JP2010509676A - 全地球測位衛星信号を使用する電子商品監視システムの同期 - Google Patents

Abstract

複数の電子商品監視（「ＥＡＳ」）ユニットの動作を同期させる方法及びシステムであって、全地球測位衛星基準信号を受信することと、全地球測位衛星基準信号を使用して同期マスタ信号を生成することと、マスタ同期信号を複数のＥＡＳユニットに送信することとを含む、方法及びシステム。この方法及びシステムは、マスタ同期信号を中継するように構成可能な補助同期マスタをさらに含むことができる。

Description

本発明は、電子商品監視（「ＥＡＳ」）システムに関し、より詳細には複数のＥＡＳシステムの同期に関する。

電子商品監視（「ＥＡＳ」）システムは、所与の検出領域内のマーカ又はタグの検出が可能な検出システムである。ＥＡＳシステムは多くの用途を有するが、大半の場合、店からの万引き又はオフィスビルからの資産の盗難を防止するセキュリティシステムとして使用される。ＥＡＳシステムは多くの異なる形態をとり、いくつかの異なる技術を利用する。

典型的なＥＡＳシステムは、電子検出ＥＡＳユニット、マーカ及び／又はタグ、並びに取り外し器又はデアクティベータを含む。検出ユニットは、送信器アンテナ及び受信器アンテナを含み、検出ユニットの範囲内に入ってきた任意のアクティブなマーカ又はタグを検出するために使用される。検出ユニットのアンテナ部分は、例えば、ペデスタルとして床にボルト締めしてもよく、床下に埋めてもよく、壁に取り付けてもよく、又は天井からつり下げてもよい。検出ユニットは通常、店又はオフィスビルの入口及び出口等の人通りが多いエリアに配置される。デアクティベータは、タグの検出及び／又は非アクティブ化に使用される信号を送信する。

マーカ及び／又はタグは特殊な特性を有し、保護されるべき商品又は他の物体に固定されるか又は埋め込まれるように特に設計される。アクティブなマーカが検出ユニットを通過すると、アラームが鳴り、発光し、且つ／又は他の何等かの適した制御装置が、検出ユニットによりカバーされる規定の検出領域からのマーカの取り出しを示す動作を発動する。

大半のＥＡＳシステムは、同じ一般原理を使用して動作する。検出ユニットは、１つ又は複数の送信器又は受信器を含む。送信器は、規定の周波数の信号を検出領域にわたって送信する。例えば、小売店では、送信器及び受信器をチェックアウト通路又は出口の両側に配置することにより、通常、検出領域が形成される。マーカは、領域に入ると、送信器によって送信中の信号に対して外乱を発生させる。例えば、マーカは、簡単な半導体接合、インダクタ及びキャパシタで構成される同調回路、軟磁性ストリップ又はワイヤ、又は振動共振回路を使用することにより、送信器によって送信される信号を変更することができる。マーカは、送信器が信号送信を終えた後の時間期間中に信号を繰り返すことによって信号を変更することもできる。マーカによって発生する外乱は続けて、期待される周波数を有する信号の受信、期待される時間での信号の受信、又は両方を通して受信器によって検出される。上述した基本設計に対する代替として、受信器ユニット及び送信器ユニットは、それぞれのアンテナを含めて、単一の筐体内に搭載することもできる。

設計の観点からのＥＡＳシステムに伴う１つの主要な考慮事項は、範囲内のすべての送信器及び受信器が互いに適正に同期されることを保証することである。例えば、多くのシステムでは、送信器がマーカ励起信号を送信する送信器窓が、受信器がマーカ応答信号を検出しようとする受信器窓に重ならないことが非常に重要である。こういったシステムでは、これら２つの窓のいかなる重複もシステム性能の低下に繋がる。これら２つの窓は、受信器も送信器もアクティブではないオフ状態によって隔てられることがある。同様に、デアクティベータの動作は、デアクティベータの送信がその他の送信器及び受信器の動作と同期していない場合、システム性能を低下させる恐れがある。

特定の従来のＥＡＳシステムは、送信器窓及び受信器窓の同期のためにローカル電力線電流又は電圧のゼロ交差に頼る。他のＥＡＳシステムが近傍にない場合、送信窓及び受信窓と電力線ゼロ交差との実際の位置はあまり重要ではない。一方、２つ以上のこのようなシステムが、一方のシステムの受信器が他方のシステムの送信器の信号を受信できる距離に設置される場合、すべてのシステム内の送信窓及び受信窓の相対時間位置が非常に重要になる。このような状況は、例えば、別個のＥＡＳシステムを必要とする複数の出口がある場合に発生し得る。すべてのＥＡＳシステムの電力線ゼロ交差が同時に発生する場合、すべてのＥＡＳシステムの送信窓及び受信窓は互いに同期されることになる。その場合、すべての窓は完全に並び、あるシステムの送信器パルスが別のシステムの受信器で見られる可能性はほぼない。しかし、それよりも高い頻度で、各種ＥＡＳシステムは、電力線上の負荷の種類に関連する独自の電力線位相シフトをそれぞれ有する異なる電力線コンセントに接続される。この位相シフトは経時変化し、各種ＥＡＳシステムの送信窓及び受信窓を重複させ、結果として性能の低下又は誤報に繋がる恐れがある。

ローカルＡＣ電力線信号は、位相シフトに影響する線上の負荷変動により不正確になりがちであるとともに、システムによっては１８０度位相ずれしてジェネレータを走らせるか、又は配線されるため、コントローラ間にプロプライエタリ無線同期又は有線同期を使用する従来のＥＡＳシステムは、妥当なコストで干渉問題を解決することに失敗している。現行の有線同期システムは中距離から長距離では非実用的なままである。現行の無線同期システムは、受信器当たり高いコストを有し、プロプライエタリ送信器を設置する必要があるとともに、多くの場合、プロプライエタリ中継器を設置する必要がある。

したがって、複数のＥＡＳコントローラに低コスト高性能の無線同期を提供するシステム及び技法が必要である。

本発明は、有利なことに、複数の電子商品監視（「ＥＡＳ」）ユニットの動作を同期する方法及びシステムを提供する。この方法及びシステムは、例えば、無線信号を使用してマスタ同期信号を中継するように構成される補助同期マスタをさらに含むことができる。

一態様によれば、本発明は、複数のＥＡＳユニットの動作を同期する方法を提供する。全地球測位衛星基準信号が受信される。マスタ同期信号が、全地球測位衛星基準信号を使用して生成される。同期マスタ信号は、複数のＥＡＳシステムに送信される。この方法は、補助同期マスタを使用してマスタ同期信号を中継することをさらに含むことができる。

別の態様によれば、本発明は、複数のＥＡＳユニットの動作を同期するシステムであって、全地球測位衛星基準信号を受信する全地球測位衛星受信器を有する同期マスタと、マスタ同期信号を生成するマスタ位相ロックループと、マスタ同期信号を送信するマスタ電波送信器とを含むシステムを提供する。複数のＥＡＳユニットの動作を同期するシステムは、マスタ同期信号を同期マスタから受信するように構成可能な複数の同期受信器を含むこともできる。

さらに別の態様によれば、本発明は、同期受信器及び同期受信器と通信するＥＡＳユニットを有するＥＡＳシステムを提供する。同期受信器は、全地球測位衛星基準信号に対応する同期信号を受信し、受信した同期信号に基づいてＣＰＵクロック信号を生成する。ＥＡＳユニットは、呼び掛け信号を送信することによってＥＡＳマーカに呼び掛けるように構成される。ＥＡＳユニットは、ＣＰＵクロック信号を受信し、呼び掛け信号をＣＰＵクロックに同期させる。

本明細書に組み込まれてその一部をなす添付図面は本発明の実施形態を示し、説明と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。本明細書に示される実施形態は目下好ましいものであるが、本発明は、示される厳密な構成及び手段に制限されないことが理解される。

本発明の原理により構築されたシステムのブロック図である。 本発明によりコウチクサレタＥＡＳシステムの詳細なブロック図である。 ＧＰＳ衛星からの同期信号のタイミング図である。 無線マスタ送信器からの同期信号のタイミング図である。 ＥＡＳユニットからの呼び掛け信号のタイミング図である。 無線補助マスタ送信器からの同期信号のタイミング図である。 無線補助マスタにロックされたＥＡＳユニットからの呼び掛け信号のタイミング図である。

これより、同様の参照符号が同様の要素を指す図面図を参照して、図１に、本発明の原理により構築され、全体的に「１００」と示される例示的なシステムの図を示す。システム１００は、無線同期マスタ１０２及び以下にさらに考察するような本発明の教示により構築された複数の電子商品監視（「ＥＡＳ」）ユニット１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６を含む。ＥＡＳユニット１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６はそれぞれ、小売店、在庫倉庫、セキュリティを提供すべき建物等の各種設置ゾーンの適切な場所に配備される。各ＥＡＳユニット１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６は、無線同期マスタ１０２と通信する。なお、７つのＥＡＳユニットが図１に示されるが、この数量は単なる例示であり、より少数又は多数のユニットを本発明の原理により同期可能なことが理解される。

無線同期マスタ１０２は、複数のＥＡＳユニット１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６に直接又は補助同期マスタモジュール１１８を介して送信される無線同期信号を全地球測位衛星（「ＧＰＳ」）無線周波（「ＲＦ」）信号から生成する回路を含む。無線同期マスタ１０２は、ＧＰＳアンテナ１２０、位相ロックループ（「ＰＬＬ」）モジュール１２２、マスタＲＦ送信器１２４、及び無線アンテナ１２６を含む。ＧＰＳアンテナ１２０は、１Ｈｚ ＲＦ基準信号１２８をＧＰＳ衛星から受信し、ＲＦ基準信号１２８は同期のためにＰＬＬモジュール１２２に渡される。なお、図１は同期マスタ１０２に結合されたＥＡＳユニットを示していないが、１つ又は複数のＥＡＳユニットをマスタ１０２に結合してマスタ１０２によってサポートできることが理解される。ＥＡＳユニットは、理解を容易にするためだけに、図１ではマスタ１０２に結合されて示されていない。

一般に、位相ロックループ（「ＰＬＬ」）は、生成された信号の位相を基準信号の位相に同期させるフィードバック制御回路である。ＰＬＬの機能は、システム内で所望の周波数を正確な基準周波数にロックすることである。システム１００では、マスタＰＬＬ１２２はＧＰＳ基準信号１２８に同期され、マスタＲＦ送信器１２４を介して受信器１３２、１３４、１３６、及び１３８に送信される６０Ｈｚ同期信号１３０を生成する。無線同期マスタ１０２は、例えば、無線パーソナルエリアネットワーク（「ＷＰＡＮ」）用のＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に基づく小さく低パワーのデジタル電波を使用する高水準通信プロトコルスイートの仕様の名称であるジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）を含む各種通信リンクプロトコルによって６０Ｈｚ同期信号１３０を送信することができる。マスタＰＬＬ１２２同期信号１３０の受信後、受信装置１３２、１３４、１３６、及び１３８はマスタＰＬＬ１２２に位相ロックされ、６０Ｈｚ同期信号１３０をＥＡＳユニット１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６に供給する。したがって、このシステムは、電力供給網周波数、位相ドリフト、又は品質に関わりなく非常に広い地理的領域にわたってＥＡＳユニットのバーストレベル同期の設定に使用することができる。

本明細書では集合的に「信号復元ＰＬＬ」と呼ばれる同期信号復元ＰＬＬ１４０、１４２、１４４、及び１４６は、同期マスタによって送信される６０Ｈｚ同期信号の復元を可能にする。本実施形態では、受信器１３２等の受信器及びＰＬＬ１４０等の受信器に対応するＰＬＬは、ＥＡＳユニット１０４とは別個に示されるが、受信器及びＰＬＬは同様にＥＡＳユニット１０４に統合してもよい。ＰＬＬを各ＥＡＳ受信器に設けることにより、システム１００は、ＥＡＳ同期信号送信器１２４との搬送波レベルの同期を可能にする。有利なことに、これにより、複数のばらばらのシステムが一緒になって、大きな干渉又は雑音を発生させることなく１つ又は複数の呼び掛け領域をカバーするように動作することができる。

システム１００は、同期マスタ１０２によって送信される信号を検出することができる特定の受信器であり、シールドされているか、又は単に同期マスタ１０２から離れすぎているために同期マスタ１０２からの信号を検出することができない、ＥＡＳ１１４及び１１６等の他のＥＡＳユニットに同期信号を送信するように構成される無線補助同期マスタ１１８を含むこともできる。補助同期マスタ１１８は、同期マスタ１０２によって送信される６０Ｈｚ信号に位相ロックし、６０Ｈｚ同期信号１３０を、例えば１／９０Ｈｚ、１／１８０Ｈｚ、又は１／９０Ｈｚの他の倍数の遅延を有して同期マスタ１０２から同期マスタから同期信号を受信できないＥＡＳユニットに送信又は中継するハードウェアを含む。

図２は、本発明により構築されたシステム２００の詳細なブロック図である。システム２００は、同期受信器モジュール２０２、ＥＡＳユニット１０４、及びオプションの代替同期入／出力インタフェース２０６を含む。この実施形態では、ＥＡＳユニット１０４は、アンテナ２０８、送／受信アナログフロントエンド２１０、システム制御コア２１２、及び通信ポート２１４を含む。アンテナ２０８は、送／受信アナログフロントエンド２１０に結合され、バースト又は励起パルスの送信及び励起したマーカ又はタグの特有の応答の受信を提供する。システム制御コア２１２は、送信窓及び受信窓のタイミングを制御するとともに、ＣＰＵクロック信号を同期受信器モジュール２０２から受け入れ、１つ又は複数のＥＡＳユニット１０４の送信窓及び受信窓の同期を提供する。ＣＰＵクロック及び制御Ｉ／Ｆ信号の交換は、オプションの代替同期入／出力インタフェース２０６によって促進してもよく、又はＥＡＳユニット１０４及び同期受信器モジュール２０２によって直接交換されてもよい。

さらに、同期受信器モジュール２０２とＥＡＳユニット１０４との間のＣＰＵクロック及び制御Ｉ／Ｆ信号の交換は、有線又は無線の通信リンクによって行うことができる。あるいは、図１のシステム１００に関連して考察したように、同期受信器モジュール２０２の機能は、受信器１３２及びＰＬＬ１４０を含め、ＥＡＳユニット１０４に統合することができる。図２に示されるシステム２００は、本発明の典型的なＥＡＳ呼び掛けシステムで使用される例示的なシステム１００であり、本明細書に開示される本発明は特定の設計又は種類のシステム２００に制限されないことに留意されたい。

図３Ａ〜図３Ｅは、動作中の図１のシステム１００の同期信号及びバースト信号を示すタイミング図である。図３Ａは、無線同期マスタ１０２によって全地球測位衛星システムから受信される１Ｈｚ ＲＦ基準信号を示す。図３Ｂは、無線同期マスタ１０２によって生成され送信され、無線パーソナルエリアネットワーク（「ＷＰＡＮ」）用のＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に基づく小さく低パワーのデジタル電波を利用する通信リンクプロトコルを使用して、受信器装置１３２、１３４、１３６、及び１３８を介してＥＡＳユニット１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６によって受信される６０Ｈｚ同期信号を示す。図３Ｃは、無線受信器装置１３２、１３４、１３６、及び１３８が無線同期マスタ１０２に位相ロックされ、周波数９０Ｈｚの呼び掛けバースト信号を同期させるために使用する６０Ｈｚ同期信号をＥＡＳユニット１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、及び１１６に供給することを示す。

図３Ｄは、無線同期マスタ１０２と通信し、無線同期マスタ１０２に位相ロックされる同期信号を、無線同期マスタ１０２を「感知」しない他の各種無線受信器モジュールに送信するように構成される特定の受信器モジュール（無線補助同期マスタモジュール１１８として識別される）の使用を示す。無線補助同期マスタモジュール１１８が、無線同期マスタ１０２によって生成される同期信号１３０を範囲外のＥＡＳユニットに送信する前に、わずかな時間の遅延、例えば１／９０Ｈｚ又は１／１８０Ｈｚの遅延があるが、こういった範囲外のＥＡＳユニットは無線補助同期マスタ１１８に位相ロックされ、それぞれの呼び掛けバースト信号を、無線同期マスタ１０２から信号を受信できるＥＡＳユニットと同時に送信することができ、それにより、各種ＥＡＳユニット間で発生する干渉及び雑音が低減する。

システム内のデアクティベータ（図示せず）からの送信は、システム性能を低下させないように、上述した様式と同じ様式で各種ＥＡＳユニットと同期させることができる。デアクティベータは、ＥＡＳユニットを実施することができるシステム内の任意の場所に実施し結合できることが理解される。換言すれば、本発明では、図面図に示されるＥＡＳユニットがデアクティベータであってよい。なお、本発明を６０Ｈｚシステムを参照して説明したが、本発明は別の基本周波数、例えば５０Ｈｚを使用して実施してもよいことが理解される。

本発明は、有利なことに、ＧＰＳ基準信号等の遠隔基準ソースを使用してＥＡＳユニットにわたる送信信号及び受信信号の無線同期を実施する総合的なシステム及び方法を提供し定義する。本発明は、有利なことに、ＰＬＬを有する同期受信器モジュールを使用してＥＡＳユニットにわたって送信信号及び受信信号の無線同期を実施する総合的なシステム及び方法をさらに提供し定義する。さらに、受信器装置と共にＰＬＬを使用することにより、ＧＰＳ基準信号１２８が中断した場合に断続的なシステム動作が提供される。

なお、本発明を、特に本発明の通信構成要素及び態様を、同期信号送信のアイドル期間中にＥＡＳユニット間にデータ通信を提供するために使用できることが意図される。

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実現することができる。任意の種類の計算システム又は本明細書に説明した方法を実行するように構成された他の装置が、本明細書に説明した機能の実行に適する。

ハードウェアとソフトウェアとの典型的な組み合わせは、１つ又は複数の処理要素及び記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラムを有する専用又は汎用コンピュータシステムであることができ、コンピュータプログラムは、ロードされて実行されると、本明細書において説明した方法を実行するようにコンピュータシステムを制御する。本発明は、本明細書において説明した方法の実施を可能にし、計算システムにロードされると、これら方法を実行可能なすべての特徴を含むコンピュータプログラム製品に組み込むこともできる。記憶媒体は、任意の揮発性記憶装置又は不揮発性記憶装置を指す。

本文脈の中でのコンピュータプログラム又はアプリケーションは、情報処理機能を有するシステムに特定の機能を直接、又は以下：ａ）別の言語、コード、又は表記法への変換、ｂ）異なる材料形態での再現のうちの一方又は両方の後に実行させることを目的とする命令セットの任意の言語、コード、又は表記法での任意の表現を意味する。さらに、別記されない限り、添付図面のすべてが一定の縮尺で描かれていないことに留意されたい。重大なことに、本発明は、本発明の主旨又は本質的な属性から逸脱することなく、他の特定の形態で具現することも可能であり、したがって、本発明の範囲を示すものとしての参照は、上記明細書ではなく以下の特許請求の範囲に対して行われるべきである。

本発明は本明細書において上に特に図示され説明されたものに制限されないことを当業者ならば理解するであろう。さらに、別記されない限り、添付図面のすべてが一定の縮尺で描かれていないことに留意されたい。以下の特許請求によってのみ制限される本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、上記教示に照らして様々な変更及び変形が可能である。

Claims (21)

1. 複数の電子商品監視（「ＥＡＳ」）ユニットの動作を同期させる方法であって、
   全地球測位衛星基準信号を受信することと、
   前記全地球測位衛星基準信号を使用してマスタ同期信号を生成することと、
   前記マスタ同期信号を複数のＥＡＳユニットに送信することと
   を含む、方法。
2. 前記マスタ同期信号を同期受信器において受信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記マスタ同期信号に基づいて中央演算処理装置クロック信号を生成することと、前記中央演算処理装置クロック信号をＥＡＳコントローラに送信することとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記中央演算処理装置クロック信号は無線送信される、請求項３に記載の方法。
5. 無線補助同期マスタを使用して、前記マスタ同期信号を中継することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 遅延時間だけ前記マスタ同期信号の前記中継を遅延させることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記遅延時間は１／９０Ｈｚの倍数である、請求項６に記載の方法。
8. 複数のＥＡＳユニットの動作を同期させるシステムであって、
   同期マスタを備え、前記同期マスタは、
   全地球測位衛星基準信号を受信する全地球測位衛星受信器と、
   マスタ同期信号を生成するマスタ位相ロックループと、
   前記マスタ同期信号を送信するマスタ電波送信器と
   を含む、システム。
9. 複数の同期受信器をさらに備え、前記複数の同期受信器のうちの少なくとも１つは、前記マスタ同期信号を前記同期マスタから受信する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記複数の同期受信器のうちの少なくとも１つは、前記マスタ同期信号から中央演算処理装置クロック信号を生成する同期位相ロックループを含み、前記複数の同期受信器のうちの少なくとも１つは、前記中央演算処理装置クロック信号をＥＡＳコントローラに送信する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記複数の同期受信器のうちの少なくとも１つは、前記同期マスタ信号を前記複数のＥＡＳユニットのうちの少なくとも１つのＥＡＳコントローラに送信する、請求項９に記載のシステム。
12. 前記複数の同期受信器のうちの少なくとも１つは、無線通信リンクを使用して、前記同期マスタ信号を前記複数のＥＡＳユニットのうちの少なくとも１つのＥＡＳコントローラに送信する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記複数の同期受信器のうちの少なくとも１つは、有線通信リンクを使用して、前記同期マスタ信号を前記複数のＥＡＳユニットのうちの少なくとも１つのＥＡＳコントローラに送信する、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記マスタ同期信号を少なくともさらに１つの同期受信器に中継する補助同期マスタをさらに含む、請求項８に記載のシステム。
15. 前記補助同期マスタは、前記マスタ同期信号に同期する補助マスタ位相ロックループを含む、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記補助同期マスタは、前記マスタ同期信号を、前記同期マスタとの通信範囲外の少なくともさらに１つの同期受信器に送信する、請求項１５に記載のシステム。
17. 全地球測位衛星基準信号に対応する同期信号を受信し、前記受信した同期信号に基づいてＣＰＵクロック信号を生成する同期受信器モジュールと、
    前記同期受信器モジュールと通信し、呼び掛け信号を送信することによってＥＡＳマーカに呼び掛けるように構成されるＥＡＳユニットであって、ＣＰＵクロック信号を受信し、前記呼び掛け信号を前記ＣＰＵクロックに同期させる、ＥＡＳユニットと
    を備える、ＥＡＳシステム。
18. 前記同期受信器モジュールは、前記ＣＰＵクロック信号の生成に使用される信号復元位相ロックループをさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記ＥＡＳシステムは、前記同期信号を追加のＥＡＳシステムに中継する補助マスタである、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記補助マスタは、前記同期信号を追加のＥＡＳシステムに中継する、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記補助マスタは、遅延時間だけ前記同期信号の前記中継を遅延させる、請求項２０に記載のシステム。

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