JPH11503254A

JPH11503254A - 適応フィルタリングおよびデジタル検出を用いた電子物品監視システム

Info

Publication number: JPH11503254A
Application number: JP8530316A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．ルード，マイケル; エイチ．タオ，サミュエル; イー．ネルソン，ジョン
Original assignee: ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリングカンパニー
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1999-03-23
Also published as: EP0819292B1; WO1996031855A1; CA2217583C; CN1184547A; AU5256396A; DE69610491T2; BR9604805A; CA2217583A1; EP0819292A1; KR19980703681A; US5602531A; AU692696B2; ES2150665T3; DE69610491D1

Abstract

(57)【要約】電子物品監視（ＥＡＳ）システムは、増感タグが問い合わされるときに放射されるトランジェントの歪みを最小限に抑えて問題の信号から非同期干渉を除去する非同期ノイズ抑圧適応フィルタを含む。このシステムは、問題の信号から問合わせ同期ノイズを除去する同期ノイズ抑圧フィルタをも含む。結果として得られるＥＡＳシステムは、増感タグが存在すると、それが検出される可能性を増して、誤警報の発生を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】適応フィルタリングおよびデジタル検出を用いた電子物品監視システム背景技術電子物品監視（ＥＡＳ）システムは、図書館、または小売店など、保護区域からの物品の無許可持ち出しを防止するためにしばしば使用される。ＥＡＳシステムには通常、保護区域の出口近くに位置する問合わせゾーン、すなわち廊下と、保護されるべき物品に取り付けられるマーカ、すなわちタグとを含む。ＥＡＳシステムは、磁気、ＲＦ、マイクロ波、磁気制限技術を基礎としている。関わった特定の技術に関係なく、ＥＡＳシステムは、タグが廊下の問合わせ信号に暴露されると一定の特有の応答を生成するように設計される。この特有な応答が検出される場合、廊下に増感タグが存在することを示す。次に、ＥＡＳシステムは、警報音の発生や、出口扉のロックなどの適切な防御行動を開始する。保護区域から物品を許可を得て持ち出すことができるようにするためには、永久的、または取り消し可能のいずれにでも非活動化可能なタグ（すなわち二重状態タグ）がしばしば使用される。理想的な場合、ＥＡＳシステムは、増感タグが廊下に存在するときにのみ警報シーケンスが開始する。但し、ＥＡＳシステムは、増感タグの検出を妨げる、または誤警報の原因となり得るそれらの動作環境内の電磁干渉の影響を受けやすい。干渉に対する感度の程度は、ＥＡＳシステムの種類、システムの動作帯域幅、干渉の帯域幅および統計的特性、システム受信器設計などの様々な要因に依存する。多くのＥＡＳシステムは、約１０から４０ＫＨｚの帯域幅で動作する。この周波数帯域は、ライブラリ環境内の、主にＣＲＴｓやＴＶｓからの、有意非同期干渉を包含する可能性がある。ＥＡＳシステムからのそれらの距離に依って、干渉のこれらのソースは、検出能力を減ずる、または不能にすることができる。同期干渉は、電力線信号、またはＥＡＳシステムそれ自体のいずれにも同期させることができる。問合わせ同期干渉は、問合わせ中に発生された駆動フィールド信号が、金属ドアーフレーム、金属壁間柱、金属扉、または他の金属物などの、環境内の他の対象物を活動化するときに起こる。次に、これらの対象物は、磁気タグの特性応答と同一である信号をしばしば発信する。電力線同期干渉は、電力線信号の位相に対して同一点で起こり易いノイズである。問合わせおよび電力線同期干渉の両方とも、増感タグを検出するＥＡＳシステムの能力を低減する、または誤警報を引き起こし得る。ノイズが、上述の種類の干渉と同じように、スペクトルで重複している場合、従来の線形濾波方法を用いて抑圧することは非常に困難である。これは、磁気タグのスペクトルサインが広帯域であり、干渉を排除するためのいかなる受信信号の帯域内濾波も、問題の信号を歪ませるからである。線形濾波案では、トレードオフが、ノイズの濾波と問題の信号を歪ませることとの間に存在する。故に、線形濾波案単独では、ＥＡＳシステムの信頼性を増すことはない。発明の開示本発明の電子物品監視（ＥＡＳ）システムには、増感タグが問い合わされるときに放射されるトランジェントの歪みを最小限に抑えて問題の信号から同期および非同期干渉を除去する適応フィルタを含む。その結果として得られるＥＡＳシステムは、増感タグが存在するときにそれが検出される可能性を増して、誤警報の発生を低減する。図面の簡単な説明図面において、幾つかの図を通じて同一の構成要素には同一の参照符号を付す。第１図は、本ＥＡＳシステムのブロック図を示す。第２図は、本ＥＡＳシステムの受信器の詳細ブロック図を示す。第３図は、ＤＳＰ１２０によって実行される機能の概略ブロック図を示す。第４図は、２サイクル分の電力線正弦波および対応する同期ノイズの例を示す。第５図は、本ＥＡＳシステムのプロセス制御のフロー図を示す。第６図は、本ＥＡＳシステムのバックグランドチェックプロセスのフロー図を示す。第７図は、本ＥＡＳシステムの同期ノイズ抑圧フィルタのブロック図を示す。第８図は、本ＥＡＳシステムの非同期ノイズ抑圧適応ＦＩＲフィルタのブロック図を示す。第９Ａ図および９Ｂ図は、非同期フィルタによって調節される前の受信信号と、非同期フィルタによって調節された後の回復信号とを示す。第１０Ａ図および１０Ｂ図は、回復問合わせスナップショットと、駆動フィールド信号の対応部分とを示す。第１１図は、本ＥＡＳシステムの検出プロセスのフロー図を示す。第１２Ａ図〜１２Ｃ図は、バイアスを掛けた増感スイッチシーケンスと、感度抑圧タグからのそれぞれ２つのスイッチシーケンスとを示す。発明を実施するための最良の形態次の詳細な説明において、その一部を形成する添付の図を参照して、本発明が実施され得る特定の実施例が実例によって示される。他の実施例が採用され、且つ構造的変更が本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく実施可能であることは理解されよう。本ＥＡＳシステム１００のより詳細なブロック図が、第１図に示される。ＥＡＳシステムは、好ましくは磁気タイプのもので、フィールド生成コイル１２４、１２６と、フィールド感知コイル１２８、１３０とを含み、それらのコイルは、それらの間に問合わせゾーン、すなわち廊下を提供するように位置決めされる。好適な実施例において、フィールド生成コイル１２４、１２６とフィールド感知コイル１２８、１３０とは、同一人に譲渡された米国特許第４，１３５，１８３号に記述される磁気「Ｆｉｇｕｒｅー８」タイプのものである。ＥＡＳシステムが、ＲＦ、磁気制限、または他のタイプのＥＡＳシステムなどの非磁気タイプのものである場合には、フィールド生成コイルおよびフィールド感知コイルは、実行される特定タイプのシステムに適切な問合わせ信号発生装置および信号感知検出装置と置き換えられよう。説明を目的としたものであるが、この詳細な説明は、主に好適な磁気システムの実行について行われる。フィールド生成コイル１２４、１２６は、破線１３２によって概略的に示されるフィールド電源によって励起され、破線内には、ＤＣ電源１０２、一列の記憶コンデンサ１０４、スイッチ１０６、一列の共振性コンデンサ１１０を含む。フィールド生成コイル１２４、１２６は、共振性コンデンサ列１１０と一緒に接続されて、共振回路を形成する。この回路は、共振回路を通じて記憶コンデンサ列１０４を放電させることによって励起される。共振コンデンサ１１０の放電は、ＰＬＬ１０８によって発生されるタイミング信号と、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ブロック１２０とによって順番に制御されるスイッチ１０６によって制御される。ＤＣ電源１０２は、放電サイクル間に記憶コンデンサ１０４を充電するために提供される。共振回路への記憶コンデンサ１０４の放電に応答して、減衰正弦波磁界の形の駆動フィールド信号がコイル１２４、１２６と、共振コンデンサ１１０とによって生成される。フィールド生成コイル１２４、１２６は、好ましくは並列に接続されて、それぞれ約４００μＨのインダクタンスを有する。共振コンデンサ列１１０およびフィールド生成コイル１２４、１２６は、好ましくは約１６ミリ秒間持続し、廊下の中央で約９５０±５０ヘルツの共振周波数と約４０ｅの磁界強度とを有する減衰振動を提供するように選択される。問合わせシーケンスは、利用者が廊下にいる間に浴びせられる駆動フィールド信号のシーケンスから成る。故に、各利用者は、廊下を通過する間に何度も問い合わされる。好適実施例において、問合わせシーケンスは、光電管１１２、または他の検出装置が廊下に入ってくる利用者を検出すると開始される。この検出器は、そのときに問合わせシーケンスを開始するＤＳＰ１２０に割り込む。このタイプのシステムは、通常は「パルス化」システムと呼ばれる。代わりになるべき好適な実施例において、システムは、利用者が廊下に居るかどうかに関係なく、定期的な間隔をおいて連続的に問合わせを行う。このようなシステムは、通常は「連続」システムと呼ばれる。好適な実施例に対してここで説明された原理は、パルス化、連続、または任意の問合わせシステムに容易に適用できることは当業者には容易に理解されよう。好適なパルス化ＥＡＳシステムの１つの利点は、廊下内に、または近くに居る利用者が暴露される平均磁気エネルギーが最小限に抑えられることである。特に、本ＥＡＳシステムは、望ましくは１．０Ｏｅ未満の、好ましくは０．５Ｏｅ未満の、さらに好ましくは０．２Ｏｅ未満の、最も好ましくは約０．１Ｏｅの平均磁気エネルギーを有する。例えば、単一問合わせパルスの平均磁気エネルギーは、次式で決定できる。０．０１６秒の時間長Ｎでは、単一問合わせパルスに対してＨ_rms＝０．５２７Ｏｅである。問合わせが起こらない場合、Ｈ_rms＝０である。利用者が廊下を通過するのに約０．５秒かかるとすると、ＥＡＳシステムは、６つの問合わせパルスを発する。重畳の時間平均関数を用いて、利用者が本ＥＡＳシステムの好適実施例を通過する間に暴露される平均磁気エネルギーは、次式により得られる。本例の場合、増感タグが廊下内に存在する場合、駆動フィールド信号は、増感タグをしてその特性応答（増感タグ信号）を発信させる。廊下内に存在する信号は、フィールド感知コイル１２８、１３０によって感知される。これらのコイルは、好ましくは直列に接続されて、受信器１３４に結合される。この受信器１３４には、信号利得およびインピーダンス整合のための変成器１１５を含む。変成器１１５の出力は、アナログ帯域パスフィルタ１１４を通過して、受信信号の帯域幅を制限する。増幅器１１６には、１１６−１から１１６−ｉまでの幾つかの並列利得ステージを含み、利得ステージの各出力は、ＤＳＰ１２０で使用するために、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１８によって標本抽出される。Ａ／Ｄ１１８も、フィールド生成コイルの１つと直列の調節抵抗器１２５を介して駆動フィールド信号を標本抽出する。標本抽出した駆動フィールド信号は、駆動フィールド信号の完全性を判定するためと、フィールド感知コイルによって取り出されるいかなる残留フィールド信号も除去するためと、第１０Ａ図および１０Ｂ図、それに第１１図に対して後述されるように、検出するために必要なタイミングを決定するためとに使用できる。ＤＳＰ１２０は、標本抽出した信号を処理して、同期および非同期干渉を抑える。次に、ＤＳＰ１２０は、検出弁別プロセスを経て処理した信号を分析して、増感タグが廊下内に存在するかどうかを判定する。増感タグが検出されると、警報システム１２２は、警報音の発生、警告灯の点滅、出口扉のロック、または他の適切な防御対策などの適切な警報シーケンスを開始する。第２図は、受信器１３４のより詳細なブロック図を示す。フィールド感知コイル１２８から受信した信号は、最初に帯域パスフィルタ１１４によって調節される。帯域パスフィルタ１１４には、高パスフィルタ１１１とエイリアス除去フィルタ１１３とを含む。好適実施例において、高パスフィルタ１１１は、約５ＫＨｚの３ｄＢカットオフを有し、駆動フィールド信号に対応する受信された信号の部分を除去する。エイリアス除去フィルタ１１３は、標本抽出されると、問題の信号の帯域幅への高周波信号のエイリアシングを引き起こす可能性のある高周波信号を濾波する。好適実施例において、エイリアス除去フィルタは、約４５ＫＨｚの上部３ｄＢカットオフを有するアナログ低パスフィルタとして実施される。帯域パスフィルタ１１４によって生成される信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器１１８を備えた並列利得ステージ１１６を経由して送られる。それぞれがそれぞれの増幅された信号を生成する１つ以上の利得ステージ１１６が好適実施例において提供されて、システムの正常動作のための不飽和チャネルを確保する。好適実施例においては、それぞれが約７４ｄＢＶ、８０ｄｂＶ、８６ｄｂＶの利得を有する３つの利得ステージが使用される。但し、同じ、または異なる利得値を有する３つ以上、またはそれ以下の利得ステージを、本発明の範囲から逸脱することなくそれらと置き換えることも可能である。各Ａ／Ｄ変換器１１８は、それぞれの利得チャネルを同時に標本抽出し、補助的Ａ／Ｄ変換器は、駆動フィールド信号に対応するチャネルを標本抽出する。Ａ／Ｄ変換器１１８は、電力線信号の周波数から得られるサンプルクロックによってタイミングが取られる。好適実施例において、ＰＬＬ１０８（第１図参照）は、電力線周波数に２０４８を掛けて、６０Ｈｚの電力線周波数に対して１２２，８８０Ｈｚの標本化周波数を生成する。次に、受信器信号ｘｉ（ｎ）と駆動信号ｄ（ｎ）とがＤＳＰ１２０に送られる。第３図は、問合わせ中にＤＳＰ１２０によって実行される機能の概略ブロック図である。一列の線形位相帯域パスフィルタ１４０は、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を改善し、増感タグと感度抑圧タグとの間の弁別をし易くする。１つ以上の線形位相帯域パスフィルタは、非同期干渉が、可能な限り帯域幅を広く維持しながらも、十分に低減されることを保証するために提供される。好適実施例では、好ましくは有限インパルス応答（ＦＩＲ）帯域パスフィルタとして実行される一列に配列された３つの線形位相帯域パスフィルタ１４０を使用する。ＦＩＲフィルタが採用される場合には、線形位相帯域パスフィルタ１４０に包含されるタップ重量は、所望の低および高パスカットオフ周波数の特定化の際に周知ＦＩＲフィルタ設計技術から決定されても良い。線形位相フィルタ１０４（下部および上部３ｄＢカットオフによって指定された）の代表的帯域幅は、それぞれ５から２５ＫＨｚまでと、２５から４５ＫＨｚまでと、５から４５ＫＨｚまでとである。どの線形位相帯域パス濾波信号が後の処理のために使用されるかは、さらに以下で詳述されるような方法で決定される。同期ノイズ抑圧フィルタ１７０（以後同期フィルタ１７０と呼ぶ）は、第７図に対して以下でより詳述されるように受信信号ｘｉ（ｎ）から問合わせ同期ノイズを除去する。非同期ノイズ抑圧適応フィルタ２００（以後非同期フィルタ２００と呼ぶ）は、第８図と、第９Ａ図および第９Ｂ図とに対して以下でより詳細に示され、記述されるように、線形位相帯域パスフィルタ１４０の帯域幅内にある非同期相関干渉を除去する。増感タグが問合わせゾーン内に存在するかどうかを判定するために、非同期フィルタ２００によって出力された残留信号ｘ_R（ｎ）は、第１０Ａ図と、第１０Ｂ図、それに第１１図とに関して以下でより詳細に示され、記述されるように、検出弁別ブロック３００によって処理される。非同期フィルタ２００および同期フィルタ１７０の一般的動作について以下で説明する。非同期フィルタ２００は、増感タグが問い合わされるときに放射される増感タグトランジェントを歪ませることなく受信信号から同期干渉を除去する。非同期フィルタ２００は、タグ信号を妨害しないで、受信信号から非同期干渉を減じる。非同期干渉のレベルは、システムが休止中にフィールド感知コイルによって感知された信号の受動スナップショットを捕捉することによって決定される。詰まり、受動スナップショットは、駆動フィールド信号がオフ状態にある間に、問合わせパルス間で、または問合わせシーケンス間で捕捉される。駆動フィールド信号が活動化されて、利用者を問合わせるときに捕捉される問合わせスナップショットは、バックグランドノイズを含み、増感タグが廊下内に存在する場合には増感タグトランジェントをも含む。受動スナップショット中に捕捉された信号を適応的に濾波することと、それを問合わせスナップショットから減ずることとによって、非同期フィルタ２００は、受動スナップショットと問合わせスナップショットとの間で相関される非同期干渉成分を除去する。同様に、同期フィルタ１７０は、受信信号から問合わせ同期干渉を除去する。問合わせ同期干渉のレベルは、駆動フィールド信号がオン状態にあるときにフィールド感知コイルによって感知された信号の能動スナップショットを捕捉することによって決定される。詰まり、能動スナップショットは、増感タグが廊下内に存在しないときの廊下内の環境の問合わせである。増感タグが存在しないときの廊下内の環境の能動スナップショットを捕捉することによって、任意の問合わせ同期干渉の性質が決定できる。同期フィルタ１７０は、問題の信号を妨害することなく、問合わせスナップショットから能動スナップショットを減じて、問合わせ同期干渉を除去する。好適実施例において、能動、受動、それに問合わせスナップショットは、ノイズの発生が最小となる電力線信号の時間間隔時に捕捉される。最小ノイズの時間間隔は、第４図および第６図に対して以下でさらに詳述されるような方法で判定される。この方法では、電力線信号の周波数と同期している干渉（電力線同期干渉）は、各スナップショットで回避される。典型的に、電力線干渉は、トランジェントであり、電力線位相に対して時間の同一点で現れる。第４図は、６０Ｈｚ電力線正弦波（参照符号１４２によって示される）の２つのサイクルと、フィールド感知コイルによって受信された電力線同期干渉（参照符号１４４によって示される）の例とを示す。電力線同期干渉の回避を確実に行うために、能動、受動、それに問合わせスナップショットが、電力線信号に関して同一時点で捕捉される。好適実施例において、受動スナップショットは、問合わせスナップショット前の電力線の１サイクル分で捕捉される。スナップショットが好ましく捕捉される電力線サイクルの領域は、第４図に示される６０Ｈｚの例に対して概略的に示される。但し、受動スナップショットが、問合わせスナップショットの前後の任意の時点で捕捉できることは理解されよう。能動スナップショットも、好ましくは電力線サイクルの同一時点で捕捉され、好ましくは経時的に収集され、次に結合されて、合成能動スナップショットを作成する。能動スナップショットが結合される時間間隔およびそれらが結合される方法は、環境内のノイズ源の性質に依存する。好適実施例においては、合成能動スナップショットは、収集された能動スナップショットの集合平均である。スナップショットを捕捉するタイミングは、電力線信号の周波数に位相同期されるＰＬＬ（第１図参照）１０８によってと、ＤＳＰ１２０とによって制御される。光電管が妨げられる場合には、ＰＬＬ１０８およびＤＳＰ１２０は、問合わせシーケンスが、好適実施例の電力線信号に対して適切にタイミングが取られることを保証する。第５図は、本ＥＡＳシステムの全体にわたる動作のフロー図を示す。システムが休止している間、例えば廊下に入ってくる利用者を待っている間に、システムはバックグランドチェックを実行する１５２。バックグランドチェック１５２は、第６図でさらに詳細に示される。バックグランドチェック中に、システムは、後の問合わせシーケンス中に使用される幾つかのパラメータを決定する。ブロック１５１は、その間に受動および問合わせスナップショットを捕捉するための、電力線信号に対する最良の時間間隔を決定する。最良時間は、ノイズの発生が最小となる電力線信号の時間に対応する。適切な時間間隔は、第４図に図解的に示された。電力線信号の適切な部分を判定するために、廊下内の信号は、１つの電力線サイクルを通じて標本抽出される。好ましくは、廊下内の信号は、実問合わせ時間に可能な限り接近して標本抽出される。一度捕捉されると、標本化信号内のエネルギーは、等式に従って多数の間隔、すなわちサブフレームで予測される。ここでｆ（ｎ）＝０，１，．．．２０４７は電力線信号の標本であり、ｈ（ｋ）は各サブフレームのエネルギー、Ｎはサブフレーム長、それにＰは各サブフレーム間のステップサイズ、すなわち重複である。＝１１３とすると、システムは、電力線フレームの開始後９０４サンプル間隔の、または６０Ｈｚシステムで電力線サイクルの開始後７．３５ｍｓｅｃの時点で問合わせる。ブロック１５３では、システムは、廊下内のそのときの現条件下で、どの増幅器１１６（第２図参照）、もしあれば、が受信器飽和状態を引き起こすだろうかを判定する。ブロック１５５は、どの線形帯域パスフィルタ１４０が受信信号内の非同期ノイズのエネルギーレベルを最も低減するかを判定する。好適実施例において、信号のエネルギーは、信号標本の二乗の総和として定義される。例えば、長さＮの標本ｘのベクトルに対して、そのエネルギーは、次式により定義される。線形位相帯域パスフィルタ１４０の目的は、可能な限り増感タグ信号の帯域幅を広く保持しながら、非同期干渉のレベルを低減することである。好ましくは、最大帯域幅を有する線形位相帯域パスフィルタ１４０が使用できるので、いかなるタグ信号情報の損失も回避することができる。ブロック１５７は、能動スナップショットを収集、結合して、同期フィルタ１７０で使用するための合成能動スナップショットを作成する。第５図を再度参照して、ブロック１５４において、利用者が廊下に入ったことを光電管ブロックが指示すると、ＤＳＰ１２０は、ブロック１５６において問合わせシーケンスを開始する。好適実施例において、問合わせシーケンスのタイミングは、上述のように電力線信号と同期が取って、電力線同期干渉を低減する。代わりになるべき好適実施例において、問合わせのタイミングは、電力線信号と同期を取らず、その代わりに自由走行している。駆動フィールド信号が活動化されると、トリガーが生成されて、ブロック１５８において捕捉データをマークする。システムは、好ましくはデータのトリガー前のフレーム（受動スナップショットを含む）とデータのトリガー後の間隔（問合わせスナップショット）とを捕捉する。受動および問合わせスナップショットは、好適実施例においては電力線位相と同期が取られ、トリガー前のフレームの長さとトリガー後の間隔とは、電力線信号の周波数によって部分的に決定されるからである。好適実施例において、トリガー前のフレームは、６０Ｈｚ電力線１サイクル分、またはデータの約１６．７ｍｓｅｃ間に捕捉された標本を含む。トリガー後の間隔の長さも、駆動フィールド信号の周波数によって影響を受ける。駆動フィールド信号の周波数は、増感タグによって生成されたタグトランジェント数および周波数を決定する。信頼性を増して、誤警報の可能性を低減するために、トリガー後の間隔は、好ましくは１つ以上のタグトランジェントを捕捉するのに十分な長さのものである。好適実施例において、約２．５ｍｓｅｃ分のデータがトリガー後収集されて、少なくとも４つのタグトランジェントが捕捉されることを保証する。但しこれは説明のためのものであり、トリガー後の間隔は、それよりも短くても、長くても良く、所望のレベルのシステム性能を達成するために決定されるべきものであることは理解されよう。トリガー後データは、問合わせスナップショットであり、増感タグが存在する場合はタグ情報を含む。電力線同期干渉が回避されることを保証するために、受動スナップショットは、問合わせスナップショット前の電力線１サイクル分が捕捉される。このようにして、電力線信号と同期する干渉は、両方のスナップショットで回避される。受動スナップショットは、故に好適実施例においてはトリガー前フレームの最初の２．５ｍｓｅｃである（第４図参照）。受動および問合わせスナップショットが捕捉された後、システムは、増幅器１１６（第２図参照）によって生成された増幅信号のどれを同期フィルタ１７０および非同期フィルタ２００での処理のために使用するかを決定する。バックグランドチェックのブロック１５３において、環境のみのノイズ（すなわち無問合わせ）で飽和となる増幅器は、排除された。ブロック１６０は、残りのどの増幅器が問合わせシーケンス中の飽和を回避するかを決定する。飽和せずに最高利得となる増幅器が選ばれる。これは受信信号の予期される歪みを回避するので、増感タグが検出される可能性を増して、誤警報の可能性を低減する。プロセスの次のステップは、受信信号を同期フィルタ１７０で調整することである。第７図は、同期フィルタ１７０の詳細ブロック図を示す。好適実施例において、同期フィルタ１７０は、問合わせスナップショットｘｉ(ｎ)から合成能動スナップショットｘ_A（ｎ）を差し引いて、濾波問合わせスナップショットｘ_I（ｎ）を生成する。第５図を再度参照して、信号ｘ_I（ｎ）の帯域幅は、バックグランドチェックに対して上述されたように選ばれる適切な線形位相帯域パスフィルタ１４０（第３図参照）によってさらに制限される。第８図は、非同期フィルタ２００のブロック図を示す。非同期フィルタ２００は、濾波した受動スナップショットと問合わせスナップショットとの間の最小二乗誤差が最小限に抑えられるように受動スナップショットを調整するブロック適応フィルタである。非同期フィルタ２００の係数は、各問合わせ後に適応的に決定されて、問合わせスナップショット毎に誤差を最小限に抑える。この最適化プロセスは、誤差信号から相関信号を除去するが、非相関信号は保持する。故に、相関ノイズは、除去されるが、タグトランジェントのシーケンスは、受動スナップショット内のいかなる信号でも相関されないので、歪まずに残る。誤差は新しい問合わせスナップショットｘ_R（ｎ）となる。非同期ノイズＦＩＲフィルタ２００の次数は、環境内のノイズ源数によって部分的に決定される。環境内のノイズ源数が増すと、好ましくはＦＩＲフィルタの次数も増す。ブロック２０６は、非同期フィルタ２００のＬ係数が最小二乗最適化を最小限度に抑えるように、各問合わせ後にブロック単位でＬ係数を再演算する。ここでｘ_I（ｎ）は問合わせスナップショットの標本であり、ｘ_p（ｎ）は受動スナップショットの標本、それにｗ（ｋ）はＦＩＲフィルタの次数Ｌである。フィルタ係数Ｌの修正に続いて、適応フィルタ２００は、濾波した受動スナップショットｘ_pp（ｎ）を発生させるために受動スナップショットｘ_p（ｎ）を処理する。このような方法で、濾波受動スナップショットは合成器２０４で利用できるようになる。この合成器２０４は、等式に従って問合わせスナップショットの標本ｘ_I（ｎ）から濾波受動スナップショットの標本を差し引くことによって所望の回復信号ｘ_R（ｎ）を生成する。信号スナップショットの幾つかの特性は、非同期フィルタ２００の能力に大きな影響を与えて、受信信号から干渉を除去する。第１は、ノイズは、受動および問合わせの両スナップショット内に存在していなければならない。第２には、検出に使用されるタグトランジェントのシーケンスは、問合わせスナップショット内にのみ存在していなければならない。第３は、受動スナップショット内のノイズは、典型的なＣＲＴノイズと同様の問合わせスナップショット内のノイズで相関されなければならない。結果として生じる信号への非同期フィルタ２００の影響を、第９Ａ図および第９Ｂ図に対して説明する。第９Ａ図の上部は、トリガー前１６．７ｍｓｅｃフレームと２．５ｍｓｅｃトリガー後問合わせスナップショットとを示す。第９Ａ図の上部に示される信号は、ＦＩＲ帯域パスフィルタ１４０（第３図参照）によって発生される信号である。第９Ａ図において、増感タグは、問合わせが捕捉されたときには廊下内に存在した。但し、増感タグ信号は、大量の非同期干渉によって不明瞭になっている。非同期フィルタ２００は、受動スナップショットと問合わせスナップショットとの間で相関される非同期ノイズを除去して、第９Ｂ図の下部に示される回復信号ｘ_R（ｎ）を生成する。幾つかの（この場合は４つ）特有なタグトランジェントが、回復信号内に見ることができる。受動スナップショットと問合わせスナップショットとの間で相関された干渉を除去することによって、本ＥＡＳシステムは、増感タグが検出される可能性をかなり増し、誤警報が発生する可能性を低減する。第１０Ａ図および第１０Ｂ図は、非同期フィルタ２００によって発生される残留信号ｘ_R（ｎ）と駆動フィールド信号ｄ（ｎ）の対応部分とを示す。増感タグが問合わせゾーン内に存在するかどうかを判定するために、受信信号ｘ_R（ｎ）は分析されて、増感タグによって生成された特有の応答が回復信号内に存在するかどうかを判定する。一般に、第１０Ａ図および第１０Ｂ図に示されるようなタグトランジェントは、駆動フィールド信号のゼロ交差点ｑｉと関連付けられる。本ＥＡＳシステムは、それぞれのゼロ交差点ｑｉ周辺のタグタイミングゲートｚｉを規定する。システムは、増感タグが廊下内に存在することを判定するために、一定の基準に合致するタグトランジェントが各タグタイミングゲート内に存在することを判定しなければならない。第１１図は、増感タグの存在の有無を判定する検出弁別アルゴリズムのフロー図を示す。ブロック３０４において、システムは、回復信号ｘ_R（ｎ）に対応する駆動フィールド信号ｄ（ｎ）の部分のゼロ交差点ｑｉを見つける。ブロック３０８において、システムは、タグタイミングゲートｚｉのそれぞれの範囲内の回復信号ｘ_R（ｎ）を評価し、ブロック３１２において、システムは、タグタイミングゲートｚｉの外側のそれぞれの領域ｙｉ内の回復信号ｘ_R（ｎ）を評価する。タイミングゲートの範囲内の評価は、タグタイミングゲートの外側の評価と比較される。ブロック３２０において、比較の結果が好ましければ、システムは、ブロック３２２において、増感タグ信号が識別されていると判定する。好適実施例において、システムは、次のように回復信号の評価を達成する。ブロック３０８において、システムは、タグタイミングゲートｚｉのそれぞれの範囲内のｘ_R（ｎ）の最大値を見つける。ブロック３１２において、システムは、タイミングゲートｚｉの外側のそれぞれの領域ｙｉ内の最大値を見つける。タイミングゲートの範囲内の最大値は、タグタイミングゲートの外側のそれぞれの値と比較される。好適実施例において、比較は、それぞれｉ＝１、２、３、４に対する等式に従って各タグタイミングゲートｚｉの範囲内のｘ_R（ｎ）の最大値の、各タイミングゲートの外側のそれぞれの領域ｙｉ内の対応最大値に対する比を計算することによって達成される。本発明の一実施例において、比Ｓｉ／Ｎｉの少なくとも１つがＳｉ／Ｎｉ＞α ｉを満たす場合、システムは能動タグ信号を識別する。但し、より高い制度を提供し、誤警報の発生を最小限に抑えるために、好適実施例は、次式によって得られる条件Ｂ１に従って増感タグ信号を識別する。この試験は、増感タグ誘導トランジェントの直前の基底線ノイズの振幅に対する増感タグ誘導トランジェント、すなわちスイッチの振幅を測定する。第１および第３のスイッチの比Ｓｉ／Ｎｉ、または第２および第４のスイッチの比Ｓｉ／Ｎｉのいずれかが指定されたスレッショルドよりも高ければ、その受信信号はこの試験に合格する。地磁気バイアスがスイッチのシーケンスの振幅に影響するので、スイッチは好ましくはこのようにグループ化される。このバイアスが要因である場合には、それは、典型的に第１および第３のスイッチ、または第２および第４のスイッチのいずれかに影響を及ぼす。第１２Ａ図は、バイアスが掛けられたスイッチシーケンスの例を示す。この場合、第２および第４のスイッチの振幅は、第１および第３のものよりもはるかに高い。条件Ｂ１が満たされない場合、ブロック３２４において、システムは、増感タグが廊下に存在しなかったと判定する。条件Ｂ１が満たされる場合、システムは、ブロック３２２において増感タグ信号を識別する。本ＥＡＳシステムの一実施例において、一度増感タグ信号がブロック３２２において識別されると、システムは、増感タグが廊下内に存在していると追加的判定を行う。さらに好適な実施例においては、本ＥＡＳシステムは、少なくとも１つ以上の追加的チェックを実行して、識別された増感タグ信号は誤警報ではないことを保証する。３つの試験が識別増感タグ信号に実行されても良い。これらは、早期スイッチ阻止試験３２４と、非対称試験３２８と、スイッチ減衰試験３３０とである。早期スイッチ阻止試験は、感度抑圧タグによって生成された信号が増感タグと間違えられないことを保証する。この早期スイッチ阻止試験は、次の条件が満たされることを保証する。早期スイッチ阻止試験は、感度抑圧タグおよび誤警報対象物が増感タグよりも速く切り換わりがちであるという仮定に基づいている。この特性を測定するために、最初の３つのノイズウインドウ内の最大値が、５番目の、または基底線のノイズウインドウ内の最大値と比較される。この比が高すぎると、スイッチシーケンスも早すぎとなり、その信号はこの試験に不合格となる。第１２Ｃ図は、この試験に不合格となるスイッチシーケンスの例を示す。この場合、第２のスイッチは速く、Ｎ２は基底線値Ｎ５の約４０倍である。スイッチ減衰試験は、スイッチシーケンス減衰エンベロープが増感タグおよび誤警報対象物のものと異なるという仮定に基づいている。一般に、感度抑圧タグ、または誤警報対象物は増感タグのものよりも迅速に減衰するスイッチエンベロープを有する。再度、この試験は、バイアス効果を判断するためにスイッチの交互のペアで計算されるのが好ましい。第１２Ｂ図は、感度抑圧タグからのスイッチシーケンスを示す。この信号の減衰エンベロープは、あまりにも急激に降下するので、この信号はスイッチ減衰試験に不合格となる。スイッチ減衰試験は次のように計算される。非対称試験３２８は、地球の磁界に起因するバイアスを考慮に入れる。地球の磁界によって一方に付勢されることによって生成される誤差は、次の条件が確実に満たされることによって排除される。非対称試験は、増感タグスイッチエンベロープのみが地球の磁気バイアスによって大きく影響を受けるという仮定に基づく。典型的に、感度抑圧タグおよび他の誤警報対象物は唯一、強度な問合わせフィールド条件下でスイッチシーケンスを生成する。これらの条件下では、地球の磁気バイアスは、スイッチシーケンスエンベロープにほとんど影響を与えない。第１２Ａ図は、バイアス条件下の増感タグからのスイッチシーケンスを示す。このシーケンスは、第２および第４のスイッチが第１および第３のスイッチよりも強いので、非対称となる。第１２Ａ図に示された信号は、スイッチ１のスイッチ３に対する比があまりにも大きすぎるので、スイッチ減衰試験に不合格となる。但し、これは、タグは増感されるということを強く示唆する非対称試験には合格する。故に、好適実施例において、スイッチ減衰試験、または非対称試験のいずれかが満たされれば、タグが増感されるという高い可能性がある。定数α、β、γ、δに対する例示的値は、α＝２．０、β＝２．２、γ＝１．５、それにδ＝９．０である。最後に、増感タグが廊下内に存在することをブロック３３６において判定するために、第１１図に示される方法は、次の条件によって表すことができる。検出= Ｂ₁ ＡＮＤＢ₄ ＡＮＤ(Ｂ₂ ＯＲＢ₃) この条件は、誤警報の可能性を最小限に抑えると共に、増感タグが検出されるという高い可能性を達成することが望まれるが、上述の試験の幾つか、または全ての任意の組み合わせが実用可能なＥＡＳシステムを形成するために使用できる。利用される試験の正確なシーケンスおよび組み合わせは、増感タグを検出するための所望の精度と、特定の実施で許容できる誤警報の最大数とに依存する。例示的実施例の説明のために、特定の実施例をここで示し、説明してきたが、同目的を達成するために設計された様々な代わりとなるべき、および／または等価な実施が、本発明の範囲から逸脱することなく、示され、説明された特定の実施例と置き換えられても良いことは当業者には理解されよう。本発明は、様々なハードウエア、およびソフトウエアの実施、またはそれらの組み合わせを含む様々な実施例で実行できることは、当業者には容易に理解されよう。この出願はここで説明された好適実施例のいかなる適応、または変形も含むものである。故に、本発明は請求の範囲およびそれと均等なものによって規定されるべきものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者タオ，サミュエルエイチ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セントポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者ネルソン，ジョンイー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セントポール，ピー．オー．ボックス 33427

Claims

【特許請求の範囲】１．駆動フィールド信号が問合わせ廊下内で発生されて、増感タグの存在を検出する電子物品監視システムであって、廊下内の環境の受動スナップショットを捕捉する手段と、廊下内の環境の問合わせスナップショットを捕捉する手段と、受動スナップショットと問合わせスナップショットとを受信するように接続され、受動スナップショットを適応的に濾波し、次に濾波受動スナップショットを問合わせスナップショットから差し引いて、回復信号を生成するように適応された適応フィルタと、を備えている電子物品監視システム。２．廊下内の環境の能動スナップショットを捕捉する手段と、能動スナップショットと問合わせスナップショットとを受信し、能動スナップショットを問合わせスナップショットから差し引くように接続された同期フィルタとをさらに含む、請求の範囲第１項に記載の電子物品監視システム。３．受動スナップショットおよび問合わせスナップショット内の非同期干渉のレベルを低減するように適応された少なくとも１つの線形位相帯域パスフィルタをさらに含む、請求の範囲第１項に記載の電子物品監視システム。４．適応フィルタは、濾波受動スナップショットと問合わせスナップショットとの間の最小二乗誤差が最小限に抑えられるように受動スナップショットを調節する、請求の範囲第１項に記載の電子物品監視システム。５．能動スナップショットを捕捉するための手段は、さらに複数の能動スナップショットを捕捉し、それらから合成能動スナップショットを作成するように適応される、請求の範囲第２項に記載の電子物品監視システム。６．受動スナップショットおよび問合わせスナップショットは、受動スナップショットおよび問合わせスナップショット内の電力線同期干渉を低減できるように捕捉される、請求の範囲第１項に記載の電子物品監視システム。７．能動スナップショットは、能動スナップショット内の電力線非同期干渉を低減できるように捕捉される、請求の範囲第２項に記載の電子物品監視システム。８．受信スナップショットおよび問合わせスナップショットは、電力線信号の位相に対して同一点で捕捉され、それらの同一点は、電力線非同期干渉が最小量となる電力線信号の部分である、請求の範囲第６項に記載の電子物品監視システム。９．増感タグ信号を識別する手段をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の電子物品監視システム。１０．識別手段は回復信号を受信するために接続され、さらに駆動フィールド信号のゼロ交差を見つける手段と、駆動フィールド信号のゼロ交差と関連したタグタイミングゲートを規定する手段と、タグタイミングゲートの範囲内の回復信号の第１の評価を行う手段と、タグタイミングゲートの外側の関連領域内の回復信号の第２の評価を行う手段と、第１および第２の評価を相互に比較する手段と、好ましい比較結果に基づいて増感タグ信号を識別する手段とを含む、請求の範囲第９項に記載の電子物品監視システム。１１．第１の評価を行う手段は、タグタイミングゲートのそれぞれの範囲内の回復信号の最大値を決定する手段をさらに含み、第２の評価を行う手段は、タグタイミングゲートのそれぞれの外側の関連領域内の回復信号の最大値を決定する手段をさらに含む、請求の範囲第１０項に記載の電子物品監視システム。１２．比較手段は、タグタイミングゲート内部の回復信号の最大値の、タグタイミングゲートの外側の関連領域内の回復信号の最大値に対する比を決定する手段をさらに含む、請求の範囲第１１項に記載の電子物品監視システム。１３．増感タグ信号の識別時に増感タグが廊下内に存在することを判定する手段をさらに含む、請求の範囲第９項に記載の電子物品監視システム。１４．早期スイッチ阻止試験に基づいて識別された増感タグ信号を拒絶する手段をさらに含む、請求の範囲第９項に記載の電子物品監視システム。１５．非対称試験に基づいて識別された増感タグ信号を拒絶する手段をさらに含む、請求の範囲第９項に記載の電子物品監視システム。１６．スイッチ減衰試験に基づいて識別された増感タグ信号を拒絶する手段をさらに含む、請求の範囲第９項に記載の電子物品監視システム。１７．電子物品監視システムであって、少なくとも１つの問合わせ信号発生器と、少なくとも１つの信号感知検出器と、信号感知検出器からの信号を受信するように接続された受信器であって、該受信器はさらに、受信信号から問合わせ同期干渉を濾波する同期手段と、受信信号から非同期干渉を濾波して、それから回復信号を生成する非同期手段と、回復信号を受信するように接続され、該回復信号が増感タグ信号を包含するかどうかを識別するための検出手段とを含む受信器と、を備えている、電子物品監視システム。１８．システムはパルス化システムである、請求の範囲第１７項に記載の電子物品監視システム。１９．問合わせ信号発生器によって生成される平均磁気エネルギーは１．０Ｏｅ未満である、請求の範囲第１８項に記載の電子物品監視システム。２０．駆動フィールド信号が問合わせ廊下内で発生される、電子物品監視システムの問合わせ廊下内の増感タグの存在を検出する方法であって、（ａ）駆動フィールド信号が不在の廊下内の環境を標本抽出して受動スナップショットを捕捉するステップと、（ｂ）駆動フィールド信号が存在している廊下内の環境を標本抽出して問合わせスナップショットを捕捉するステップと、（ｃ）受動スナップショットを適応的に濾波するステップと、（ｄ）問合わせスナップショットから濾波した受動スナップショットを差し引き、それから回復信号を生成するステップと、（ｅ）増感タグが存在するかどうか回復信号を評価するステップと、から成る方法。