CN104484937A - 现金票据防伪信息的采样方法和采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种现金票据防伪信息的采样方法及执行该方法的现金票据防伪信息的采样装置。该现金票据防伪信息的采样方法通过采集的传感器之间的差异，利用差异的规律还原出有效信号传感器获取的空间耦合的工频或低频电磁干扰信号，然后对防伪信息对应的电压波形数据进行共模信号消除，从而彻底消除磁性信号传感器在磁性防伪信号采集期间遭受的空间耦合的工频或低频电磁干扰。
Description
技术领域
本发明涉及电磁场信号处理领域，具体涉及一种现金票据防伪信息的采样方法。
背景技术
目前现金票据自动存取机被广泛的应用，同时对现金票据进行计数和分类处理的现金票据清分机也被广泛应用，这些机器内部使用多种高灵敏度的磁敏传感器用来检测钞票的防伪信息。因为使用于钞票的磁防伪信息非常微弱，往往需要很好的低噪声放大电路和极高的放大倍数实现磁性信息的检出。高灵敏的放大电路的固有特性是容易受到干扰，在现实应用中，由于使用环境和安装方式的限制，自动柜员机设备往往不方便随便移动，若是在自动柜员机设备安装环境附近存在大功率的变电器或交流电力设备，随着用电负荷的大量增加，通过空间辐射方式的产生的工频电磁场迅速增强，很容易产生超出设备常规能容忍的干扰源，即使设备通过相应各电磁兼容认证，依然会在高灵敏的磁敏传感器上感应出工频干扰信号，干扰信号包含50赫兹和60赫兹的低频干扰或是几百赫兹的高次谐波干扰信号，这些干扰信号会与传感器检测到的有效防伪信号以电平叠加的方式输出。
在现有的现金票据自动存取机和现金票据清分机的工作流程中，会对存入和取出的现金票据进行同步顺序的防伪信息采集，此时钞票顺序地以一定的间隔通过传感器的感应区域，传感器则采集获取每张现金票据通过传感器时的磁性防伪信息，并通过运算处理或数据对比判断是不是正确的防伪信息，从而实现现金票据的真伪鉴别。
在这个传感器采集获取每张现金票据通过传感器时的磁性防伪信息的过程中，如果传感器采集到的有效防伪信号被干扰，就会采集到错误的防伪信号电压波形，产生设备误判，造成设备无法正常对钞票的防伪信息识别，出现大量存取款拒钞现象，由于金融设备的特殊的安全需求，这时设备基本无法正常工作。与此同时，由于同一台设备ATM设备或是现金票据清分设备往往使用很多个磁性传感器，这些传感器在设备中的安装位置存在差异，造成各个传感器上检出的干扰信号会存在明显差异，参考图1，图1为设备内不同位置两个传感器的干扰信号差异示意图，这样更加增加了干扰信号的消除难度。现有的消除工频干扰的方式往往通过复杂的软件算法和FFT变换，如果对每个传感器的输出信号分别处理，会极大消耗系统资源，而且往往会对有效的信号造成衰减；另外现有的通过空间电磁场屏蔽方式的抗低频电磁干扰措施需要增加大量的屏蔽材料成本，并且因为金融设备的应用需求无法完全实现屏蔽；应用于电力设备的抗干扰方式往往需要从市电电源来提取工频信号，但是这种提取到的干扰信号和通过空间耦合方式耦合到磁性传感器和干扰信号存在相位差，需要相位补偿处理，电路复杂，同时提取的干扰源的频率信息可能存在差异，不可能准确还原出实际的干扰信号。
发明内容
本发明目的之一在于提出一种现金票据防伪信息的采样方法，消除现金票据自动存取款机和现金票据清分设备进行钞票识别过程中，磁性信号传感器遭受的空间辐射造成的工频和低频电磁干扰。
本发明另一目的在于提供一种执行方法的现金票据防伪信息的采样装置。
本发明提出的一种现金票据防伪信息的采样方法，包括：步骤一，在获取有效信号的传感器采集现金票据的防伪信息的采样间隔中，采集获取干扰信号的传感器输出的电压波形数据V干扰和获取有效信号的传感器输出的电压波形数据V有效；步骤二，按照公式K＝V有效/V干扰计算获取干扰信号的传感器和获取有效信号的传感器对电磁干扰信号的响应比例系数K；步骤三，通过获取有效信号的传感器对现金票据的防伪信息进行采样，输出防伪信息对应的电压波形数据V’有效；步骤四，采集获取干扰信号的传感器在现金票据通过获取有效信号的传感器的时间段内输出的电压波形数据V’干扰；步骤五，按照公式V叠加干扰＝K*V’干扰，还原出获取有效信号的传感器输出的叠加了电磁干扰信号的电压波形数据V叠加干扰；以及步骤六，按照公式V防伪信息＝V’有效-V叠加干扰，对防伪信息对应的电压波形数据进行共模信号消除，获得共模信号消除后防伪信息对应的电压波形数据V防伪信息。
具体的，步骤六之后返回步骤一，循环执行步骤一至步骤六，以完成每一张现金票据防伪信息的采样。
优选的，步骤一和步骤二在现金票据采样间隔内完成，其中该现金票据采样间隙是指前一张现金票据采样结束后至后一张现金票据采样开始前的时间。
一种现金票据防伪信息的采样装置，包括获取有效信号的传感器和获取干扰信号的传感器，其中该获取有效信号的传感器位于该现金票据通道上方，该获取干扰信号的传感器设置在该获取有效信号的传感器附近。
优选的，该获取有效信号的传感器为多个，该多个获取有效信号的传感器形成阵列，且每个获取有效信号的传感器均垂直朝向该现金票据通道。
本发明的方案，通过采集的传感器之间的差异，利用差异的规律还原出有效信号传感器获取的空间耦合的工频或低频电磁干扰信号，然后对防伪信息对应的电压波形数据进行共模信号消除，从而彻底消除磁性信号传感器在磁性防伪信号采集期间遭受的空间耦合的工频或低频电磁干扰。同时，本发明利用现金票据采样间隔进行系数计算，不影响现有的现金识别有效处理时间，同时涉及的系数计算和共模消除处理，运算简单。
附图说明
图1是设备内不同位置两个传感器的干扰信号差异示意图；
图2是现金票据防伪信息采样装置主要结构示意图；
图3是新增数据采样区间占据采样间隙的比例的示意图。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的实施方式和方法。根据本发明的现金票据防伪信息采样方法在现金票据自动存取款机中应用，一现金票据防伪信息采样装置的实施例如图2所示，该现金票据防伪信息采样装置包含获取有效信号的传感器21、现有获取干扰信号的传感器32以及新增获取干扰信号的传感器33，另外，图2中还示出待识别现金票据11以及现金票据的运动方向A。
通常情况下，用于获取现金票据的有效磁性防伪信号的传感器21安装在现金票据识别模块的通道中，该获取有效信号的传感器21为一个或者多个，当该获取有效信号的传感器21为多个时，该多个传感器21垂直于现金票据运送方向A并行排列。本实施例中该传感器21为5个，当然传感器21的排布方式类似图2中所示方式，但不限于图2方式。
新增获取干扰信号的传感器33安装在现有获取干扰信号的传感器32的旁边或临近位置，参考图2，本实施方式中，该新增获取干扰信号的传感器33有五个，平行设置在该获取有效信号的传感器21阵列的后面，且该新增获取干扰信号的传感器33的方向与该获取有效信号的传感器21的方向相垂直。该现有获取干扰信号的传感器32则分布在该获取有效信号的传感器21阵列的两端，且位于该现金票据的边界之外。当然，该新增获取干扰信号的传感器33的排布不限于图2所示方式，实际应用中，需要调整其安装方向或位置或通过其它措施包括遮蔽等，确保在进行现金票据的防伪信号电压波形数据采集时，获取干扰信号的传感器32、33不能获取现金票据中有效的用于防伪识别的信息。
以下介绍本实施方式提供的现金票据防伪信息的采样方法的原理和方法：考虑到由于空间耦合的工频或低频电磁干扰信号频率较低，根据电磁波原理，50赫兹干扰信号的空间传播的波长约为6000公里，相比而言现金票据自动存取款机和现金票据清分设备内部的磁性传感器的安装位置的差异非常微小，所以空间耦合方式获取干扰信号的传感器32和获取有效信号的传感器21获得的干扰信号的相位差异基本为零。用下面两个公式描述获取干扰信号的传感器32和获取有效信号的传感器21的输出电压波形信号:
V干扰＝K1Sin(ω1t+φ1)；
V有效＝K2Sin(ω2t+φ2)；
其中ω代表干扰源的频率对应的角速度，φ代表相应信号的相位信息，K1，K2为实际检测的信号幅度；由于ω是相同的干扰源和相同的传感器，故认为ω1＝ω2，结合上面描述可知φ1＝φ2。
因此只要采集的半个周期以上的波形数据信号，通过幅值的比较寻找最大值，以获取干扰信号的传感器32的幅值为基准值，用获取有效信号的传感器21的输出电压波形信号幅值除以该基准值，可以计算出幅值的比例系数即:K＝V有效/V干扰＝K2/K1，记为两个传感器对通过空间耦合的工频或低频电磁干扰信号的幅值响应的比例系数K，利用这个K值可以实现获取干扰信号的传感器32和获取有效信号的传感器21获取的空间耦合的工频或低频电磁干扰信号电压波形的相互转换。
在现金票据防伪信息的采样方法中，包括：步骤一，在获取有效信号的传感器采集现金票据的防伪信息的采样间隔中，采集获取干扰信号的传感器输出的电压波形数据V干扰和获取有效信号的传感器输出的电压波形数据V有效；步骤二，按照公式K＝V有效/V干扰计算获取干扰信号的传感器和获取有效信号的传感器对电磁干扰信号的响应比例系数K；步骤三，通过获取有效信号的传感器对现金票据的防伪信息进行采样，输出防伪信息对应的电压波形数据V’有效；步骤四，采集获取干扰信号的传感器在现金票据通过获取有效信号的传感器的时间段内输出的电压波形数据V’干扰；步骤五，按照公式V叠加干扰＝K*V’干扰，还原出获取有效信号的传感器输出的叠加了电磁干扰信号的电压波形数据V叠加干扰；以及步骤六，按照公式V防伪信息＝V’有效-V叠加干扰，对防伪信息对应的电压波形数据进行共模信号消除，获得共模信号消除后防伪信息对应的电压波形数据V防伪信息。其中步骤一和步骤二是在设备采集获取每张现金票据通过传感器时的磁性防伪信息的过程中，利用每张现金票据采集的时间间隔，采集获取干扰信号的传感器32和获取有效信号的传感器21的输出电压波形信号数据，完成K值计算。
步骤三至步骤五中，采集每张新进票据的防伪信号，且在每张现金票据的防伪信号采集完成后，将获取干扰信号的传感器32在现金票据通过获取有效信号的传感器21的时间段内的输出电压波形数据V′干扰乘以K值，得出一个新的电压波形数据，即为获取有效信号传感器21的输出电压波形数据中叠加的工频或低频电磁干扰信号的电压波形数据，即：V叠加干扰＝K*V′干扰。
步骤六中，获取有效信号的传感器21在每张现金票据的防伪信号采集的过程中输出的电压波形数据包含干扰信号和钞票防伪信号，是两者的时域叠加，用该式描述：V′有效＝V叠加干扰+V防伪信息。把获取有效信号的传感器21采集输出的现金票据的防伪信号的电压波形数据减去还原出来的V叠加干扰数据，实现共模消除，从而消除电磁干扰信号，获得准确的钞票防伪信号的电压波形数据，用该式描述：V防伪信息＝V′有效-V叠加干扰。
具体实施中，优选在每一张现金票据数据采样前，增加一个不少于50赫兹干扰的半个周期(10毫秒)的新增数据采样区间，参考图3，利用这段时间，计算出K值，当完成单张现金票据的防伪数据采集后，利用K值,就可以获得获取有效信号的传感器21接收到的干扰信号的电压波形,然后对防伪信息对应的电压波形数据进行共模信号消除，从而彻底消除磁性信号传感器在磁性防伪信号采集期间遭受的空间耦合的工频或低频电磁干扰。
本实施例中增加的数据空采时间最小约10毫秒，对于现有的现金识别处理速度下，不影响有效处理时间，也就是说，如图3所示，该增加的数据空采时间小于现有的现金识别处理装置中常设的钞票采样间隔，因此增设该数据空采时间不影响有效处理时间。同时涉及的系数计算和共模消除处理，运算简单，相对于FFT或复杂的滤波算法，对系统资源需求低，因此不会对现有现金票据自动存取款机和现金票据清分设备处理速度造成影响，具有较高的可实现性。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种现金票据防伪信息的采样方法，包括：
步骤一，在获取有效信号的传感器采集现金票据的防伪信息的采样间隔中，采集获取干扰信号的传感器输出的电压波形数据V干扰和获取有效信号的传感器输出的电压波形数据V有效；
步骤二，按照公式K＝V有效/V干扰计算获取干扰信号的传感器和获取有效信号的传感器对电磁干扰信号的响应比例系数K；
步骤三，通过获取有效信号的传感器对现金票据的防伪信息进行采样，输出防伪信息对应的电压波形数据V’有效；
步骤四，采集获取干扰信号的传感器在现金票据通过获取有效信号的传感器的时间段内输出的电压波形数据V’干扰；
步骤五，按照公式V叠加干扰＝K*V’干扰，还原出获取有效信号的传感器输出的叠加了电磁干扰信号的电压波形数据V叠加干扰；
步骤六，按照公式V防伪信息＝V’有效-V叠加干扰，对防伪信息对应的电压波形数据进行共模信号消除，获得共模信号消除后防伪信息对应的电压波形数据V防伪信息。
2.如权利要求1所述的现金票据防伪信息的采样方法，其特征在于，步骤六之后返回步骤一，循环执行步骤一至步骤六，以完成每一张现金票据防伪信息的采样。
3.如权利要求2所述的现金票据防伪信息的采样方法，其特征在于，步骤一和步骤二在现金票据采样间隔内完成，其中该现金票据采样间隙是指前一张现金票据采样结束后至后一张现金票据采样开始前的时间。
4.一种执行权利要求1～3中任意一项所述的现金票据防伪信息的采样方法的现金票据防伪信息的采样装置，包括获取有效信号的传感器和获取干扰信号的传感器，其中该获取有效信号的传感器位于该现金票据通道上方，该获取干扰信号的传感器设置在该获取有效信号的传感器附近。
5.如权利要求4所述的现金票据防伪信息的采样装置，其特征在于，该获取有效信号的传感器为多个，该多个获取有效信号的传感器形成阵列，且每个获取有效信号的传感器均垂直朝向该现金票据通道。
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