DE2843293C2

DE2843293C2 - Elektronisches Sicherheitssystem

Info

Publication number: DE2843293C2
Application number: DE2843293A
Authority: DE
Inventors: George Jay Ridgefield Conn. Lichtblau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1985-12-05
Also published as: JPS6020694U; AU3947178A; ZA784992B; DE2843293A1; JPS5477600A; US4168496A; FR2405527B1; AU518385B2; ES473683A1; SE7810387L; GB2005518A; DK441978A; DK158420B; MX144458A; CA1118865A; DK158420C; FR2405527A1; IT7869289A0; GB2005518B; IT1108102B

Description

Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.

Ein eventuell vorhandenes quasi-statio läres Störsignal tritt als Komponente des von dem elektronischen Sicherheitssystem erzeugten Empfangssignals auf, welches durch das Vorhandensein einer Resonanz-Markierungsschaltung im vorbestimmten Bereich erzeugt wird. Da bei der erfindungsgemäßen Ausführuugsform ein Bild dieses quasi-stationären Störsignals abgespeichert ist und ständig phasensynchron vom Ausgangssignal des Empfängers abgezogen wird, ist diese Komponente eines quasi-stationären Störsignals unwirksam.

Gemäß einer der bevorzugten Weiterbildungen ist ein Rückstell-Taktgeber vorgesehen, der dafür sorgt, daß in vorbestimmten Zeitabständen ein Bild des quaststationären Störsignals erneut abgespeichert und damit auf den neuesten Stand gebracht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhanJ einiger bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm eines elektronischen Sicherheitssystems;

Fig.2 ein Blockdiagramm einer Digitalschaltungsausführung einer Störungsunterdrückungsschaltung;

F i g. 3A—3D Wellenformen zur Erläuterung der Betriebsweise der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform;

Fig.4 ein Blockdiagramm einer Synchronisationsschaltung der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform;

Fig.5 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform, bei der keine direkte Verbindung zwischen Sender und Empfänger des Sicherheitssystems erforderlich ist;

Fig.6 ein Blockdiagramm einer Analogschaltungsausführung der Störungsunterdrückungsschaltung.

Nach F i g. 1 umfaßt ein elektronisches Sicherheitssystem einen Sender 10 mit einer Antenne 12, welche innerhalb eines vorbestimmten, zu überwachenden Bereichs ein elektromagnetisches Feld aufbauen, das wiederholt einen bestimmten Frequenzbereich durchläuft, sowie eine Empfangsantenne 14, die ihrerseits mit einer Hochfrequenz-Eingangsschaltung 16 gekoppelt ist. Die Empfangsantenne 14 ist mit einem Detektor 18 verbunden, dessen Ausgang an ein Video-Bandfilter 20 gekoppelt ist, das nur ein bestimmtes Frequenzband durchläßt und die Trägerfrequenzkomponenten und Hochfrequenzstörungen ausfiltert. Der Ausgang de·; Filters 20 ist über einen Videoverstärker 22 mit einer Störungsunterdrückungsschaltung 24 für quasi-stationäre Störungen verbunden. Der Ausgang der Störungsunterdrükkungsschallung 24 ist mit einer Signalverarbeitungsschaltung 26 verbunden, deren Ausgangssignal an eine Alarmvorrichtung 28 oder an eine andere Ausgangsverwertungsvorrichtung geführt ist, die die Entdeckung einer Resonanz-Markierungsschaltung 15 im überwachten Bereich anzeigt.

Mit Ausnahme der Störungsunterdrückungsschaltung 24 für quasi-stationäre Störungen ist die in der F i g. 1 dargestellte Schaltung in der eingangs erwähnten DE-AS 22 63 905 beschrieben; sie ermöglicht die Entdeckung einer in einem überwachten Bereich vorhandenen Resonanz-Markierungsschaltung sowie die Erzeugung eines entsprechenden Alarms. Die Signalverarbeitungsschaltung 26 umfaßt eine Störungssperrschaltung, die zwischen tatsächlichen Signalen von einer Resonanz-Markierungsschahung und unechten Signalen, die fälschlicherweise als Signale einer Resonanz-Markierungsschaltung erkannt werden und einen falschen Alarm auslösen könnten, unterscheidet. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden durch die Störungsunterdrackungsschaltung 24 konstante oder quasi-stationäre Störungen unterdrückt, die durch die Signalverarbeitungsschaltung 26 von einem Signal einer tatsächlichen Resonanz-Markierungsschaltung nicht unterschieden werden können.

In der Fig.2 ist eine Digitalschaltungsausführung ίο dargestellt, die einen digitalen Speicher 42 mit wahlfreiem Zugriff (RAM) benutzt, um ein Bild des zu unterdrückenden, quasi-stationären Störsignals zu speichern. Die digitale Ausführung ist insbesondere wegen der kleinen und preiswerten digitalen Halbleiterschaltungen geeignet, die gegenwärtig verfügbar sind. Die Signale aus dem Video-Verstärker 22 werden an einen A/D-Wandler 40 angelegt, dessen digitale Ausgangssignale an einen Speicher 42 mit wahlfreiem Zugriff geführt sind. Die digitalen Ausgangssignale aus dem Speieher 42 werden an einen D/4-Wandler 44 angelegt, dessen analoges Ausgangssignal über einen Tiefpaßfilter 46 an den negativen Eingang einer Differenzschaltung 48 angelegt werden. Ein Modulationsoszillator 50, der einen Teil des Senders 10 (Fig. 1) bildet, treibt eine Synchronisationsschaltung 52, deren Ausgangssignale an das Adreß-Register des Speichers 42 angelegt werden. Der Speicher 42 wird überdies von einem Schrei ^/Lese-Steuersignal aus einer Steuerlogik 54 angesteuert. Ein Rückstell-Takigeber 46 ist zur Zuführung eines Torsignals an die Steuerlogik 54 angekoppelt.

Der Speicher 42 speichert einen vollständigen Zyklus, des vom Video-Verstärker 22 empfangenen Signals, der einem vollständigen Durchlauf der Sendefrequenz des Senders 10 (Fig. 1) durch den vorbestimmten Frequenzbereich entspricht. In dem Speicher 42 wird während jedes einzelnen Betriebsintervalls nur ein einziger Zyklus gespeichert. Der Rückstell-Taktgeber 56 liefert an die Steuerlogik 54 ein Rückstellsignal, um die Speicherung eines neuen Zyklus zu veranlassen, der ein neues Bild des quasi-stationären Störsignals darstellt.

Das durch die Störungsunterdrückungsschaltung 24 zu unterdrückende Störsignal, das ein Bestandteil des vom Video-Verstärker 22 empfangenen Signals ist, bleibt zeitlich konstant oder verändert sich zeitlich sehr langsam, so daß das Signal während des Betriebs des elektronischen Sicherheitssystems fortwährend vorhanden ist. Ein Bild dieses Störsignals ist im Speicher 42 abgespeichert und ein aus diesem abgespeicherten Bild des Störsignals abgeleitetes Signal wird durch die Differenzschaltung 48 von einem empfangenen Signal subtrahiert, um dadurch die quasi-stationären Störsignale aufzuheben. Wenn das Vorhandensein einer Resonanz-Markierungsschaltung nicht festgestellt wird, ist das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 48 im wesentliehen gleich Null, mit Ausnahme von Reststörungen, die beispielsweise durch die elektronische Schaltung selbst verursacht werden. Wenn das Vorhandensein einer Resonanz-Markierungsschaltung festgestellt wird, die ein in dem vom Video-Verstärker 22 empfangenen Signal enthaltenes Markierungssignal hervorruft, dann wird am Ausgang der Differenzschaltung 48 dieses Markierungssignal abgegeben.

Wenn ein Signal einer festgestellten Resonanz-Markierungsschaltung vorliegt, dann wird dieses zu dem am Ausgang des Video-Verstärkers 22 ständig anliegenden quasi-stationären Störsignal addiert. Der Speicher 42 enthält ein Bild des Störsignals, das vor dem Empfang eines Signals von einer Resonanz-Markierungsschal-

tung in den Speicher eingespeichert worden ist. Das von der Differenzschaltung 48 abgegebene resultierende Signal umfaßt nur das Signal von einer Resonanz-Markierungsschaltung und zusätzlich etwaige Reststörungen, die in dem System auftreten. Während des typischen Betriebs eines elektronischen Sicherheitssystems tritt ein Signal von einer Resonanz-Markierungsschaltung gewöhnlich für weniger als ein paar Sekunden auf. Ein Bild des quasi-stationären Störsignals wird typischerweise alle 10 bis 60 Minuten neu in den Speicher 42 eingespeichert; es besteht daher nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit dafür, daß das Signal einer Resonanz-Markierungsschaltung selber in den Speicher eingespeichert und somit nachfolgend unterdrückt wird. Natürlich kann der Speicher durch manuelle Steuerung immer dann auf den letzten Stand gebracht werden, wenn eine Bedienungsperson sicher ist, daß sich keine Resonanz-Markierungsschaltung im überwachten Bereich befindet.

Der Modulationsoszillator 50 liefert ein in der F i g. 3A dargestelltes sinusförmiges Modulationssignal, wobei jede Periode dieses Signals in eine Vielzahl von Teilperioden fi bis ίΐ2β aufgeteilt ist, die mit dem Modulationssignai phasensynchronisiert sind. Das quasi-stationäre Störsignal ist in der F i g. 3B dargestellt, in der auch die digitalisierten Teilwerte dieses Störsignals gezeigt sind, welche von dem A/D-Wandler 40 geliefert und im Speicher 42 abgespeichert werden. Die Adresse eines zu einem beliebigen Zeitpunkt t„ in den Speicher 42 eingelesenen Teilwertes muß mit dem Zeitpunkt phasensynchronisiert sein, zu dem dieser Teilwert des Eingangssignals ermittelt worden ist, so daß die Amplitude dieses Teilwertes einmal in jeder Modulationsperiode genau zum Zeitpunkt t„ aus dem Speicher ausgelesen werden kann. Somit kann das in dem Speicher 42 gespeicherte Signal in genauer Phasensynchronisation mit dem originalen Eingangssignal aus dem Speicher ausgelesen werden. Die aus dem Speicher 42 ausgelesenen Ausgangssignale sind in der F i g. 3C dargestellt; diese diskreten Teilwerte des Störsignals werden durch das Tiefpaßfilter 46 geglättet, um das in F i g. 3D dargestellte analoge Bild des Störsignals zu rekonstruieren. Das analoge Ausgangssignal aus dem Tiefpaßfilter 46 wird durch den Differenzverstärker 48 von dem Signal aus dem Video-Verstärker 22 subtrahiert, um das quasi-stationäre Störsignal zu unterdrücken, während das Signal einer festgestellten Resonanz-Markierungsschaltung ungehindert durch die Differenzschaltung 48 hindurchgeleitet wird.

Die Synchronisationsschaltung 52 ist im einzelnen in der F i g. 4 dargestellt Ein Phasendetektor empfängt das Signal fm von dem Modulationsoszillator 50 und liefert ein Ausgangssignal an ein Tiefpaßfilter 62, das seinerseits ein Signal an einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 64 abgibt, der mit dem 128fachen der Frequenz f_m des Modulationsoszillators 50 arbeitet Der spannungsgesteuerte Oszillator 64 liefert ein Signal an einen Welligkeits-Zähler 66, wie beispielsweise einen siebenstufigen Binär-Welligkeits-Zähler, der als durch 128 teilender Digitalzähler dient und ein Digitalausgangssignal mit mehreren Bits an den Speicher 42 abgibt Ein serielles Rechteck-Ausgangssignal des Zählers 66 wird als Referenzsignal auch an den Phasendetektor 60 angelegt Der Ausgang des Zählers 66 und der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 64 werden überdies an die Steuerlogik 54 angelegt, die Schreib-/Lese-Steuersignale zum Speicher 42 liefert Man erkennt dabei, daß der Phasendetektor 60, das Filter 62, der spannungsgesteuerte Oszillator 64 und der Zähler 66 als Frequenz-Synthesizer mit phasenverriegelter Schleife wirken, bei dem der spannungsgesteuerte Oszillator 64 auf eine Frequenz eingestellt wird, die genau 128 mal so groß ist, wie die des Modulationsoszillators 56 und mit dieser genau phasensynchronisiert ist. Der Zähler 66 dient als Teil der phasenverriegelten Schleife und überdies als Adreßzähler für den Speicher. Dabei sind die beschriebenen 128 Teilwerte lediglich als Ausführungsbeispiel zu verstehen; es können auch andere

ίο Anzahlen gewählt werden.

Der Zähler 66 läuft fortwährend und die im Speicher gespeicherten Daten werden kontinuierlich in den D/AWandler 44 eingelesen. Das analogisierte Signal wird nach einer Glättung im Tiefpaßfilter 46 an die Diffcrenzschaltung 48 angelegt, in dem das gespeicherte Bild des Störsignals von dem dann aus dem Video-Verstärker empfangenen Signal subtrahiert wird, um das quasistationäre Störsignal zu unterdrücken. Der Rückstell-Taktgeber 56 liefert periodisch, typischerweise alle zehn Minuten ein Torsignal an die Steuerlogik 54, die an den Speicher 42 einen Schreibbefehl abgibt, damit ein neuer Satz von Teilwerten aus dem A/D-Wandler 40 in den Speicher 42 eingeschrieben wird. Die neu in dem Speicher gespeicherten Daten stellen ein auf den neuesten Stand gebrachtes Bild des quasi-stationären Störsignals dar.

In der Fig.5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem keine direkte Verbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger besteht wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2, bei dem eine direkte Verbindung verwendet wird, um von dem Modulationsoszillator 50 des Senders 10 ein Signal an den Phasendetektor zu liefern. Gemäß der F i g. 5 wird das Ausgangssignal der Hochfrequenz-Eingangsschaltung 16 des Empfängers, wie oben beschrieben, an einen Detektor 18 angelegt, der ein demoduliertes Signal liefert. Das Ausgangssignal der Hochfrequenz-Eingangsschaltung wird außerdem an einen FM-Demodulator 70 angelegt, welcher ein Ausgangssignal fm liefert welches ein Bild des von dem Modulationsoszillator des Senders abgegebenen Modulationssignals wiedergibt Vorzugsweise ist der FM-Demodulator ein Demodulator mit phasenverriegelter Schleife. Dieses Ausgangssigna! aus dem Demodulator 70 wird dann an den Phasendetektor 60 der Synchronisationsschaltung 52 (F i g. 4) angelegt

Eine Analogschaltungsausführung der Störungsunterdrückungsschaltung 24 ist in F i g. 6 dargestellt. Die Signale aus dem Video-Verstärker 22 werden an eine umlaufende Verzögerungsleitung 80 angelegt, deren Ausgang an den negativen Eingang der Differenzschaltung 48 gelegt ist. Die aus dem Video-Verstärker 22 empfangenen Signale werden auch an den positiven Eingang der Differenzschaltung 48 angelegt. Die umlaufende Verzögerungsleitung 80 dient als Speicher zur Speicherung eines Bildes des quasi-stationären Störsignals, welches während einer vollständigen Frequenzdurchlaufperiode des Senders 10 registriert worden ist Bei einer Analogausführung muß die Verstärkung des Ausgangssignals aus der umlaufenden Verzögerungsleitung eingestellt werden, um den Verstärkungsverlust aufgrund der Abschwächung der Verzögerungsleitung zu kompensieren; dabei kann eine geeignete automatische Verstärkungsregelung vorgesehen sein, so daß das Verzögerungsleitungs-Ausgangssignal einen geeigneten Amplitudenkegel für die Kompensation in der Differenzschaltung aufweist

Die Verzögerungsleitung, die beispielsweise eine akustische Verzögerungsleitung sein kann, muß derart be-

schaffen sein, daß sie eine genaue Verzögerung zur Speicherung einer Periode des empfangenen quasi-stationären Störsignals hervorruft, so daß dabei keine Synchronisationsschaltung erforderlich ist. Wenn die Verzögerungsleitung 80 eine aktive Verzögerungsleitung ist. wie beispielsweise eine Verzögerungsleitung aus ladungsgekoppelten Bauelementen, die nicht von selbst eine bestimmte Verzögerungszeit liefern, dann müssen in der vorstehend beschriebenen Weise Phasensynchronisationssignale bereitgestellt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

15

20

25

30

40

45

50

55

60

65

Claims

1 2 8. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehen- Patentansprüche: den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückstell-Taktgeber (56) vorgesehen ist der den In-

1. Elektronisches Sicherheitssystem mit einem halt des Speichers in vorbestimmten Zeitabständen Sender zur Erzeugung eines elektromagnetischen 5 löscht und die erneute Speicherung eines Bildes des Feldes in einem vorbestimmten Bereich mit einer quasi-stationären Störsignais auslöst
wiederholt einen vorbestimmten Frequenzbereich

durchlaufenden Frequenz, sowie mit einer Reso-

nanz-Markierungsschaltung mit wenigstens einer
Resonanzfrequenz innerhalb des vorbestimmten ίο

Frequenzbereichs, einem Empfänger zur Feststel- Die Erfindung betrifft ein elektronisches Sicherhcits-

lung des Auftretens der Resonanzfrequenz einer in system gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

dem vorbestimmten Bereich anwesenden Markie- Ein solches elektronisches Sicherheitssystem ist aus

rungsschaltung, einer bei Feststellung einer Markie- der DE-AS 22 63 905 bekannt Es dient zur Entdeckung

rungsschaltung durch ein Ausgangssignal des Emp- 15 einer unbefugten Entfernung von Gegenständen, die ci-

fängers aktivierte Alarmeinrichtung, und mit einer ne Resonanz-Markierungsschaltung aufweisen. Dieses

Störungsunterdrückungsschaitung, dadurch ge- bekannte elektronische Sicherheitssystem umfaßt eine

kennzeichnet, daß die Störungsunterdrük- Störungsunterdrückungsschaltung, die zwischen einem

kungsschaltung (24) einen Speicher (42; 80) zur Spei- von einer Resonanz-Markierungsschaltung ausgelösten

cherung eines Bildes eines, einem echten Resonanz- 20 Signal und einem durch eine Störung ausgelösten Si-

markierungssignal ähnlichen, jedoch quasi-stationä- gnal, das zufällig einen ähnlichen Verlauf aufweist, un-

ren Störsignals aufweist sowie eine das im Speicher terscheidet

(42; 80) gespeicherte quasi-stationäre Störsignal In einem derartigen elektronischen Sicherheitssystem

vom Ausgangssignal des Empfängers (14,16,18,20, löst jeder sich in der nahen Umgebung dieses Systems

22) subtrahierende Differenzschaltung (48), und eine, 25 befindende Resonanzkreis, der eine Resonanzfrequenz

eine mit dem Ausgangssignal des Empfängers (14, innerhalb des vorbestimmten Frequenzbereichs und ei-

16,18,20,22) phasensynchrone Auslesung des Stör- nen geeigneten Gütefaktor Q aufweist einen Alarm aus,

signals aus dem Speicher (42; 80) steuernde Synchro- da er von einer Resonanz-Markierungsschaltung nicht

nisationsschaltung (52). unterscheidbar ist und irrtümlicherweise als eine solche

2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 erkannt wird. In einigen Fällen kann der vorbestimmte kennzeichnet daß der Speicher (42) ein digitaler Bereich, der von dem elektronischen Sicherheitssystem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) ist der digi- überwacht werden soll, d.h. die »elektrische Umgetalisierte Teilwerte des quasi-stationären Störsignals bung« dieses Bereichs selber als Resonanzkreis wirkspeichert und dem eingangsseitig ein A/D-Wandler sam werden. So können Stromleitungen, Beleuchtungs-(40) und ausgangsseitig ein D/A-Wandler (44) züge- 35 einrichtungen, Kopiermaschinen oder ähnliche elektriordnetist sehe Einrichtungen Eigenresonanzen in dem vorbe-

3. Sicherheitssystem nach Anspruch 2, dadurch ge- stimmten Frequenzbereich aufweisen. Wenn eine solche kennzeichnet daß die Synchronisationsschaltung durch die elektrische Umgebung des überwachten Be-(52) eine phasenverriegelte Schleife (60, 62, 64, 66) reichs erzeugte Resonanz einen hohen Gütefaktor Q mit einem Binärzähler (66) aufweist der als Adreß- 40 aufweist dann wird das elektronische Sicherheitssystem zähler für den Speicher (42) arbeitet und Adreßda- diese Resonanzen entdecken und einen falschen Alarm ten liefert, die mit dem Signal des Senders (10) durch abgeben. Wenn dagegen der Gütefaktor Q einer solein Referenzsignal phasensynchronisiert sind. chen, durch die elektrische Umgebung des überwachten

4. Sicherheitssystem nach Anspruch 3, dadurch ge- Bereichs erzeugten Resonanz gering ist, wird die Empkennzeichnet, daß das Referenzsignal für die pha- 45 findlichkeit des elektronischen Sicherheitssystems im senverriegelte Schleife (60, 62, 64, 66) von einem Frequenzbereich dieser störenden Resonanz vermin-Modulationsoszillator (50) des Senders (10) direkt dert, da dieses störende Resonanzsignal mit geringem abgeleitet ist Gütefaktor dazu neigt die Form des Signals einer Rcso-

5. Sicherheitssystem nach Anspruch 3, dadurch ge- nanz-Markierungsschaltung zu verzerren,
kennzeichnet, daß die Synchronisationsschaltung 50 Solche durch die elektrische Umgebung des zu über-(52) einen FAi-Demodulator (70) aufweist, der aus wachenden Bereichs erzeugten Signale sind zeitlich dem die Hochfrequenz-Eingangsschaltung (16) des konstant oder zumindest quasi-stationär, da sie sich gar Empfängers durchlaufenden Signal ein Referenzsi- nicht oder nur sehr langsam in der Zeit ändern, weil sich gnal für die phasenverriegelte Schleife (60,62,64,66) die elektrische Umgebung des zu überwachenden Beableitet, welches eine Nachbildung eines vom Sen- 55 reichs in ihren physikalischen Bedingtheiten nicht oder der (10) ausgehenden Modulationssignals ist. nur sehr langsam ändert. Eine Änderung der elektri-

6. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 3 sehen Umgebung, so daß sie die von dem elektronischen bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Synchronisa- Sicherheitssystem aufgenommene Signalform merklich tionsschaltung (52) einen vom Referenzsignal ange- beeinflußt, erfolgt typischerweise in einer Zeit von mehr steuerten Phasendetektor (60) und einen spannungs- 60 als 1 Stunde. Dagegen treten die von einer Resonanzgesteuerten Oszillator (64) zur Steuerung der Unter- Markierungsschaltung ausgelösten Signale nicht länger teilung der Teilwerte des quasi-stationären Störsi- als ein paar Sekunden auf.

gnals aufweist. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein eleklro-

7. Sicherheitssystem nach Anspruch !,dadurch ge- nisches Sicherheitssystem der im Oberbegriff des Pakennzeichnet, daß der Speicher eine umlaufende 65 tentanspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen, wcl-Verzögerungsleitung (80) aufweist die das empfan- ches Signale von einer Resonanz-Markierungsschaltung gene quasi-stationäre Störsignal um eine Modula- von quasi-stationären Störsignalen sicher unterscheidet, tionsperiode verzögert. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im