行为，则在步骤310，正常重量信号输出。若最终判别结果为异常，即发现作弊行为，则在步骤308，称重系统记录作弊行为，发送警告信号，如蜂鸣，同时在步骤312暂停称重。

基于梯度特征的防作弊模块不仅仅可以应用于车辆衡数字称重系统，也可应用于其它可以梯度来区分出作弊信号的称重应用；基于梯度特征的防作弊模块不仅仅可以设计成软件模块，也可以固化到专门的MCU中，从而设计成专门的硬件防作弊模块。

实施例2：平台秤模拟称重系统应用

请参阅图8，平台秤称重系统主要由秤体3，4只模拟称重传感器1，模拟接线盒6，通讯线缆4，防作弊模块5和称重仪表2组成。防作弊模块5嵌入在称重仪表2中。4只模拟称重传感器1物理上安装于秤体3中，分别采集重量信号。模拟接线盒6汇总来自于4只模拟称重传感器1的信号，并将汇总后的模拟信号发送到称重仪表2，称重仪表2将采集到的模拟信号进行模数转换，转换成数字信号，数字信号经数字滤波等数字处理后转换为稳定的无噪声的数字称重信号；经数字信号处理后的称重信号进入防作弊模块5，以判断该称重信号中是否包含作弊信号，若发现作弊信号，则发出警告信号给仪表，并告知称重仪表2立即停止称重，同时称重仪表2会发出蜂鸣警告或其它警告形式。操作人员通过称重仪表2来采集、显示重量数据，同时可以对整秤的称重信号进行控制和配置，如对整秤进行标定。

本发明可应用在平台秤模拟称重系统中。如图9所示，当作弊行为发生时，称重仪表采集到的信号包含两部分，即稳定的真实重量信号和斜坡作弊信号，即：

W_output=W_real+W_cheat

如图4所示，在称重仪表中设计基于频域特征的防作弊模块，具体而言，可以设计基于功率谱特征的防作弊模块。

具体方法如下：

真实重量信号与作弊信号在频域上的功率谱有明显差异，如图9所示。在理想情况下，在平台秤称重时，其真实重量信号是平稳的，即

W_real=W₀,t>=0

这里，W₀为常数，即恒定重量值；

平稳的真实重量信号其功率谱与频率的关系曲线如图10所示，体现在频域坐标系中，为在纵坐标上的一个点。

斜坡作弊信号与时间的关系：

这里，k-斜坡的斜率，t₀，t₁-斜坡的起始和截止时间点。

斜坡作弊信号的功率谱与频率的关系曲线如图10所示，体现在频域坐标系中，其功率谱不仅在0处有一个峰值，而且还会含有其它众多的频率分量。

通过对比真实重量信号与作弊信号在频域上的功率谱上的明显差异的表

现如图9所示，设计防作弊模块，可以区分是作弊行为还是正常称重行为。

如图4所示，基于频域特征的防作弊模块工作流程如下：

在步骤402，从传感器重量通道，连续读取一段时间内的称重数据，数据量n>10；在步骤404，在频域上，进行信号分析，并提取信号的功率谱特征来识别作弊信号。在步骤406，判断频域特征是否异常。当发现信号的功率谱不符合正常称重信号的表现时，则判断该信号为作弊信号；若信号的功率谱符合正常称重信号的表现时，则判断该信号为正常称重信号。若最终判别结果为非异常，即没有发现作弊行为，则在步骤410，正常重量信号输出。若最终判别结果为异常，即发现作弊行为，则在步骤408，称重系统记录作弊行为，发送警告信号，如蜂鸣，同时在步骤412暂停称重。

基于频域特征的防作弊模块不仅仅可以应用于平台秤模拟称重系统，也可应用于其它可以用频域特征来区分出作弊信号的称重应用；基于频域特征的防作弊模块不仅仅可以设计成软件模块，也可以固化到专门的MCU中，从而设计成专门的硬件防作弊模块，还可以设计成软件和硬件模块的组合。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims

1.一种称重系统，包括：

称重终端；

耦合至所述称重终端的至少一个称重传感器；以及

防作弊模块，所述防作弊模块包括：

读取子模块，读取来自所述至少一个称重传感器的重量信号；

特征分析子模块，对所述重量信号进行信号分析以提取所述重量信号的变化趋势中的至少一个特征；

特征判别子模块，判别所述至少一个特征是否异常，并基于所述至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为，

其中所述至少一个特征包括时域特征和频域特征中的至少一种，所述时域特征包括梯度特征和方差特征中的至少一种。

2.如权利要求1所述的称重系统，其特征在于，所述至少一个特征包括时域特征，所述特征判别子模块通过将所述时域特征与阈值作比较来判断所述重量信号的时域特征是否异常。

3.如权利要求1所述的称重系统，其特征在于，所述至少一个特征包括频域特征，所述特征判别子模块通过将所述重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断所述重量信号的频域特征是否异常。

4.如权利要求1所述的称重系统，其特征在于，所述至少一个特征包括时域特征和频域特征，所述特征判别子模块通过将所述时域特征与阈值作比较来判断所述重量信号的时域特征是否异常，所述特征判别子模块通过将所述重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断所述重量信号的频域特征是否异常，并且所述特征判别子模块通过对所述时域特征的判断结果和所述频域特征的判断结果进行与运算或者或运算来确定是否存在作弊行为。

5.如权利要求3或4所述的称重系统，其特征在于，所述频域特征是幅频特征、能量谱特征和功率谱特征以及其它合适的频域特征中的至少一种。

6.如权利要求1所述的称重系统，其特征在于，所述至少一个称重传感器是数字称重传感器，并且所述防作弊模块嵌入在所述称重系统的数字称重传感器的控制器中。

7.如权利要求1所述的称重系统，其特征在于，所述防作弊模块嵌入在所述称重系统的称重终端的控制器中。

8.如权利要求1所述的称重系统，其特征在于，所述防作弊模块是独立的硬件模块或设备。

9.一种用于称重系统的防作弊的方法，包括：

读取来自至少一个称重传感器的重量信号；

对所述重量信号进行信号分析以提取所述重量信号的变化趋势中的至少一个特征；以及

判别所述至少一个特征是否异常，并基于所述至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为，

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个特征包括时域特征，并且判别所述至少一个特征是否异常的步骤包括通过将所述时域特征与阈值作比较来判断所述重量信号的时域特征是否异常。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个特征包括频域特征，并且判别所述至少一个特征是否异常的步骤包括通过将所述重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断所述重量信号的频域特征是否异常。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个特征包括时域特征和频域特征，并且判别所述至少一个特征是否异常的步骤包括通过将所述时域特征与阈值作比较来判断所述重量信号的时域特征是否异常，以及将所述重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断所述重量信号的频域特征是否异常，基于所述至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为的步骤包括通过对所述时域特征的判断结果和所述频域特征的判断结果进行与运算或者或运算来确定是否存在作弊行为。

13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述频域特征是幅频特征、能量谱特征和功率谱特征以及其它合适的频域特征中的至少一种。

14.一种用于称重系统的防作弊的设备，包括：

用于读取来自至少一个称重传感器的重量信号的装置；

用于对所述重量信号进行信号分析以提取所述重量信号的变化趋势中的至少一个特征的装置；以及

用于判别所述至少一个特征是否异常，并基于所述至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为的装置，

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述至少一个特征包括时域特征，并且所述用于判别所述至少一个特征是否异常的装置包括用于通过将所述时域特征与阈值作比较来判断所述重量信号的时域特征是否异常的装置。

16.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述至少一个特征包括频域特征，并且所述用于判别所述至少一个特征是否异常的装置包括用于通过将所述重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断所述重量信号的频域特征是否异常的装置。

17.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述至少一个特征包括时域特征和频域特征，并且用于判别所述至少一个特征是否异常的装置包括用于通过将所述时域特征与阈值作比较来判断所述重量信号的时域特征是否异常，以及将所述重量信号的频域特征与正常称重信号的频域特征作比较来判断所述重量信号的频域特征是否异常的装置，用于基于所述至少一个特征是否异常的判别结果来确定是否存在作弊行为的装置包括用于通过对所述时域特征的判断结果和所述频域特征的判断结果进行与运算或者或运算来确定是否存在作弊行为。

18.如权利要求16或17所述的设备，其特征在于，所述频域特征是幅频特征、能量谱特征和功率谱特征以及其它合适的频域特征中的至少一种。