JPS61500870A - 距離限定コヒ−レント周波数ドツプラ−監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本出題は、レオ・アール・クローズが「ドツプラー効果を用いる電子監視装置」 として１９１５１４年２月６日に提出した米国特許Ｂ第５７７．３１４８号およ びレオ・アール・クローズが「空気圧で取外しできるいたずら防止保安孔」とし て１９８３年６月７日に提出した米国特許即第５０１，８８１号に関係する。

発明の背景 り発明の分野 本発明は監視装置に関するものであり、さらに具体的には、レーダ信号の伝搬時 間によって範囲を限定された検出領域内でのトランスポンダの最小限の運動を検 知するコヒーレントな周波数のドツプラー効果し−タ゛装置に関するものである 。

乙従来技術の検討 販売店舗からの窃盗が長いこと重大な問題でらシ増え続けてきた。これは、商品 に容易に近づけるようにして、顧客によるセルフサービスを促進する傾向がちっ た衣料品店などの小売店舗には特に、当てはまる。この上うな販亮促進法は、購 買を促進し労働費用を低減するが、窃盗に対する防壁ヲ滅らすという望しくない 効果があった。

商品の窃盗を防止する公知の技術は、無線周波電磁信号を受発信するトランスポ ンダ札を各商品につけることである。検出装置を出口ごとに置いて、能動トラン スポンダ札が出口に近づくと必ず警報を鳴りとすると必ず警報が鳴る。正当な客 に対しては。

客が選んだ商品の支払いをしたとき０広角が特種な道具またはａｔ用いて、トラ ンスポンダを活動不能にするかま九は別の商品に再使用する之めにトランスポン ダを取除くので０ｇ報は鳴らない。

トランスポンダは、ダイオードなどの非線形回路素子によって積結された開ルー プの形の平らな金属条片という程度に非常に簡単にすることができる。

非線形回路素子は、トランスポンダ罠入射波を変調させて入射波の和と高調波を 再放射させる。このような素子は。商品に張りつけられて特種な道具でしか取除 かれないプラスチックの囲い内に囲うことができる。

このような監視装置は、窃盗を減らすのに非常に有効だと分った。しかし、経験 の示すところによると、そのような装置の抑止効来は、そのような装置が窃盗を １冥に見つける能力からよりは、そのような装置が適所におるということが買物 客に知れていることからでてくるものである。実際には、現在側われている多く の装置は、こそ泥のいることを指示するより０間違い警報を出しやすく０店員が 間違い警報をなくそうとして装置の感度全下げることが多い。その結果、装置が 応答すべきときに、装置がトランスポンダ札の存在に応答しそこなうことが多い 。

さらに、大抵の監視装置は、トランスポンダがしきい値、より大きい強さの信号 を再放射するのに十分に近づいたとき、検出器に警報を出させる近接厚層で動作 するので、商品を店の出口からかなり離しておくように注意しなければならない 。これは０店の出口に近い価値ある売場面積を無駄にするだけでなく１客がトラ ンスポンダ札付の品物を店の出口近くに運ぶと、いつも、その品物を盗むつもり はなくても警報が鳴る。そのような間違い警報は１客と店の持主との一方が気ま ずい思いをし、急速に客の信用′ｔ−なくす可能性がある。

監視装置の多くの例を従来技術の中に見出すことができる。したがって、米国特 許第４．２８１．３２１号（ナーロウほか）は、高周波搬送波信号と床マットか ら発せられる低周波変調用信号との和を検出する監視装置を開示している。

米国特許第’４．２７１４．０８９号（ジャイルズ）は。

一方の信号の高調波ｔ−二つの信号の和の代りに検出する監視装ｆ！！を開示し ている。

米国特許第４，５０λ９１０号（マツカン）は、トランスポンダ札を第１の周波 数の入射信号によって励振して第２の周波数の戻り信号の共鳴と再放射？生ずる 装置ｔ−教えている。トランスポンダに監視域の両俳にある異なるアンテナが放 射する二つの異なよって間違い警報を減らす。

米国特許第１ｔ、２１２，００２号および米国特許第４、２　ｏ　Ｅｓ、　＋４ ５５号（ともにウィリアムソンに対するもの）は、大領域に第１の周波数の信号 を放射し。

その大領域内の小制御領域にその領域の境界を定める第２および第５の周波数の 信号を放射する監視装置１ｒ開示している。送信信号のすべてを反射するトラン スポンダ信号を検出することによって制御領塚内にトランスポンダのあることを 示す。

米国特許第１４．　ｌ　ｌ　７．１４６６号（リヒトプラオ）は。

妨害発信器からの雑音妨害を検出して、そのような雑音妨薔のある間ＩＰ報の発 １ｔ−抑止することによって間違ｔ／１１Ｆｌｌｌを渡らす装置を教えている。

米国特許第１８６１２１４１４号（リヒトブラオ）は。

ある範囲の周波数にわたって掃引する入射発信器と二つ以上の周波数によって励 振されるトランスポンダを用いる監視装置ｔ−開示している。ＩＦ報を示すのは トランスポンダがその異なる周波数の各々で励振されるときだけである。

米国特許第３．　ｌｊ　９１９５５号（ミナシー）は、第１の周波数で送信され た入射信号によって励振され用いる装置を教えている。検出器回路が第２の周波 数の信号に応答する。

スコルニク、メリル・アイ著「レーダ装置入門」マグロ−ヒル・ブック・カンパ ニー、　第２　版、１９．９０年発行、は直角位相ドツプラー検波器ｔ−甲いて 受信レーダー信号における運動によって誘導され九ドツプラー周波数シフトの大 きさ＆極性を検出するドツプラーシフ）ＣＷレーダー装置を６８〜９８頁に開示 している。この論文はまた１１７〜１１９頁にドツプラー・フィルタに関連して 用いられる距離ゲート技術を記載している。

最後に、米国特許第４．５０２．８４６号（ステフンほか）は、非線形素子を含 む特別のトランスポンダ装置を開示している。

発明の概要 本発明による監視装置は、最大送信機−ダ換器−受信機レーダ信号伝搬時間によ って範囲を限定された検出区域内のトランスポンダの運動を示すドツプラー信号 を発生するように配置されたフヒーレントな周波数のレーダ装置と、ドツプラー 信号を受けて、５−検出区域内の選択され之最小限の運動のドツプラー信号によ る指示に応答して検出区域内にトランスポンダのあることを指示するように接続 された処理装置とを備えるのが都合がよい。レーダ送信機が短い周期的送信時間 間隔の間投射信号を発生する。レーダ受信機が投射信号に応答してトランスポン ダによって発生され次戻り信号？受ける之めに周期的受信時間間隔の間監視区域 を監視する。距離は、受信時間間隔を送信時間間隔の開始後あらかじめ定めた時 間で終シにすることによって精密に限定される。

二つの離間レーダ装置を甲いることによって、監視領域を二つのレーダ装置の間 の二つの検出区域の重複領域内でもつと精密に限定できるａ高速立上り時間送信 機と高連立下り時間受信機を備えてそれらの間の時間を精密に制御することによ って精密な検出区域境界線を定める。ドツプラー信号のサイクルをディジタル・ パルスに変換することによって運動をディジタル処理装置で検出するのが都合が よい。

添付図面と関連して行う以下の詳細な説明を考慮することにより本発明をよりよ く理解できる。図面においては。

第１図は１本発明による距離限定コヒーレント周波数ドツプラー監視装置のブロ ック図と囚解図。

第２＠は、第１因に示したレーダ監視装置用レーダ装置のブロック■。

第５図は、第１図に示し几レーダ監視装置を理解するのに有用な波形図。

第４■は、第１図に示したレーダ監視装置に関連して用いられるトランスポンダ 札の断面図。

第５図に、第１図に示したレーダ監視装置の動作を理解するのに有用な波形のグ ラフ囚。

第６図は、第１図に示したレーダ監視装置の動作を理解するのに有用な位置ベク トルのグラフ図。

第７図は、第１図に示したレーダ監視装置に用いられるドツプラー信号回路のブ ロック図と図解図。

第８■は、第７図に示したドツプラー信号回路の動作を理解するのに有用なある 波形のグラフ［Ｆ］、。

第９■は、第１図に示したレーダ監視装置に甲いられる情報処理装置のブロック 図９ 第１０．１１．’１２及び１５（２）は、第９図に示した情報処理装置の動作を 例示する流れ■である。

第１図を参がすると、第１のまたは内側のレーダ装置１２と第２のまたは外修の レーダ装置ｉｌｌを備えた本発明によるコヒーレント周波数ドツプラーレーダ装 置１０が示されている。ドツプラー信号回路１６がレーダ装置１２から直角位相 ドツプラー周５数信号ＯＲＱ及び０ＲＩｉ受けて、運動が１対の送信アンテナ２ ０及び受傷アンテナ２２に近づく方向にある間、運動によって誘起され次ドツプ ラー信号の半サイクルごとに外俳受信機に近づくパルス０ＲＡＢを発生すること によって応答する。ドツプラー信号回路１６は、レーダ装［１２の受信機部分に 送り返される外俳受信機自動利得制御信号０ＲＡＧＣを発生する。ドツプラー信 号回路１６と同様なドツプラー信号回路１ｇがレーダ装置１４から直角位相ドツ プラー周波数内側受信機信号を受けて、送信アンテナ２４及び受傷アンテナ２６ から遠ざかりつつある間トランスポンダの運動によって発生されるドツプラー周 波数信号の半サイクルごとにパルスを与える内側受信機の遠ざかるパルス信号を 発生することによって応答する。ドツプラー信号回路１ｇは１次。

レーダ装置ＩＬＩの受信機部分に伝えられる内側受信機自動利得制御信号を発生 する。二つのレーダ装置１２、ｌｉ＋は、コヒーレント周波数ドツプラ、−レダ 装置として実現されるのが都合よく、コヒーレント周波数発生器２８によって発 生される四つのコヒーレント信号すなわち位相固定信号に応じて動作する。

スイッチング信号発生器５０かＬＯ２ＭＨ２の周波数の繰返しサイクルで１００ ナノ秒パルスでレーダ装置１２とレーダ装置ｌｌ＆を交互に使用可能にする。Ｌ Ｏ２ＭＨｚ−の周波数はレーダ装置１２．１４のスイッチング信号周波数と１α ７ＭＨｚ中間周波数との間の高調波干渉を避ける次めに選ばれている。

レーダ装置１２，１１４の各々がＬＯ２ＭＨ２の速さでパルス化されるすなわち 実際には標本化されるが。

出力ドツプラー周波数信号は、５０ＨＬＱ８度の周波数に％っており、低域ろ波 することによって信号ＯＲ１，ＯＲＱ、ＩＲＥ及びＩ　ＲＱＫ対する連続な出力 となる。

情報処理＠＠５２が割込み７．５にある外側受信機に近づくパルス信号ＯＲＡＰ 及び割込み１５に６る内側受信機から遠ざかるパルス信号工ＲＲＰ’ｉ受ける。

これらの信号を実際に数えることによって、情報処理装置５２は警報を鳴らす前 に特定の数のドツプラー信号サイクルに対応する選択された距離てわたって近づ くトランスポンダ’に４方の、レーダ装置Ｌ１２１１４によって検出することを 要求できる。このようにして、事実上ランダム雑音を受つけない信号がレーダ装 置１２及びレーダ装置１１ｊの両方からかなりの数のパルス信号を受けるときの み指示されるＶ報を与える。

さらに、第２■及び第３図を参黒すると、スイッチング信号発生器５０は＋　１ ００ナノ秒パルス発生器４０．′外―受信機遅延線１４２及び内俳受傷機遅延跡 ｑｌＩを備えている。スイッチング・パルスの約９８０ナノ秒周期ごとの間、パ ルス発生器１４０が０ないし１００ナノ秒の時間間隔の間１対の外９スイッチン グ・パルス＋４６．ｌＬ了及び５００ないし６００ナノ秒の時間間隔の間１対の 内傭スイッチングパルス繕８゜１＄９を発生する。従って、２対のパルス１１６ ，１４７及び＋４８．’４９は、外僻レーダ装置１２のパルス化された動作が内 側レーダ装置１４のパルス化された動作と関係なく、その動作をじゃましないよ うに交互に時間のずれた多重化非干渉方式で発生される。

１００ナノ秒パルス１１６は、それぞれが異なる精密に制御された遅延時間を発 生する複数の出力タップを有する遅延紡１１２に伝えられる送信機制御パルスで おる。この例においては０ｇＯナノ秒遅延？与えるタップがレーダ装置１２の送 信機部分６０を使用可能にする外少送傷機スイッチング信号０ＴＳｔｃ発生する ように選ばれる。

第５図に示したように、信号ＯＴＳは、１００ナノ秒パルス１１６，１４７に対 して遅らされるが、２０ナノ秒の窓５２をもっていて、その間毎号ＯＴＳがスイ ッチング信号４７と重複する。信号ＯＴＳは。

パルス信号ＯＴＳの表示をパルス信号ｌ！Ｇ、４７の表示と目で１て区別できる 程度にだけ小さな大きさで示されている。パルス信号＋４７は、外り受信機スイ ッチング・パルスＯＲ８になって外俳レーダ装置１２の受信機部分６２を使用可 能にするために伝えられる。パルス信号ｕ５ｕｒ’Ｈ交互にパル玉信号ＤＢ、ｕ ９は信号ｌＩｇが遅延＃４４に伝えられて。

内俳レーダ装置ｉｌｌの送信機部分を使用可能にする内俸送傷機スイッチング信 号ＩＴＳｔ−発生するようにして発生される。

な重複または窓時間５２が信号ＯＴＳの前縁とパルス信号ヰ７の後縁との間に存 在していることである。

これは外儒送信機６０がターンオンされる時刻と外管受信機６２がターンオフさ れる時刻との間に約２０ナノ秒の時間間隔があること全青味する。伝搬レーダ信 号が約１フイート毎ナノ秒の速度で伝わるので。

アンテナ２０から放射されたレーダ信号の最初のサイクルは、レーダ信号がアン テナ２０を出て、トランスポンダによって変調されてアンテナ２２に戻るとき、 約２０フィート進むことができる。このことは第１−の二つのベクトルＲ１及び Ｒ２によって表ｂ−ｓｒする。二つのベクトルＲ１，Ｒ２によって表わされる距 離の和が２０フイートより少しでも大きければ、受信機６２は、送信レーダ信号 の最初のサイクルが受信機に戻る前にスイッチング・パルス信号ＯＲ８によって ターンオフされて、その信号は検出されないでちろう、伝搬して戻るレーダ信号 によって通過される距離の和が検出される次めには、最大値より小さくなければ ならないこの距離の限界が。

二つのアンテナ２０．２２のところに焦点をもつ楕円形をした境界線７２によっ て限られ次検出価域７０を定める。

レーダ装置１２の距離が送信機信号ＯＴＳの立ち上がシ遷移と受信機スイッチン グ信号ＯＲ８の立ち下がり遷移との間の時間間隔５２によって限定されるので、 境界線７２が精密に限定されて、境界線が送信機アンテナ２０から放射された信 号の大きさと受信機６０の感度とによって、制御される普通の場合におけるより １位置は遥かに安定なままである。

従って、レーダ装置１２は、小さな受動トランスポンダｔｍ列しである衣料に固 定できる小売衣料店で用いるのに特に適している。例えば、アンテナ２０゜２２ は、出入口が第１図に破線の矩形７キによって平面図で示されているその工つな 小光店施設の出入口に置かれるのが都會工い。監視区域７ｏにおける境界線の限 界が精密なために、トランスポンダ札の付いている衣服を客が試着をするとき間 違い警＠を発しないで、それらの衣服をアンテナ２０１．２２に比較的近接して 陳列できる。反対に、感度によって限定された監視装置は、トランスポンダを監 視区域の近くで動かすときに間違い警報が出ないように検出アンテナの回りにか なりのガートバンドを必要とする。このガートバンドは、感度によって限定され た監視区域の境界線が大気の状態及びレーダ装置の時間的に変る回路パラメータ でかなシ変動することがあるので必要である。

楕円形の境界線７ｇによって限られた検出区域７６をもつ内曽レーダ装置１ヰを 用いることによって間違い警報に対するさらによい防護全達底できろうトランス ポンダが外仰レーダ装置１２の検出区域７０と内儒レーダ装置１１４の検出区域 ７６との両方によって重複される監視区域ｇｏの中にあるときだけ警報を鳴らす ことを必要とすることによって間違、い警報指示ｔＷらすことができる。真の警 報条件をさら　、・にずつと罹災にすることを実現するのは１重複監視区域８０ 内のトランスポンダの実質的運動を内ダレーダ装置１４から遠ざかる方向と外側 レーダ装置１２に近づく方向とに必要とすることによってできる。

検出区域７０．７６の両方がそれぞれ境界線７２゜７８によって精密に限られて いるので、監視区域ｇＯもまた出入口通路７４の数フィート内に店の商品の陳列 をできるようにするように精τに区切られる。

コヒーレント周波数発生器２ｇは、９１５ＭＨｚ発振器９０．１４；Ｌ８ＭＨｚ 発振器９２及び９０９．６５ＭＨｚ電圧制御発振器９１１を備えている。分周器 回路９６は０発振器９２からの１４１１！ＭＨ２信号をそれぞれＩＱ、ｇ及びヰ で割る。位相固定ループ９８は、９１５ＭＨｚ信号を電圧制御発振器９１４の９ １％５ＭＨｚ出力で変調して１分周期回路９６のどで割る部分の’ｘ　５５　Ｍ 　Ｈｚ出力で位相固定される５、３５ＭＨｚ差信号を発生する。従って、電圧制 御発振器９ヰからの９０ａ６５ＭＨｚ出力信号は６発振器９０及び９２によって 発生された二つの信号の差とコヒーレントなすなわちその差に位相固定された周 波・数でおる。送信器６０は１発振器９０からの９１５ＭＨｚ搬送波信号を分周 勘回路９６の１０で割る部分からのＬ　２８　Ｍ　Ｈｚ変調信号で変調する変調 器１００を備えている。変調器１００は搬送ｅを抑圧するが、一方では所望の信 号の大きさを与える二うに調節できるが１通常運転の間事実上一定のままである 自動利得制御信号に応答するＲＦ増幅器１０２へ上下仰波帯を通す。

９１５±１４．２８　Ｍ　Ｈｚの場幅された上下仰波帯信号は、高速度ＲＦスイ ッチ１０４に伝えられて、そのスイッチを通って９５０ＭＨｚ低塚フィル低域フ ィルタ１０６．そのフィルタが伝搬レーダ信号の高調波をアンテナ２０に伝わる 前に取除く。

高速度スイッチｉｏ＋４は、１対の結合コンデンサＬｏｇ、１１０″に：備えて いる。結合コンデンサの間には、アースに向って導通を与えるように接続された 二つのＰＩＮダイオード１１２．１１４とＰＩＮ器１１６が取付けられている。

信号ＯＴＳがダイオード１１２．ｌｌｕ’ｉ導通させるに十分な高さの］流レベ ル全もっていると、上下便波帯レーダ信号は実効的にアースに短絡される。しか し、外側送信機スイッチング信号ＯＴＳがＰＩＮダイオード１１２゜１１４のア ノードを十分アースに近く保って導通を妨げるとき、アースへの短絡回路はなく 、送信機スイッチ１０１４は、実効的に閉じられて、高周波レーダ信号をＲＦ増 拵器１０２から低域フィルタ１０６へ通すことができる。ＰＩＮダイオード・ス イッチ１０Ｉ４を用いると約５ナノ秒の立ち上がｐ時間を与えることによって比 較的高い電力のＦＩＦレーダ信号に対して葎めて迅速なターンオン時間を与える 。

上下側波帯が受動トランスポンダ素子に達すると。

それらは互いに変調されて、常にＩｇ３０ＭＨｚすなわち９１５ＭＨｚの２倍の 搬送波信号である。１１１ヲ発生する。上下側波帯を加えるので、Ｌ２ｇＭＨｚ 変調信号は有効に打ち消されて、１ｇ５０ＭＨｚ戻シ信号は、常Ｋ　１４２−　 ｇ　Ｍ　Ｆｉ　ｚ発振器９２によって誘導される周波数と位相の変動に関係なく １元の９１５ＭＨｚ搬送波償号に位相同定きしる。

トランスポンダが検出区域７０の中にあるときは常に、１８３０ＭＨｚ戻り信号 がアンテナ２２によって受けられて、＋１０ｄｂ　ＲＦ前置増幅器１２０に伝え られる。増幅されたトランスポンダ戻シ信号は、その戻シ信号を電圧制御発振器 ９１４によって発生され７ｔ９０′３．６５ＭＨｚ信号の２倍の周波数の信号で 賛調する高調波変調器１２２に伝えられる。これは第１の中間周波数増幅器１２ Ｉ４で＋ｋ１５ｄｂだけ増幅されるドツプラー周波数を１α７ＭＨｚに加えた周 波数のコヒーレントな中間周波数信号を発生する。第１の中間周波数増幅器１２ Ｌ１の出力は、中間周波数受信機スイッチ１２６を通って＋９０４ｔ）の利得を 与える第２の中間周波数増幅器１２ｇに伝えられる。スイッチ１２６はワトキン ス及びジョンソン社から市販されているＳｌ形のＲＦスイッチで冥現できる。

水晶フィルタ１５０が中間周波数信号を１α７ＭＨｚｆｆＳ、５ｋＨｚに制限す る。この狭い帯域に限られたろ波を行うことによって、受信機ら２の総合利得を ドツプラー信号を打ち３かしてマスクするバックグランド雑音なしに著しく暮く することができる。＋３０ｄｂ第５中間周波数増幅器１３２が水晶フィルタ１５ ０の出力を受けて、増幅された中間周波数信号をドツプラーゆ調器１３１１に伝 える。ドツプラー復調器１３４は、冥際には二つのｇ調回路を含んでいる。第１ のものは１分周器回路９６の４で割る部分からのコヒーレントな１α７ＭＨｚ信 号で位相のあったドツプラー周波数毎号ＯＲＩを発生する。復調器１３＋４はま た。中間周波数信号を分周器回路９６からの信号を９０だけ移相することによっ て得られる１α７ＭＨｚ信号で変調する。結果として生じた出力は、ドツプラー 周波数毎号ＯＲＩに対して９０だけ移相されたドツプラー周波数毎号でう２゜る 〕Ｐ！信号ＯＲＱである。二つの信号ＯＲ工及びＯＲＱを比較することによって 、アンテナ２０，２２に対するトランスポンダの運動の方向を運動の速度が二つ の信号の周波数に比例している間二つの信号の間の位相関係によって決定できる 。

もつと厳密に述べると、送信レーダ信号は上下側波膏ｆ　＋ｆ　及びｆｏ−ｆｍ を含み、ここででロ　−！ＩＯ は９１５ＭＨｚの搬送波信号であジ、ｆｍは、ｌ！、２８ＭＨｚの質請信号であ る。トランスポンダによって反射された戻シ信号は、ｆ　−（ｆ０＋ｆｍ）÷（ ｆ　−ｆ　ｆｎ）　＋　ｆ　ａ　麿２　ｆ　０＋１６であシ、ここでｆ、はトラ ンスポンダの運動を表すドツプラー周波数信号である。

高調波変調器・１２２は、中間周波数信号ｆｉ□−２ｆｏ＋ｆｄ−２ｆｄＩｎを 発生し、ここで’ｄｍは。

９０９６５ＭＨｚの復調信号であろうこの信号は。

９１５ＭＨｚ搬送波信号に位押固定きれているので。

ｆ、−２（９１５）＋ｆｄ−２（９０５１６５）−１０，７＋ｆｄ−’Ｃ”ｆ ある。移相０°の１０７　Ｍ　Ｈｚでのこの信号の変調ハ。

移相０のｆ（１全発生し、一方、移相−９０°の１０．７ＭＨｚでの変調に、移 相＋°９０のｆ、を発生する。

次にまた第４図も参照すると、監視される商品に張り付けられる形のトランスポ ンダ札１１４０が示されている。このような札の構造の詳釉、使用法及び取付は 取外しの方法は、米国特許第５．９７１１１１８号及びレオ・クローズによって 「空気圧で取外しできるいたずら防止保安孔」という名称の１９８３年６月７日 に提出された同時係属出願第５０Ｌｇｇ１号に開示されている。本発明を説明す る目的には。

札ｌＩ４０がほぼ矩形の開ループの形をして、一部分がダイオードｌ１１６のよ うな非線形回路素子によって橋絡さｔている真鍮詰め金片でできたトランスポン ダを友は再放射アンテナ素子１１４１４ｉ包んで密封する囲いｌｌ２ｇ備えてい るということを述べることで十分である。

この相対位相（方向）情報を情報処理装置う２によって検出し易くするために、 直角信号ＯＲＩ及びＯＲＱは、第５図及び第６囚に示したように横軸方向として 信号ＯＲＩを有し、縦軸方向として信号ＯＲＱを有する２次元浮標空間内の回転 する位置ベクトルＰ　（ｔｌ　ｉ定めるものとして概念化できる。

トランスポンダ札１１４０が出口すなわち外側アンテナ２．０．２２から遠ざか りつつあるならば、Ｒ（ｔ、１＝、Ｒ１＋Ｒ２は、外側受信機に対して増加して おり。

ベクトルＰ　（ｔ）は左回り方向に回転する。Ｐ　（ｔ）が表１に示したように 異なる象限を遡って回転するとき。

信号ＯＲＩ及びＯＲＱの符号が反復的順序で変化する。

表　１ 象限 ＯＲＺ及びＯＲＱの符号の変化の簡単なパターンを検出することによって、運動 の方向を容易に決めることができる。例えば、ＯＲ１，０ＩＱ−＋、＋から＋、 −への変化は、近付く方向への運動を指′示し、一方、＋、十から一１十への変 化は遠ざかる方向への運動を指示する。

次に第７図及び第８図を参照すると内側受信機ドツプラー周波、信号工只工及び ＩＲＱを受けて、そを発生するドツプラー信号回路７６が示されている。

信号工Ｒ工は５．０　Ｈｚ能動低斌フィルタ２０１によって増幅されてろ波され る。フィルタ２０２の出力は、ドツプラー周波数の高品質正弦波である。レーダ 装置１２．ＩＩｌ、は０例えば、１００ナノ秒オン。

９００ナノ秒オフの１０％衝撃係数をもったパルスモードで作動されて、電力消 費を少なくして妨害のない交互の動作を可能にする。従って信号ＩＲＩ及びＩＲ Ｑは間欠的な標本化された値を有するが、能動フィルタ２０２及び対応するＩＲ Ｑ、能動フィルタ２０Ｌ＋は、信号を回復して、それらの出力に滑らかで連続的 な正弦波を発生する。フィルタ２０２゜２０１１のそれぞれの出力信号２０６． ２０ｇは、第８図に示されている。

正の半波整流器及びクリッパ２１０がフィルタ２０２からの正弦波出力を受けて 信号２０６の正の半サイクルの間圧の矩形波パルス・オン信号２１２を発生する 。パルス列Ｉ　ＲＲＰが匍制御された領域内におけるトランスポンダの所定の距 離の運動に対して２倍のパルスを含むようにするために、負の半波整流器及びク リッパ２１１１がフィルタ２０２からの出力信号２０６を受けて正弦波２０６の 各９の半サイクルの間圧の矩形パルス１ＬＧｆｔ発生する。これは検出されたド ツプラーサイクルパルスのパルス藁をここで用いた周波数に対してトランスポン ダの運動の１フィート轟シ約１ｇ５０にまで２倍にする。

こしに対応するようにして、正の半波整流器及びクリッパ２１８は矩形波信号２ ２０を発生し、負の半波整流器及びクリッパ２２２は矩形波信号２２１Ｉｉ、− 発生する。信号２１２．２１６，２２０及び２２４を第８図に示す。

ワンショット回路２５０．２５２は、それぞれ信号２１２．２１６に応答して入 力信号における負の遷移ごとに短い正のパルス信号２３１１．２１６を発生する 。こｎらのパルス信号をそれぞれの入力信号２１２．２１６に重ねて第９図に示 す。

ＮＡＮＤゲート２４０がパルス２３１Ｉを一つの入力として受け、否定回路２７ ０によって逆転された整流された矩形波信号２２０を第２の入力として受ける。

第８図に示しであるように、トランスポンダが内側アンテナ２６から遠ざかって いる限り、信号２２０は、正になってパルス２５ヰの発生するたびにＮ　Ａ　Ｎ 　Ｄゲート２５０を使用可能にし、信号２２０の相補信号でＮＡＮＤゲート２ヰ ０を使用不能にする。パルス２３１！は−ＮＡＮＤゲート２１１１１または２５ ４へ通される。トランスポンダが内側アンテナ２Ｌｊ、２６に近づいていれば、 信号２２０は、ワンショ７ト／’？ルス２３４の発生するたびに論ｉ　ｏ　２与 えるように逆相にされ、　Ｎ’Ａ　Ｎ　Ｄゲート２５ｏば。

信号Ｉ　ＲＲＰにパルスが発生されない＝うに使用不能にされる。同時にＮＡＮ Ｄゲート２４０は、使用可能にきれて、ＮＡＮＤゲート２４４を通る信号ＩＲＡ Ｐを発生する。

同様にして、ＮＡＮＤゲート２５２は信号２２ｕによつ、て使用可能にされると 遠ざかるトランスポンダに応動してワンショットパルス２５６を通す。

ＮＡＮＤゲート２１４２は、否定回路２７２を介して４号２２４の相補信号を受 けて近づくトランスポンダに応動してパルス信号２３６を通す、ＮＡＲＤゲー） ２４４は、ゲート２１４０及び２４２の出力を受けて、近づくトランスポンダに よって使用可能にされると、ワンショットパルス２３ｕ、２５Ｇ’ｆｒ含ｔｙっ 倍周波数のパルス列信号工ＲＡＰｉ発生し、　ＷＡＮＤゲート２５１４はゲート ２５０及び２５２の出力を受けて、ワンショットパルスｚ３ｕ、２３６２含む倍 周波数パルス列信号Ｉ　ＲＲＰを発生する。

自動利得制御回路２６０は、普通のもので、信号ＩＲＩ及びＩＲＱに応動して動 作して、内側レーダ装置１１４の受信器利得全制御するための自動利得制御回路 工ＲＡＧＣを発生する。

外側受信機ドツプラー信号回路１６は、第７図に示した内側受信機ドツプラー信 号回路に事実上同じである。近づくパルス出力信号が、遠ざかるパルス出力信号 の代りに用いられている。信号工ＲＲＰ。

ＩＲＡＰ、０ＲＲＰ及び０ＲＡＰがすべて情報処理装置３２につながｎろことは 明らかである。これによって処理装置５２が制御されｆｃ惟城の中であってもｔ ａはどちらの側でもどちらの方向の運動をも検出できるであろう。

次に第９図を参照すると、情報処理装置５２は。

インテル！１０Ｂ５のようなマイクロプロセッサＣＰＵ３１１Ｊ、１組の６１Ｄ 丁Ｐスイッチ３１ｇへのインターフェースとなっている８　２５５　Ｉ１０ボー ト３１６゜８２５３プログラマブル・タイマ５２０．ＲＡＭ記憶装置５２２．Ｒ ＯＭプログラム記憶装置３２４及び任意選択の表示装置３２６を相互接続する普 通のＳＴＤパス５１２．ｉ備えるものとして示されている。

Ａ−Ｄ及びＤ−Ａ置換回路５３０は自動利得制御信号ＩＲＡＧＣ及びＤ’ＲＡＧ Ｃ″Ｊｔ発生する代りの手段としてバス３１２へ接続されている。

外側受信機の近づく信号０ＲＡＰは、ＣＰＵ１ｌ’＋の割込みｉ５に接続され、 内側受信機の遠のく信号は１割込み７．５に接続され、プログラマブル・タイマ ３２０のタイマ出力２からのタイミング割込み信号は０割込みＧ、５に接続され ている。

６個のスイッチ５１ｇの中の三つは、侵入を検出するためのタイムアウト窓を決 める２連符号化値を選択する友めに用いられる。例えば、５の設定は。

１００ミリ秒の合計窓時間に対して五つの２０　ミ＋）秒タイミング時間間隔を 必要とするであろう。他の三つのスイッチは、警報が鳴る前に時ｆ’ａ’ｌ窓の 中で受けられなければならないドツプラーパルス信号■蟻ｒＲＡＰの数０例えば 、６を示す２進行号化数を選択する。ある時間の中で選択さねぇ複数のパルスを 必要とすることは雑音またはその他の−から生する間違い警報を著しく減らす。

間違い警報はまた１選択された数のパルスを内側受信機２６及び外側受信機２ｇ １７ＮｍＦｌ方によって発生することを必要とすることによって滅らされる。

ＣＰｔ１Ｊ３ｔ１１は０割込み０５をタイ−７−１２０の出力２へ接続されてい る。出力１及びＯは１本発明に漠さない装置の機能に利用できる二うに残ってい る。警報装置３１Ｉｏは、工１０ボート５１６を介してＣＰＵ　３１１１に接・ 続されて選択的にＣＰＵ３１１４によってつけられｆｃｂ消されたシする。警報 ５１ＬＯは、Ｄ／Ｐスイッチ３１８のどれにも接続されていないデータバス信号 の一つに応答する。

制御された領域で監視する土プログラムが第１Ｏ図に示されているヵターンオン すると処理装置が初期設定ルーチンを実行する。それはＩ１０ボ°−ト及び処理 装置フラグ配列を初期設定する１次にそれは９時間計数器を、近づくパルス計数 器（ＦＡ）及び遠ざかるパルス計数器（ＰＲ）を含む種々の計数器を初期設定す る。矢に処理装置３１４は０割込み５．５を使用可能にし、繰返しループに入る 前に割込み＆５及び７．５を使用不能にする。

ループの中においては、ＣＰＵ１ｌｌｌは、自己診断試験を行って見出される故 障２丁べて記録する。

これらの試験は、普通は、電源及び交流電力レベルの試験、記憶装置試験及びＩ １０試験を含む、あｒば、　Ｄ−Ａ及びＡ−Ｄ変換器５５０を試験をすることが できる。試験を完了したのちに−ＣＰＵ５１１＋は１局部時（Ｂ３を決めて表示 する９次に、情報処理装置５６が受信機利得信号を制御しているならば、こしら の信号を突針する。次いで、このループを繰返す。

主プログラムループが繰返し実行されている間。

割込みｉ５は、外側受信機アンテナ２ｇの範囲内の制御された９Ｍの監視をでき るように使用可能にされる。トランスポンダ検出アルゴリズムは、雑音によって 誘導される間違い警報に減らすかま７′ｃはなくすように設計されている。近づ くパルス計数器するルスを交互に計数する。パルスのあらかじめセットした数を その時間嘗の範囲内で計数すわば、警報を鳴らし、さもなくば、パルス計数器を リセットしてＣＰＵ３１１１は再び最初の近づくパルスを待機し始める。

近づくパルス割込みルーチン５．５に応動するルーチンは、非常に詳しく第１１ 図に示されている。近づくパルスを受けるのに応じてルーテンに入ると。

近づくパルス計数器（ＰＡ）は歩進される。これが最初の計数されたパルスであ ｎば、窓タイマー割込み６５が使用可能にされ、窓時間計数器フラグがセットさ れて、窓タイマーがロードされる。さもなければ、近づくパルス計数器（ＰＡ） と遠ざかるパルス計数器（ＰＲ）め両方があらかじめセットされに値に釧達した かどうかを決定する。イエスならば。

警報フラッグをセットし１局部時間が管理者によって警報の活動を監視できるよ うに記録される１割込み５．５を終える前に０割込み５．５が使用不能にされて 、引１込み７．５が使用可能にさする。従って。

各近づくパルスを検出したのちに、情報処理装置５６は遠すかるパルスを待ち始 める。トランスポンダが実際には制御領域になければ、遠ざかるパルスを受ける 前に学がタイムアウトになり、装置は最初の近づくパルスを待機する初期状態に 戻る。

タイミング割込みルーチン＆５が第１２図に示されている。プログラリプル・タ イマー５２０は、２０ミリ秒ごとに割込み信号を発するようにプログラムされて いる。割込み６うが使用可能にさｎると、それに応じてＣＰＵ５Ｌｕは、まず次 の２０ミリ秒割込みに対してタイマーを再り−ドする。

′警報フラグがセットされれば、警報処理ルーテンが実行されるつこのルーチン はまず、警報回数計数器の計数を減らし６次いでその計数器を０について試験す る。警報回数計数器がＯに戻っていれば、それは警報が規定した時間の関差動さ れていたことを示し、警報フラグがリセットされて警報が切られる。

次に１割込みＬ５が使用不能にされ、！ｌｌ込み５．５が志時間計数フラグを試 験する友めに進む前に使用可能にされる。

窓時間計数器フラグをセットすれば、これは少なくとも最初の近づくパルスＩ　 ＲＡＰが検出さｎたことを青味し、窓時間計数器は、計数をｙらされて試ス計数 器ＦＡ、ＰＲをリセットすることによってす毎ットされる。次にＣＰ　Ｕ　５　 ’１’　ｍｌ　ｉ−最初の近づくパルス−＊たは毎号０ＲＡＰｉ待機する状態に 戻すために、ルーチン＆　５　＠ｓえる前に１割込み７．５　’ｉ使用不能にし １割込みｉ５が使用可能にする。

割込み７．５　’に処理するルーチンが第１３図に示されている。このルーチン は単に遠ざかるパルス計数器（ＰＲ）の計数を増やし１次いで窓タイマー機能が 動作し続けている間欠の近づくバルスエＲＡＰ１待機する状態に戻す。

従って、トランスポンダ、が内側アンテナ２６と外側アンテナ２８との間の制御 領域に入り、外側アンテナの方に向かう方向に進むと、その運動によってパルス または信号ＩＲＡＰ及び０ＲＡＰをもたらすドツプラー信号が生ずる。選択され た数のこれらのパルスを各信号ごとに計数し終ると、Ｖ報装宜３ｕ。

は、ターンオンしてその出来事が記録される。

本発明によるＩ￥ｉ２離ｔＳ定し几コヒーレントな周波数ドツプラー・レーダ監 視装置をこの技術に通常に熟達した者が本発明を作って使用できるようにするよ うに以上に■示して説明したが０本発明はそれに限られないことが分るであろう 。従って、添付の請求の範囲の限定する範囲内でのどんな変更形、変形または等 化な装置も本発明の範囲内にあると考えるべきである。

１槍丈台 ＦＩＧ、ＩＯ １ｙ’り７゛フ＾ 戻り ＦＩＧ、ｌＩ 国際調！：報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．監視区域内で周波数変調トランスポンダの存在を検出する距離限定商品監視 装置であつて、第１の信号を第１の周波数で送信するように接続されており、送 信機スイツチング信号に応答して第１の信号の送信を選択的に許可したり禁止し たりする送信機スイツチを備えた送信装置。 第２の信号を第１の周波数と異なる第２の周波数て受けて検出するように接続さ れており、受信機スイツチング信号に応答して第２の信号の検出を選択的に許可 したり禁止する受信機スイツチを備えた受信装置、及び 送信機スイツチング信号と受信機スイツチング信号とを送信機スイツチング信号 における禁止から許可への遷移と受信機スイツチング信号における許可から禁止 への遷移との間の選択された時間間隔を有する両スイツチング信号の各周期で周 期的に発生し、監視装置の有効距離を選択的に限定するように接続されたスイツ チング信号発生器を備えて成る監視装置。
2. ２．スイツチング信号発生器が同時許可状態送信機及び受信機パルス信号を周期 的に発生するパルス発生器と送信機スイツチングパルス信号を受けて選択的に遅 延させて選択された重複時間を遅延送信機スイツチングパルス信号と受信機スイ ツチングパルス信号との許可状態において発生するように接続された遅延回路と を備え、遅延送信機スイツチングパルス信号は、送信機スイツチング信号として 送信機に接続され、受信機スイツチングパルス信号は、受信機スイツチング信号 として受信機に接続されている請求の範囲第１項に記載の監視装置。
3. ３．送信装置と受信装置が監視区域内のトランスポンダの運動を示すドツプラー 効果信号を発生する周波数コヒーレント装置であり、本監視装置がさらにドツプ ラー効果信号を受けてそのドツプラー効果信号が選択された最小距離を超えるト ランスポンダの運動を示すときは常に警報状態を指示するように接続された運動 検出器を備えた請求の範囲第１項に記載の監視装置。
4. ４．第３の周波数の第３の信号を送信するように接続されており、第２の送信機 スイツチング信号に応答して第３の信号の送信を選択的に許可したり禁止したり する第２の送信機スイツチを備えた第２の送信装置。 第３の周波数と異なる第４の周波数の第４の信号を受けるように接続されており 、第２の受信機スイツチング信号に応答して第４の信号の検出を選択的に許可し たり禁止したりする第２の受信器スイツチを備えた第２の受信装置を備え、前記 スイツチング信号発生器がさらに第２の送信機スイツチング信号と第２の受信機 スイツチング信号とを第２の送信機スイツチング信号における禁止から許可への 遷移と受信機スイツチング信号における許可から禁止への遷移との間の選択され た時間間隔を有する第２のスイツチング信号の各周期で周期的に発生し、第２の 監視区域の境界縁を選択的に限定するように接続され、第２の送信装置及び第２ の受信装置が第１の送信装置及び第１の受信装置から空間的にずらされて最初に 述べた監視区域と異なるが少なくとも一部分重複する場所に第２の監視区域を作 ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の距離限定監視装置。
5. ５．第３の周波数が第１の周波数と同じであり、第４の周波数が第２の周波数と 同じであり、スイツチング信号発生器が第２の送信機と受信機のスイツチング信 号の許可状態を最初に述べた送信機と受信機のスイツチング信号に対して交互の 干渉しない時間関係で発生する請求の範囲第４項に記載の距離限定監視装置。
6. ６．最初に述べたのと第２の送信装置と受信装置がそれらのそれぞれの最初に述 べたのと第２の監視区域内におけるトランスポンダの運動を示すドツプラー効果 信号を発生する周波数コヒーレント装置である請求の範囲第５項に記載の距離限 定監視装置。
7. ７．最初に述べたものと第２の送信装置と受信装置からのドツプラー効果信号を 受けてドツプラー効果信号がトランスポンダの運動が最初に述べた送信装置と受 信装置に対して第１の方向にあると共に第２の送信装置と受信装置に対して第１ の方向と異なる第２の方向にあることを示すときにのみ警報状態を指示するよう に接続されたドツプラー検出装置をさらに備えた請求の範囲第６項に記載の距離 限定監視装置。
8. ８．第１及び第２の送信装置がそれぞれ３ナノ秒以下の完全禁止から完全許可へ の遷移時間を有する請求の範囲第７項に記載の距離限定監視装置。
9. ９．第１及び第２の受信装置がそれぞれ１ナノ秒以下の許可から禁止への遷移時 間を有する請求の範囲第８項に記載の距離限定監視装置。
10. １０．第２の周波数が第１の周波数の２倍である請求の範囲第９項に記載の距離 限定監視装置。
11. １１．第２の周波数が第１の周波数の変調によつて作られた上下側波帯の和であ る請求の範囲第１０項に記載の距離限定監視装置。
12. １２．精密に限定された境界線を有する商品監視区域内でのトランスポンダを検 出するトランスポンダ商品監視装置であつて、 精密に限定された境界線を有する第１の検出区域内のトランスポンダの存在を検 出して、第１の検出区域内のトランスポンダの検出の状態を示す第１の受信機信 号を発生するように配置されて、第１の送信機スイツチング信号の許可状態に応 答して第１の信号を送信し、第１の受信機スイツチング信号の許可状態に応答し て第２の信号を受信する第１の周波数コヒーレント・レーダ装置。 精密に限定された境界線を有する第２の検出区城内のトランスポンダの存在を検 出するように配置されると共に第１及び第２の検出領域の重複部分として監視区 域を定めるように第１の検出領域と重複関係に配置されて、第１の検出領城内の トランスポンダの検出の状態を示す第２の受信機信号を発生し、第２の送信機ス イツチング信号の許可状態に応じて第３の信号を送信して第２の受信機スイツチ ング信号の許可状態に応答して第４の信号を受信する第２の周波数コヒーレント ・レーダ装置、 第１のスイツチング信号の許可状態が第２のスイツチング信号の許可状態に対し て時間的にずれた非干渉関係にあるようにして第１及び第２の送信機と受信機の スイツチング信号を周期的に発生するように接続され、第１の送信機スイツチン グ信号における禁止から許可への各遷移と第１の受信機スイツチング信号におけ る後続の許可から禁止への各遷移との間にあつて第１の検出区域の境界線を制御 する選択された第１の時間間隔が存在すると共に第２の送信機スイツチング信号 における禁止から許可への各遷移と第２の受信機スイツチング信号における後続 の許可から禁止への各遷移との間にあつて第２の検出区域の境界縁を制御する選 択された第２の時間間隔が存在するスイツチング信号発生器、及び 第１及び第２の受信機信号を受けてそれらに応答してトランスポンダが第１及び 第２の検出区域の両方の中に存在すると指示されるときは、常に警報指示を発生 するように接続された検出装置を備えて成る監視装置。
13. １３．検出装置がドツプラー検出装置でありトランスポンダが第１のレーダ装置 によつて第１の検出区域において選択された距離を通して第１のレーダ装置に対 して選択された第１の方向に動いているとして検出され、かつ第２のレーダ装置 によつて第２の検出区域において選択された距離を通して第２のレーダ装置に対 して第１の方向と異なる選択された第２の方向に動いているとして検出されると きにのみ警報指示を発生する請求の範囲第１２項に記載の監視装置。
14. １４．最大の送信機−トランスポンダ−受信機レーダ信号伝搬時間によつて範囲 を限定された検出区域内のトランスポンダの運動を示すドツプラー信号を発生す るように配置されたコヒーレント周波数ドツプラー・レーダ装置、及び ドツプラー信号を受けて検出区域内の選択された最小の運動のドツプラー信号に よる指示に応答して検出区域内のトランスポンダの存在を指示するように接続さ れた処理装置を備えて成る商品監視装置。
15. １５．高周波投射信号をそれの周期より短い送信時間間隔の間出入口通路周期的 に放射して投射信号に応答してトランスポンダによつて発生された戻り信号を受 けるように出入口通路を周期的に監視することによつてトランスポンダの出入口 通路におけるすべての運動を監視するように配置された距離限定コヒーレントド ツプラー周波数レーダ装置を備え、出入口通路が高周波の周期より短くかつ各送 信時間間隔の開始後あらかじめ定められた時間で終りになる受信時間間隔の間監 視されるようになつていることを特徴とする小売店出入口連路監視装置。
16. １６．出入口通路内におけるトランスポンダの存在を表すドツプラー周波数信号 を発生するように接続されたドツプラー信号同路をさらに備えた請求の範囲第１ ５項に記載の監視装置。