CN112889094A - 统一安全设备 - Google Patents

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克雷格·E·特雷弗皮斯
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Abstract

用于操作统一安全设备(“USD”)的系统和方法。所述方法包括：利用所述USD的天线接收电子商品监视(“EAS”)询问信号；使用所述USD的处理器单元来处理所述EAS询问信号；使用所述处理器单元来生成EAS响应信号，所述EAS响应信号模仿由声磁(AM)型EAS安全标签响应于所述EAS询问信号而产生的响应信号；以及从所述USD传送所述EAS响应信号。

Description

统一安全设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年10月25日提交的美国专利序列号62/750,618的优先权。本专利申请的内容以其全文并入本文。
背景
技术领域
本披露内容的技术领域涉及安全设备。更具体地，本披露内容涉及实施系统和方法以提供集成有多种通信技术的统一安全设备(“USD，Unified Security Device”)。
背景技术
零售商店通常使用电子商品监视(“EAS”)系统，以便使因盗窃造成的损失最小化。最大程度上减少零售店被盗的一种常见方式是将安全标签附接到商品上，使得可以检测到商品在未经授权的情况下被带离。在某些场景中，基于这样的检测生成视觉警报或听觉警报。例如，可以将具有EAS元件(例如，声磁(“AM”)元件)的安全标签附接到供零售商店出售的商品上。在零售商店的入口和/或出口处发射EAS询问信号。如果试图在首先未将安全标签与商品分离的情况下就带离商品，则EAS询问信号会使安全标签的EAS元件产生可检测到的响应。为了防止生成视觉警报或听觉警报，在购买商品时必须将安全标签去激活或与商品分离。
射频识别(“RFID”)系统使用无线技术自动从通常附接到物体或人的标签中提取识别信息。信息以电子方式存储在标签中，并且通常响应于外部电磁刺激而被标签传送。可获得的标签有各种形式的，但是其中的大多数通常使用电磁感应法被供电。在这些系统中，用于为标签供电并无线传输所存储的信息的能量是从外部施加的电磁(“EM”)场得到的，所述EM场由读取器天线(即，连接至RFID读取器系统的天线)产生。相应地，每个RFID标签将包括用于采集来自外部施加的EM场的能量并用于广播存储在标签上的信息的天线。
近场通信(“NFC”)是指已定义类型的短距离无线通信，其中，设备之间的间隔在约10cm或更小的数量级上。系统被配置成以已定义的13.56MHz的频率、并根据已定义的空中接口标准(ISO/IEC 18000-3)进行操作。在NFC通信场景中，启动器设备生成可以为无源目标(例如，标签、密钥卡或访问控制卡)供电的RF场。
发明内容
本披露内容总体上涉及实施用于操作USD的系统和方法。所述方法包括：利用所述USD的天线接收EAS询问信号；使用所述USD的处理器单元来处理所述EAS询问信号；使用所述处理器单元来生成EAS响应信号，所述EAS响应信号模仿由AM型EAS安全标签响应于所述EAS询问信号而产生的响应信号；以及从所述USD传送所述EAS响应信号。
在一些场景中，所述方法还包括：使用所述处理器单元来促进RFID通信操作和NFC通信操作中的至少一种操作；由所述USD经由RFID通信或NFC通信接收第一命令信号；和/或响应于所述第一命令信号，所述USD执行操作以禁用EAS通信功能和RFID通信功能中的至少一种功能。响应于所述第一命令信号，使用所述USD的数字处理单元控制来禁用EAS通信功能和RFID通信功能中的所述至少一种功能。所述第一命令信号可以从销售点(“POS”)设备或个人电子设备接收。所述方法可以进一步包括：由所述USD经由RFID通信或NFC通信接收第二命令信号；以及响应于所述第二命令信号，由所述USD执行操作以重新启用至少所述EAS通信功能。
在这些或其他场景中，所述方法还包括：由所述USD执行操作以采集来自EAS信号的能量；以及使用所采集的能量促使所述USD选择性地将操作模式从无源模式转变为电池辅助无源(“BAP”)模式，以进行RFID通信。
在那些或其他场景中，所述USD包括结合进物品的线，或者所述USD联接至附接到所述物品的吊牌。另外或可替代地，所述USD包括执行EAS通信操作、RFID通信操作和NFC操作的单一集成电路(“IC”)芯片。所述USD可以包括软件定义的无线电(“SDR”)。所述EAS通信操作用于防盗，所述RFID通信操作用于库存目的，并且所述NFC通信操作用于购买交易目的。
在这些或其他场景中，所述方法还包括：由所述USD执行操作以获得外部设备生成的磁场的强度或所述磁场的磁通量变化的测量值；使用所述测量值来确定所述USD是否接近标签分离器；和/或在确定所述USD接近所述标签分离器时，所述USD执行操作以去激活EAS通信功能和RFID功能中的至少一种功能。
本披露内容还涉及一种USD。所述USD包括：至少一根天线；射频(“RF”)电路，所述RF电路包括至少一个RF检测器，所述至少一个RF检测器被配置用于接收来自所述至少一根天线的RF信号；以及处理器单元。所述处理器单元被配置用于：接收来自所述至少一根天线的RF信号；处理所述RF信号；根据多种不同的预定通信协议中的任何一种通信协议生成响应RF信号；并且将所述响应信号耦合至所述至少一根天线。其中，所述多种不同的预定通信协议选自由以下各项组成的组：RFID通信协议、NFC协议和EAS通信协议。所述天线、所述RF电路和/或所述处理器单元可以被布置在单一IC裸片上。所述RF电路可以被耦合至未布置在集成电路裸片上至少一根天线。
在一些场景中，所述USD进一步包括至少一个能量采集电路，所述至少一个能量采集电路被耦合以接收来自外部源的电磁能量并使用所述电磁能量向至少所述处理器单元提供主要电力。
另外或可替代地，所述处理器单元：响应于根据所述NFC协议和所述RFID通信协议中的至少一种协议被传送至所述处理器的至少一个控制信号；响应于所述至少一个控制信号而选择性地禁用所述USD根据所述EAS通信协议和所述RFID通信协议中的至少一种协议进行通信；响应于NFC通信会话而使用所述NFC通信协议来传送RFID标签数据；和/或被配置用于使用加密数据模式在NFC或RFID通信会话中与外部设备通信。
附图说明
将参考以下附图来促进理解本披露内容，其中，在所有附图中相似的附图标记表示相似的项目。
图1是说明性USD的框图。
图2是对理解零售商店设施中的USD的操作有用的图。
图3至图5各自都提供了用于操作USD的说明性方法的流程图。
图6至图7各自提供了对理解USD的说明性架构有用的图示。
具体实施方式
将容易理解，如本文概括性描述的且在附图中展示的本实施例的部件可以以各种各样的不同配置被布置和设计。因此，如附图中所示，以下各种实施例的更详细说明并非旨在限制本披露内容的范围，而是仅代表各种实施例。尽管在附图中呈现了实施例的各个方面，但是除非特别指出，否则附图不一定按比例绘制。
在不脱离本解决方案的精神或基本特性的情况下，本解决方案可以以其他特定形式来实施。所描述的实施例将在所有方面被认为仅是说明性的而不是限制性的。因此本解决方案的范围由所附权利要求而非本详细说明书指示。在权利要求的等效含义和范围内的所有变化均应包含在其范围内。
贯穿本说明书，对特征、优点或类似语言的引用并不暗示所有这些可以利用本解决方案实现的特征和优点应该是或是本解决方案的任何单个实施例。而是，引用特征和优点的语言应被理解成意味着与实施例结合描述的特定特征、优点或特性包括在本解决方案的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对这些特征和优点的讨论以及类似的语言可以但不一定指代同一实施例。
此外，本解决方案的所描述特征、优点和特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。鉴于本文的描述，相关技术领域内的技术人员将认识到，可以在没有特定实施例的一个或多个具体特征或优点的情况下实践本解决方案。在其他实例中，可以在可能没有在本解决方案的所有实施例中呈现的某些实施例中认识到附加特征和优点。
贯穿本说明书对“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(an embodiment)”或类似语言的引用意味着在本解决方案的至少一个实施例中包括了与结合所指示实施例描述的一个具体的特征、结构或特性。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以但不一定全部都指代同一实施例。
如本文档中所使用的，除非上下文另外明确指明，否则单数形式的“一个”、“一种”和“所述”包括复数指示物。除非另有定义，否则本文所使用的所有科技术语均具有与本领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。如本文档中所使用的，术语“包括”是指“包括但不限于”。
术语“存储器”、“存储器设备”、“数据存储”、“数据存储设施”等均指其上存储有计算机可读数据、编程指令(例如，图1的指令124)或两者的非暂态设备。除非另有明确说明，否则术语“存储器”、“存储器设备”、“数据存储”、“数据存储设施”等旨在包括单一设备的实施例、多个存储器设备一起或共同存储一组数据或指令的实施例、以及此类设备中的各个扇区。
常规的EAS标签和RFID标签常在零售店环境中用于防盗。最近，提出了双重科技标签，在所述标签中，常规的EAS和RFID实施方式已经被组合在一个包装内。但是，通过从外部组合这些单元会导致成本相对较高，并且该硬件不能被置入线形形状因子或便宜的吊牌。解决方案是单一集成电路(“IC”)半导体芯片(本文称为USD)，所述芯片将执行EAS标签和RFID标签的所有功能，并且具有NFC所支持的附加功能。本文所述的USD的优点在于，其与已经安装在零售店设施上的当前EAS和RFID系统完全向后兼容。USD将以与常规的EAS标签、RFID标签和EAS/RFID标签相同的方式或比其更有效的方式工作。
在USD中，集成的EAS功能用于防止零售店设施被盗，而RFID功能用于库存管理目的。这样，EAS功能有助于通过EAS系统检测正在离开已定义的安全区域(例如，零售商店的场所)的物品，而RFID功能有助于通过库存系统识别已经被盗的物品，因为在零售设施内不再能检测到所述物品。然而，USD的集成NFC功能可以用于促进顾客自助结账，并且用于选择性地去激活USD的EAS和/或RFID功能，以防止在携带成功购买的物品离开零售设施的场所时错误地发出警报。通过将这三个功能组合在单一IC芯片中，USD保留了EAS频率接收的益处(例如，活动EAS标签可以通过EAS系统在出口门处被轻易读取，并且导致发出警报)。
另外，与USD相关联的EAS天线可以用于在出口门处采集低频能量，由此，RFID功能可以更有效地运行。例如，USD的EAS部件所采集的能量可以用于使USD的RFID部件以电池辅助无源(“BAP”)模式而非默认的无源模式工作。在无源模式中，USB的RFID部件需要外部源来引起信号发射。在BAP模式中，USB的RFID部件也需要外部源来引起信号发射，但是具有显著更高的向前链路能力，这提供了更大的读取范围。相应地，与以无源模式操作相比，BAP模式允许USB将RFID信号发射到更远的距离。这样的布置可以有助于盗窃检测系统，其中，通过EAS系统发出EAS警报，并且向RFID读取器提供充足的能量以读取来自位于相对较远的距离的USD的RFID数据。所读取的RFID数据用于验证相关联的物品是否已被成功购买。如果是，则可以中断或以其他方式中止EAS警报发出以防止错误地发出警报。如果否，则允许继续进行EAS警报发出。
在所描述的系统中，这三个功能(即，NFC结账功能、EAS检测功能和RFID库存控制功能)全部都由单一IC芯片执行。在一些场景中，与这些功能中的两个或更多个相关联的功能可以由单一处理元件执行。例如，这三个功能全部都可以使用单一处理单元来实施。就这一点而言，可以注意到的是，EAS功能是在不使用在常规的AM型EAS系统中使用的常规的磁致伸缩、铁磁非晶体金属条的情况下实现的。替代地，通过IC芯片(例如，通过同一处理器单元)模仿通常由AM型EAS系统中的金属条促进的常规响应，所述芯片还执行NFC功能和RFID功能。
本文所描述的USD提供许多益处。USD的NFC功能将允许顾客通过使用个人电子设备(例如，智能手机)完成购买来购买产品(即，自助结账)。作为这个自助结账过程的一部分，NFC功能还允许顾客禁用或禁止IC芯片的EAS响应能力。就这一点而言，用户设备可以使USD禁止EAS功能和/或RFID功能。一旦USD的EAS功能被禁用，在零售设施的出口门处就不会发生EAS检测。值得注意的是，因为处理单元模仿了AM型EAS标签的响应功能，所以USD有助于利用数字处理单元控制来禁用EAS响铃响应的简单且便宜的方式。这比添加硬件来禁用机械EAS标牌的EAS响应便宜的多。
进一步地，作为这个自助结账过程的一部分，NFC功能可以允许个人电子设备(例如，智能手机)接收与USD相关联的RFID标签信息。然后个人电子设备可以使用WiFi或蜂窝通信数据链路来与零售设施操作的远程库存管理服务器通信。因此，与USD相关联的RFID值可以在库存管理系统的数据库中被标记为“已出售”。在此之后，如果(例如，通过RFID检测系统)检测到RFID标签正在离开零售商店的场所，则库存管理系统将不会将此事标记为未经授权的事件。个人电子设备和USD之间、以及之后个人电子设备和库存管理服务器之间的加密通信可以确保潜在的窃贼不能违法地将物品标记为已出售。
USD的另一个益处是，它可以被集成到货品中(例如，可以被放入可以安装在织物中的线形形状因子)。在一些场景中，USD的相对较低的成本可以有助于将其用于简单的吊牌，而不需要硬的标签形状因子。
在一些场景中，由包括USD的单一IC执行的EAS、RFID和NFC通信可以通过连接至半导体芯片的多根天线来促进。然而，解决方案并不限于这个方面，并且在其他场景中，这些服务中的两个或更多个服务可能可以使用常用天线。在一些场景中，至少一根天线(例如，EAS天线)可以被放置在芯片外的附接有USD的合适的基板上。而且，本文所披露的解决方案有助于更小的EAS天线，因为用于模仿EAS功能的处理单元可以比常规EAS硬件更灵敏。进一步地，在采集充足的能量以支持BAP型RFID模式的场景中，USD执行的能量采集可以允许使用较不灵敏的RFID天线。
本文所披露的解决方案支持的另一高级特征在于，在USD位于在零售环境中常用于移除EAS标签的常规磁性标签分离器附近时，自动禁用EAS响应。EAS响应的禁用可以基于使用EAS标签的另一个线圈或当前线圈对磁场的磁通量变化进行的测量来执行。这可以用于确定EAS标签接近5千或9千高斯的固定磁场。这将允许USD确定EAS标签正被置于磁性分离器附近。此信息用于使处理单元设置将在门口处禁用EAS警报的位(bit)。
常规RFID和EAS操作在零售环境中是公知的，并且因此在本文将不再描述。同样，常规NFC通信协议和方法在本领域也中也是公知的。然而，在本文所呈现的解决方案中，RFID、EAS和NFC的功能和特征被组合在单一IC芯片中，从而获得了特别有利的结果。
USD架构
现在参照图1，示出了被配置用于执行RFID、NFC和EAS功能的说明性USD 100的硬件框图。USD 100被有利地实施为单一IC 190，使得所述USD可以被经济地制造，并且容易结合到或联接至货品或附接至货品的标签(例如，吊牌)。所述结合/耦合可以经由粘合剂、夹子、缝合、焊接或其他耦合手段来实现。可以使用常规方法并使用常规半导体材料(例如，硅(Si)或砷化镓(GaAs))来形成IC 190。
在一些场景中，IC 190可以被布置在两个覆盖层之间。例如，如图6所示，IC 190被封闭在顶部覆盖层600与底部覆盖层602之间形成的腔608内。这两个覆盖层由刚性、半刚性或柔性的材料形成。这样的材料可以包括但不限于纸和/或塑料。这两个层600和602经由粘合剂或焊接604彼此联接。可以在层602的底部暴露表面上设置粘合剂606。此粘合剂606有助于将USD 100联接至货品或货品的标签(例如，吊牌或其他标签)。本解决方案不限于此示例的细节。如上所述，IC可替代地是线形形状的，并且被结合到货品的织物或缝合件中。例如，如图7所示，IC被结合到一股材料700(例如，棉、尼龙和/或其他纤维)中。
值得注意的是，常规EAS标签包括硬标签主体和大头钉/平头钉，所述钉穿过货品(例如，衣服)并且被固定机构固定在硬标签主体中。这个大头钉/平头钉解决方案可能导致货品的损坏。本USD解决方案消除了对EAS标签中的大头钉/平头钉的需求，并且因此提供了与常规EAS标签相比改进的解决方案(尤其是在以线形形状因子实施的情况下)。
USD 100可以包括比图1中示出的部件更多或更少的部件。然而，所示出的部件足以披露实施本解决方案的说明性实施例。更具体地，图1的硬件架构表示代表性计算设备的一个实施例，所述计算设备被配置用于促进在单一IC 190上的RFID、NFC和EAS功能。这样，图1的USD 100能够至少实施用于实施本文所述的统一安全标签解决方案的方法的一部分。
USD 100的一些或全部部件可以被实施为硬件、软件和/或硬件与软件的组合。硬件包括但不限于一个或多个电子电路。电子电路可以包括但不限于无源部件(例如，电阻器和电容器)和/或有源部件(例如，放大器和/或微处理器)。无源和/或有源部件可以被适配为、被布置为和/或被编程为执行本文所描述的方法、过程或功能中的一个或多个。
图1所示的USD 100包括主处理模块(“PPM”)102和能量管理模块(“EMM”)104。PPM102包括RF电路108、处理器单元110、存储器112、时钟/定时器114、可选的(多个)输入/输出设备的(多个)驱动器116、以及可选的输入/输出设备118。处理器单元110可以包括一个或多个部件，诸如中央处理单元(“CPU”)、专用电路、可编程逻辑阵列、数字信号处理器(“DSP”)、和/或被编程为执行本文所述功能的其他电路。存储器112可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，存储器112包括但不限于随机存取存储器(“RAM”)、动态RAM(“DRAM”)、静态RAM(“SRAM”)、只读存储器(“ROM”)和闪存。存储器112还可以包括不安全存储器和/或安全存储器。
处理器单元110可以执行涉及访问和使用存储器112的动作，在所述存储器上存储有被配置用于实施在本文描述的方法、过程或功能中的一个或多个的一组或者多组指令124(例如，软件代码)。指令124还可以在被处理器单元110执行期间完全或至少部分地驻留在处理器单元内。这样，存储器112和处理单元110可以包括机器可读介质。如在此所使用的，术语“机器可读介质”是指存储一组或多组指令124的单个介质或多个介质。如本文所使用的，术语“机器可读介质”还指能够存储、编码或承载用于由处理器单元110执行的一组指令124和使这种设备执行本披露内容的任何一种或多种方法的任何介质。
RF电路108可以被配置用于实施一个或多个射频收发器，所述收发器促进一种或多种通信协议中的任何一种(例如，EAS、NFC和/或RFID)。RF电路的确切配置将部分取决于将由处理器单元110执行的信号处理的范围。在无线电收发器操作主要以硬件实施的场景中，RF电路108可以包括双工器、低噪声放大器(“LNA”)120、RF滤波器122、振荡器、混合电路、IF增益级、IF滤波电路、检测电路124和至少一个模数转换器(“ADC”)126中的一者或多者。
另外或可替代地，信号处理由处理器单元110在数字域中处理。在这样的场景中，RF电路108可以包括更少的部件。例如，这种场景中的RF电路108可以包括RF滤波器122、LNA120、检测电路124和用于进行模数转换的ADC 126。与EAS、RFID和NFC服务相关联的信号的处理和提取可以主要在数字域中执行。
在RF信号处理主要在处理器单元110中执行的场景中，处理器单元可以与RF电路108协同操作以实施软件定义的无线电(“SDR”)。SDR在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再详细描述。然而，应当注意的是，SDR可以以编程方式分配，以促进用户所选择的一种或多种通信协议中的任何一种个(例如，NFC和/或RFID)。在这样的场景中，针对每种标准的通信协议可以作为处理单元固件的一部分被包括，并且还可以驻留在存储器112中。类似地，处理器单元110可以实施与公知的AM EAS标签检测方法相关联的通信协议。在一些场景中，SDR同时或并发地执行NFC、RFID和/或EAS通信操作。在其他场景中，SDR选择性地在NFC操作、RFID通信操作和EAS通信操作之间切换操作。这种选择性的切换可以响应于触发事件而发生。触发事件可以包括但不限于接收给定类型的信号(例如，EAS询问信号、RFID询问信号、或NFC信号)、一天、一天中的时间、和/或给定时间量到期。
提供了能量采集电路128和电源管理电路130，以确保在不需要更换电池的情况下USD 100持续操作。能量采集电路128可以被配置用于从一个或多个源(例如，EAS系统生成的磁场和/或来自RF源的RF能量(例如，RFID询问信号))采集能量，并且用于从所采集的能量生成相对较小量的输出功率。通过采用多个源供采集，能量采集电路128可以在一种类型的能量不可获得的各种场景中继续采集能量。
能量采集电路128的确切配置并不是至关重要的。然而，在图1所示的框图中，能量采集电路128包括开关150、全波整流器(“FWR”)152、电源管理电路154和储能设备(“ESD”)156(例如，超级电容器)。能量采集电路128还可以包括匹配电路(未示出)，用于优化来自天线的电力传递，和/或将天线同与RF电路108相关联的收发器进行阻抗匹配。开关150可以包括但不限于场效应晶体管(“FET”)开关。FET开关可以包括异质结构FET(“HFET”)，所述HFET在没有被施加电力的情况下会直接将天线162、164、166或线圈168中的一个或多个耦合至能量采集电子装置。在一些场景中，单一天线162、164、166或线圈168可以用于接收和发射RFID信号和EAS信号。
在操作期间，RF能量从布置在限制区域的接入点处的设备发射到周围环境内。在进入与天线操作频率相对应的RF场后，能量采集电路128将储能设备156(例如，超级电容器)充电至预定电压水平。就这一点而言，应当理解的是，开关250通常处于在天线与FWR152之间提供电连接或闭合电路的位置，如图1所示。电压输出足以接通或启用能量采集电子装置，从而使得可以捕获RF能量。
所捕获的RF能量凭借上述开关特性通过开关150。电源管理电路154将接收到的RF能量转换为直流，以生成电力。所述电力被供应给ESD 156(例如，超级电容器)以将所述ESD充电至预定电压水平。当ESD 156被充电至预定电压水平时，经由电源管理电路154将电力从ESD 156供应给处理器单元110。处理器单元110可以生成开关控制信号170并将所述信号发送至开关150。开关控制信号170包括使开关150改变位置的命令。实际上，开关150可以与能量采集电路128断开，由此在(多根)天线与FWR 152之间形成开路。
一个或多根天线162、164被布置为包括USD 100的IC 190的一部分，以促进本文所述的RF和/或EAS通信操作。在一些场景中，IC 190的物理尺寸可能不足以支撑某些类型的通信协议所需的天线的物理大小。在这些场景中，一根或多根天线166还可以被布置在IC裸片之外并且在载体材料(例如，标签)上的位置处，所述载体材料包括塑料或纸板材料。
可以可选地提供感应线圈168(或可以将天线162、164、166的之一用于此目的)以检测磁场的磁通量变化。处理器单元110可以接收由感应线圈168产生的信号，并且然后可以测量磁场的磁通量变化。这可以用于确定标签接近5千或9千高斯的固定磁场。这允许确定USD 100正被置于磁性标签分离器附近。然后，这个信息可以用于使处理器单元110设置将在门口处禁用EAS警报的位。
处理器单元110被编程为使得在检测到EAS询问信号时，处理器单元将生成(在能够这样做时)合适的EAS响应，这模仿了活动EAS标签中的金属条对这样的EAS询问信号做出响应的方式。这个信号将被传送至RF电路108并且耦合至天线162、164和/或166。
USD操作
所描述的USD 100可以促进零售商店的操作。为了理解USD 100的优点，现在将描述两个用例。在图2所示的第一用例中，顾客204进入零售商店的场所200，其中，USD 100附接到货品202。就这一点而言，USD 100可以直接联接至该货品(例如，经由粘合剂)、联接至吊牌(例如，经由粘合剂)，所述吊牌附接到货品202(例如，经由绳索)或集成到所述货品的带有线绳的部分中。
当消费者204希望购买货品202时，(她)他可以将所述货品带到销售点(“POS”)位置208(例如，收银台)。在POS位置208处，店员206可以使用专用POS(“POS”)设备210来促进购买交易。POS设备210可以包括但不限于RFID能力和/或NFC能力，所述能力被配置用于与USD 100通信以从USD提取信息(例如，正被购买的货品202的识别数据)。POS设备210还可以被配置用于与库存控制/POS服务器212通信。
可以将POS设备210从USD 100取回的信息传送到库存控制/POS服务器212。然后，库存控制/POS服务器212将更新库存数据库214，在所述库存数据库中，特定货品202之后会被标记为已被购买。当完成购买时，POS设备210可以(例如，使用NFC)向USD 100发回信号，以使USD 100中的机载处理器单元110禁用EAS功能。在此之后，当消费者204通过出口门216离开零售场所200时，USD 100将会被禁止触发EAS警报。换言之，EAS控制器218将不会在EAS标签穿过EAS基座220时检测到所述标签的存在，因为USD 100已经禁用了EAS功能。EAS基座在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再描述。任何已知的或将已知的EAS基座都可以在此使用。在一些场景中，USD 100可以被POS设备210配置成使得USD的RFID功能被禁用。
在其他场景中，可能有利的是，允许USD 100对来自RFID系统222的RFID询问信号做出响应，使得在USD离开零售场所200时与USD 100相关联的值可以被读取。RFID系统222可以与库存控制/POS服务器212通信，使得能意识到与特定USD 100相关联的货品202已经被购买。因此，RFID系统222检测到USD 202将不会使警报响起，因为在库存控制数据库214中USD值已经被标记为已出售。因此，USD 100可以与当前已安装的系统完全向后兼容。
在一些场景中，可能有利的是，允许消费者使用支持NFC或RFID的个人电子设备(“PED”)224执行自助结账操作。PED 224在本文中也称为移动POS(“MPOS”)设备。PED 224可以包括但不限于智能手机或平板计算机。在这样的场景中，消费者204在商店的场所200购物之后将用支持RFID和/或NFC的PED 224来扫描产品。PED 224可以包括促进这类通信并对其做出响应的应用软件程序，可以在与PED相关联的显示器上显示货品的价格。这个过程可以由使用局域网(“LAN”)通信(例如，WiFi通信)或蜂窝数据网络通信的在PED 224与库存控制服务器212之间的无线通信来促进。此时，消费者204可以继续购物或决定只买这件产品。如果消费者204选择购买这件产品，则可以通过与库存控制/POS服务器212的进一步通信会话来完成这次购买，其中，消费者将遵循PED 224上显示的一系列步骤和提示。可以使用PED224上的支付软件(例如，Apple Pay或任何兼容的方法)来促进所述购买。然后，PED 224将使用传送至USD 100的加密的数据信号来促使USD禁用EAS功能和/或RFID功能。然后，这个人可以立即离开商店，并且出口门处的EAS控制器218不会发出警报。
因为标签离开商店而且不需要被移除，所以标签可以稍后返回到商店中而不会引起警报。这允许某些人退还产品。当货品202被退还时，POS设备210可以使用NFC通信模式来读取标签数据并确定所出售的是什么、货品是何时被出售的、以及货品是在何处被出售的。这使得可以很容易进行退还。由于EAS禁用是数字控制的，因此当使用加密的安全命令来重新启用USD 100的EAS功能和/或RFID功能时，允许将标签放回库存。
用于操作USD的方法
现在参照图3，提供了在反盗窃和/或库存场景中用于操作USD(例如，图1至图2的USD 100)的说明性方法300的流程图。方法300开始于302，并且继续到304，其中，从EAS基底(例如，图2的EAS基底220)发射EAS询问信号。EAS询问信号在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再描述。
在306中，在USD处接收EAS询问信号。在308中，在USD处执行操作以生成EAS响应信号。所述EAS响应信号模仿由AM型EAS安全标签响应于询问信号而产生的信号。由AM型EAS安全标签产生的这种信号在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再描述。然后，在310中，从USD发射EAS响应信号。
在可选的312中，USD的IC(例如，图1的IC 190)执行操作以采集来自从EAS基底和/或其他EAS标签传送的EAS信号的能量。在314中，可选地，使用所采集的能量来促使USD的IC选择性地以BAP模式操作以便进行RFID通信操作。就这一点而言，应当理解的是，在IC使用EAS天线/线圈(例如，图1的天线162、164或166和/或图1的线圈168)执行能量采集操作时，IC的RFID通信模式从无源模式转变为BAP模式。
在316中，RFID系统(例如，图2的RFID系统222)发射RFID询问信号。RFID系统和RFID询问信号在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再描述。在318中，在USD处接收RFID询问信号。响应于RFID询问信号，USD的IC生成RFID响应信号。RFID响应信号可以包括但不限于USD的标识符和/或USD所联接的货品(例如，图2的货品202)的标识符。在322中，从USD发射RFID响应信号。
在可选的324中，RFID系统使用RFID响应信号中包含的信息来确定USD是否与已被成功购买的货品相关联。这个确定可以通过以下操作来做出：将信息传送至库存控制/POS服务器(例如，图2的库存控制/POS服务器212)；将该信息与购买交易信息(例如，销售账单中包含的信息)进行比较；和/或在RFID响应信号中包含的信息与购买交易信息之间存在匹配时得出货品已被成功购买的结论。在得出这样的结论时，RFID系统使得从NFC系统(例如，图2的静止POS设备210或MPOS设备224)发射去激活命令，如326所示。
在328中，由USD接收去激活命令。响应于所述去激活命令，USD的IC执行操作以去激活USD的EAS响应能力和/或USD的RFID响应能力。所述去激活可以简单地通过将存储在存储器(例如，图1的存储器112)中的一个或多个位设置为用于使得去激活EAS和/或RFID响应功能的值(例如，0或1)来实现。
在多种场景中，货品可以被退还到零售商店(例如，图2的零售商店设施200)。相应地，方法300包括可选的330，其中，重新激活USD的EAS响应能力和/或USD的RFID响应能力。该重新激活可以通过以下操作来实现：从NFC系统(例如，图2的静止POS设备210)发射NFC重新激活命令；在USD处接收NFC重新激活命令；以及由USD的IC执行操作以重新激活USD的EAS响应能力和/或USD的RFID响应能力(例如，通过将存储在存储器(例如，图1的存储器112)中的一个或多个位设置为使得重新激活EAS和/或RFID响应功能的值(例如，0或1))。
在完成328和/或330后，执行332，其中，方法300结束或执行其他处理(例如，返回到402)。
现在参照图4，提供了在自助结账场景中用于操作USD(例如，图1至图2的USD 100)的说明性方法400的流程图。方法400开始于402，并且继续到404，其中，(例如，经由按下MPOS设备的物理或虚拟按钮)发起MPOS设备(例如，图2的MPOS 224)的购买交易操作。MPOS设备在本领域中是公知的，并且因此在此将不再描述。
在购买交易期间，在406中，MPOS设备发射NFC询问信号从USD获得信息。NFC询问信号在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再描述。在408中，由USD接收NFC询问信号。USD集成于或被联接至待购买货品(例如，图2的货品202)。响应于NFC询问信号，在410中，USD的IC生成NFC响应信号。在412中，从USD发射NFC响应信号。在414中，在MPOS处接收NFC响应信号。在416中，由MPOS设备使用NFC响应信号中的信息来执行购买交易。这个信息可以包括但不限于USD的标识符和/或USD所联接/集成于的货品的标识符。购买交易在本领域中是公知的，并且因此在此将不再描述。在418中，MPOS设备确定是否已经成功执行购买交易。如果否[418：否]，则执行420，其中，方法400结束或执行其他处理(例如，返回到406)。
如果是[418：是]，则方法400继续到422，其中，从MPOS设备发射NFC去激活信号。在424中，由USD接收NFC去激活信号。在426中，USD的IC执行操作以去激活USD的EAS响应能力和/或USD的RFID响应能力。该去激活可以以与如上文关于图3的328所描述的方式相同或类似的方式来实现。随后，执行428，其中，方法400结束或执行其他处理(例如，返回到图4的406)。
现在参照图5，提供了在购买交易/标签分离器场景中用于操作USD(例如，图1的USD 100)的说明性方法500的流程图。方法500开始于502，并且继续到504，其中，(例如，通过按下POS设备的物理或虚拟按钮)发起POS设备(例如，图2的POS设备210)的购买交易操作。POS设备在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再描述。
在506中，POS设备使用从联接至或集成于待购买货品(例如，图2的货品202)的USD获得的信息来执行购买交易。购买交易在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再描述。这个信息可以包括但不限于USD的标识符和/或USD所联接/集成于的货品的标识符。在508中，POS设备确定是否已经成功执行购买交易。如果否[508：否]，则执行510，其中，方法500结束或执行其他处理(例如，返回到502)。
如果是[508：是]，则方法500继续到512，其中，POS设备执行操作以提示用户将USD放在标签分离器(例如，图2的标签分离器230)附近。标签分离器在本领域中是公知的，并且因此在本文将不再描述。可以在此不受限制地使用任何已知的或将已知的标签分离器，只要所述标签分离器被配置用于生成磁场即可。在514中，POS设备促使标签分离器生成磁场。
在516中，USD的IC执行操作以测量磁场的强度和/或磁场的磁通量变化。在518中，使用测量结果来确定USD是否接近标签分离器。该确定可以通过将测量值与预先存储的一个或一组值进行比较来确定所述值之间是否存在匹配(例如，存在一定量的匹配)。如果发现存在匹配，则确定USD接近标签分离器。与测量值匹配的预先存储的值还可以指示USD所接近的是什么类型的标签分离器。
如果USD不在标签分离器附近[520：否]，则执行522，其中，方法500结束或执行其他处理(例如，返回到516)。如果USD在标签分离器附近[520：是]，则方法500继续到524，其中，USD的IC执行操作以去激活USD的EAS响应能力和/或RFID响应能力。所述去激活可以以如上文关于图3的328和/或图4的426所描述的方式相同或类似的方式(例如，在图1的存储器112中设置位值)来实现。随后，执行526，其中方法500结束或执行其他处理。
此外，本文所披露的所描述的特征、优点和特性可以以任何合适的方式组合。鉴于本文的描述，相关技术领域内的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体特征的情况下实践所披露的系统和/或方法。在其他场景中，可以在某些实施例中识别到可能并非在所有实例中都存在的附加特征和优点。
如本文档中所使用的，除非上下文另外明确指明，否则单数形式的“一个”、“一种”和“所述”包括复数指示物。除非另有定义，否则本文所使用的所有科技术语均具有与本领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。如本文档中所使用的，术语“包括”是指“包括但不限于”。
尽管所述系统和方法已经关于一种或多种实施方式被展示并且描述，但在阅读和理解本说明书和附图之后，本领域的普通技术人员将想到等效改变和修改。另外，虽然具体特征相对于只是几种实施方式中的一种可能已被披露，当针对任何给定的或特定的应用是期望的并且有利时，这样的特征可以与其他实施方式的一个更多个其他特征结合。因此，本文披露内容的广度和范围应该不受任何以上描述的限制。而是，本发明的范围应根据权利要求及其等效物来限定。

Claims (40)

1.一种操作统一安全设备(“USD”)的方法，所述方法包括：
利用所述USD的天线接收电子商品监视(“EAS”)询问信号；
使用所述USD的处理器单元来处理所述EAS询问信号；
使用所述处理器单元来生成EAS响应信号，所述EAS响应信号模仿由声磁(AM)型EAS安全标签响应于所述EAS询问信号而产生的响应信号；以及
从所述USD传送所述EAS响应信号。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用所述处理器单元来促进射频识别(“RFID”)通信操作和近场通信(“NFC”)通信操作中的至少一种操作。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括由所述USD经由RFID通信或NFC通信接收第一命令信号。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括响应于所述第一命令信号，所述USD执行操作以禁用EAS通信功能和RFID通信功能中的至少一种功能。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，响应于所述第一命令信号，使用所述USD的数字处理单元控制来禁用EAS通信功能和RFID通信功能中的所述至少一种功能。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一命令信号从销售点(“POS”)设备或个人电子设备传送至所述USD。
7.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
由所述USD经由RFID通信或NFC通信接收第二命令信号；以及
响应于所述第二命令信号，由所述USD执行操作以重新启用至少所述EAS通信功能。
8.根据权利要求2所述的方法，进一步包括由所述USD执行操作以采集来自EAS信号的能量。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括使用所采集的能量促使所述USD选择性地将操作模式从无源模式转变为电池辅助无源(“BAP”)模式，以进行射频识别(“RFID”)通信。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述USD包括结合到物品中的线，或者所述USD联接至附接到所述物品的吊牌。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述USD包括单一集成电路(“IC”)芯片，所述芯片执行电子商品监视(“EAS”)通信操作、射频识别(“RFID”)通信操作以及近场通信(“NFC”)操作。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述USD包括软件定义的无线电(“SDR”)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述EAS通信操作用于防盗，所述RFID通信操作用于库存目的，并且所述NFC通信操作用于购买交易目的。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括由所述USD执行操作以获得外部设备生成的磁场的强度或所述磁场的磁通量变化的测量值。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括使用所述测量值来确定所述USD是否接近标签分离器。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在确定所述USD接近所述标签分离器时，所述USD执行操作以去激活EAS通信功能和射频识别(“RFID”)功能中的至少一种功能。
17.一种统一安全设备(“USD”)，包括：
天线，所述天线用于接收电子商品监视(“EAS”)询问信号；
处理器单元，所述处理器单元：
处理所述EAS询问信号，
生成EAS响应信号，所述EAS响应信号模仿由声磁(AM)型EAS安全标签响应于所述EAS询问信号而产生的响应信号，并且
促使使用所述天线从所述USD传送所述EAS响应信号。
18.根据权利要求17所述的USD，其中，所述处理器单元促进射频识别(“RFID”)通信操作和近场通信(“NFC”)通信操作中的至少一种操作。
19.根据权利要求18所述的USD，其中，所述USD经由RFID通信或NFC通信接收第一命令信号。
20.根据权利要求19所述的USD，其中，响应于所述第一命令信号，所述USD执行操作以禁用EAS通信功能和RFID通信功能中的至少一种功能。
21.根据权利要求20所述的USD，其中，响应于所述第一命令信号，使用所述USD的数字处理单元控制来禁用EAS通信功能和RFID通信功能中的所述至少一种功能。
22.根据权利要求20所述的USD，其中，所述第一命令信号是从销售点(“POS”)设备或个人电子设备接收的。
23.根据权利要求20所述的USD，其中，所述USD进一步：
经由RFID通信或NFC通信接收第二命令信号；以及
响应于所述第二命令信号，执行操作以重新启用至少所述EAS通信功能。
24.根据权利要求18所述的USD，其中，所述USD进一步采集来自EAS信号的能量。
25.根据权利要求24所述的USD，其中，使用所采集的能量促使所述USD选择性地将操作模式从无源模式转变为电池辅助无源(“BAP”)模式，以进行射频识别(“RFID”)通信。
26.根据权利要求17所述的USD，其中，所述USD包括结合到物品中的线，或者所述USD联接至附接到所述物品的吊牌。
27.根据权利要求17所述的USD，其中，所述USD包括单一集成电路(“IC”)芯片，所述芯片执行电子商品监视(“EAS”)通信操作、射频识别(“RFID”)通信操作以及近场通信(“NFC”)操作。
28.根据权利要求27所述的USD，其中，所述USD包括软件定义的无线电(“SDR”)。
29.根据权利要求27所述的USD，其中，所述EAS通信操作用于防盗，所述RFID通信操作用于库存目的，并且所述NFC通信操作用于购买交易目的。
30.根据权利要求27所述的USD，其中，所述USD进一步获得外部设备生成的磁场的强度或所述磁场的磁通量变化的测量值。
31.根据权利要求30所述的USD，其中，使用所述测量值来确定所述USD是否接近标签分离器。
32.根据权利要求31所述的USD，其中，在确定所述USD接近所述标签分离器时，所述USD进一步去激活EAS通信功能和射频识别(“RFID”)功能中的至少一种功能。
33.一种统一安全设备(“USD”)，包括：
至少一根天线；
射频(“RF”)电路，所述RF电路包括至少一个RF检测器，所述至少一个RF检测器被配置用于接收来自所述至少一根天线的RF信号；
处理器单元，所述处理器单元被配置用于：
接收来自所述至少一根天线的RF信号，
处理所述RF信号，
根据多种不同的预定通信协议中的任何一种通信协议生成响应RF信号，并且
将所述响应信号耦合至所述至少一根天线；
其中，所述多种不同的预定通信协议选自由以下各项组成的组：射频识别(“RFID”)通信协议、近场通信(“NFC”)协议和电子商品监视(“EAS”)通信协议。
34.根据权利要求33所述的USD，其中，所述至少一根天线、所述RF电路和所述处理器单元被布置在单一集成电路裸片上。
35.根据权利要求34所述的USD，进一步包括至少一个能量采集电路，所述至少一个能量采集电路被耦合以接收来自外部源的电磁能量并使用所述电磁能量向至少所述处理器单元提供主要电力。
36.根据权利要求34所述的USD，其中，所述处理器单元响应于根据所述NFC协议和所述RFID通信协议中的至少一种协议被传送至所述处理器的至少一个控制信号。
37.根据权利要求36所述的USD，其中，所述处理器单元响应于所述至少一个控制信号而选择性地禁用所述USD根据所述EAS通信协议和所述RFID通信协议中的至少一种协议进行通信。
38.根据权利要求34所述的USD，其中，所述RF电路被耦合至未布置在集成电路裸片上至少一根天线。
39.根据权利要求33所述的USD，其中，所述处理器单元响应于NFC通信会话而使用所述NFC通信协议来传送RFID标签数据。
40.根据权利要求33所述的USD，其中，所述处理器单元被配置用于使用加密数据模式在NFC或RFID通信会话中与外部设备通信。
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