NL9500397A - Artikelbeveiligingssysteem met een pseudo-random generator. - Google Patents

Description

T.W.H. Fockens

Artikelbeveiligingssysteem met een pseudo-random generator.

De uitvinding betreft artikelbeveiligingssystemen welke gebaseerd zijn op resonerende elektronische labels, en in het bijzonder die artikelbeveiligingssystemen, waarin een zender een kort, pulsvormig, ondervraag-signaal uitzendt, en waarin een resonerende label wordt opgeslingerd door dit ondervraagsignaal, zodanig dat na het uitdoven van het onder-vraagsignaal de resonerende label nog enige tijd zelfstandig blijft naslingeren, waarbij dat naslingeren langzaam uitdooft.

Dat naslingeren wordt vervolgens in een ontvangerschakeling gedetecteerd, waarna de aanwezigheid van zo'n label is aangetoond en een alarm gegenereerd kan worden.

Deze categorie van artikelbeveiligingssystemen worden wel puls-naslin-ger-, of puls-luister-, systemen genoemd.

De internationale octrooiaanvrage WO84/04191 van 2 M Security System Aps (nenemarken) geeft een voorbeeld van een dergelijk artikelbeveiligingssysteem. Dit systeem maakt gebruik van een resonantielabel bestaande uit een luchtspoel en een condensator. De resonantiefrequentie ligt in het gebied van enkele mHz en behoort daarmee tot de zogenaamde radiofrequente labels.

Een andere categorie resonante labels zijn de zogenaamde Accousto-Mechanische labels. Zij maken gebruik van de mechanische resonantie van een trillingsplaatje. Dit trillingsplaatje is gemaakt van een metaalle-gering welke het zogenaamde magnetostrictie-effect vertoont. Het magne-tostrictie-effect, tezamen met een voormagnetisatieplaatje, veroorzaakt een koppeling tussen een extern magnetisch wisselveld en de mechanische trilling van het trillingsplaatje. Dit type label vertoont dus eveneens het naslingereffect zoals bij bovengenoemde label met spoel en condensator.

De Europese octrooiaanvrage nr. 0219618 van Allied Corporation (USA) geeft een voorbeeld van een artikelbeveiligingssysteem dat een Accou-sto-Mechanische label gebruikt. De werkfrequentie van dit type label ligt in het gebied van 30 - 150 kHz.

Figuur 1 geeft een blokschema van een artikelbeveiligingssysteem van het puls-luister principe volgens de stand der techniek. Een zenderschake-ling 1 zendt kortstondig een ondervraagsignaal uit in de vorm van een golfpakket (burst), daartoe gestuurd door zendpuls 2, welke gegenereerd wordt door besturingsschakeling 3. Het door zendspoel 4 opgewekt magnetisch veld doet label 5 uitslingeren. Het daardoor gegenereerde secondaire magnetisch veld induceert in ontvangspoel 6 een labelsignaal 7. Ontvangerschakeling 8 versterkt dit labelsignaal en richt het gelijk, zodat aan de uitgang van 8 een spanning 9 afgegeven wordt, die evenredig is met de momentane amplitude van het ontvangen labelsignaal. Ontvangerschakeling 8 is alleen actief tijdens het naslingeren van de label. Dat is aangegeven door het activeersignaal 10, dat gegenereerd wordt door ontvangerbesturingsschakeling 11, na ontvangst van zendpuls 2. Bemonster-schakelaars 12 en 13, bestuurd door de bemonsteringspulsen 14 en 15 nemen elk een monster uit signaal 9, welke monsters in vergelijk-schakeling 16 onderling vergeleken worden, en vergeleken worden met twee vaste drempelwaarden.

Figuur 2 geeft een tijddiagram, behorende bij de schakeling van figuur 1. Signaal 17 geeft het hoogfrequente ondervraagsignaal aan, zoals dat uitgezonden wordt door zendspoel 4. Het labelsignaal 7 stijgt in amplitude zolang het ondervraagsignaal aanwezig is (vanaf het tijdstip tO tot tijdstip t1. Daarna daalt de amplitude geleidelijk tot nul.

Tijdens het ondervraagsignaal is de ontvangerschakeling 8 niet actief, en dus is activeersignaal 10 laag. Na het tijdstip t2 wordt het activeersignaal hoog, daarmee de ontvanger actief, zodat uitgangssignaal 9 de amplitude van het labelsignaal 7 weergeeft tot het tijdstip t5, wanneer de amplitude van het labelsignaal praktisch tot nul genaderd is.

Het is noodzakelijk dat ontvangerschakeling 8 niet actief is tijdens het uitzenden van het ondervraagsignaal, omdat het ondervraagsignaal een hoge spanning over ontvangspoel 6 induceert, hetgeen de goede werking van de ontvangerschakeling nog na lange tijd zou verstoren.

Op een tijdstip t3 wordt bemonsteringsschakelaar 12 even gesloten, waarmee een monster genomen wordt van de amplitude van het labelsignaal op een tijdstip waarop die amplitude nog hoog is. Op tijdstip t4 wordt een tweede monster genomen door bemonsteringsschakelaar 13. Op dit tijdstip is de amplitude afgenomen. De verhouding tussen de twee amplitudes hangt af van het verschil in tijd, t4 - t3, en de Q-factor van de resonantie in de label. Door nu in vergelijkingsschakeling 16 te testen op een vaste verhouding van de ontvangen signaalniveau's op de tijdstippen t3 en t4 kan getest worden of het ontvangen signaal inderdaad van een label afkomstig is. Tevens zal schakeling 16 testen of beide sig-naalmonster sterker zijn dan een vast ingestelde minimum signaaldrempel. Indien aan deze voorwaarden wordt voldaan, zal een alarm- signaal worden gegenereerd door pieper 18. Deze hele cyclus herhaalt zich zodra bestu-ringsschakeling 3 een nieuwe zendpuls afgeeft.

Echter indien naast het labelsignaal er tevens storende signalen ontvangen worden, bijvoorbeeld radio-signalen, die tevens deze frequentieband benutten, andere artikelbeveiligingssystemen in de nabijheid, of stoor-signalen afkomstig van verlichtingssystemen of andere bronnen van elektromagnetische interferentie, dan zal het uitgangsignaal van de ontvan-gerschakeling 8 niet tot nul naderen. De gemeten amplitudeverhouding tussen de tijdstippen t3 en t4 gaat dan afwijken, met als gevolg dat een label niet meer als zodanig herkend wordt, en er dus een alarm wordt gemist.

Uit de praktijk is dan ook bekend dat artikelbeveiligingssystemen, gebaseerd op het puls-luister principe, in situaties zonder stoorsigna-len zeer effectief functioneren, maar dat deze effectiviteit snel afneemt indien er stoorsignalen aanwezig zijn, ook al als deze stoorsigna-len nog een betrekkelijk laag signaalniveau hebben.

In artikelbeveiligingssystemen van dit type, dat de stand der techniek vormt, worden deze zendpulsen in een vast ritme gegeven, in veel praktische uitvoeringen worden de zendpulsen afgeleid van de 50 Hz netspanning, waarbij van drie of vier fasen gebruik gemaakt wordt om tijdens één periode van de netspanning op drie of vier verschillende momenten een zendpuls te kunnen genereren. Indien een aantal detectiesystemen op een rij staat in een brede uitgang van een winkel, dan is het noodzakelijk dat alle drie systemen op een verschillend moment hun ondervraag-signaal uitzenden. Dat moment mag niet samenvallen met een tijdspanne waarin de ontvanger van een ander systeem juist actief is, omdat dan de ontvangst gestoord wordt door dat ondervragingssignaal. Gelijktijdig uitzenden van het ondervragingssignaal in alle systemen in de uitgang kan ook niet omdat dan bij passage van een label niet meer goed is vast te stellen, door welk detectiesysteem de label passeerde.

De conclusie is dat indien meerdere artikelbeveiligingssystemen van het puls-luister type in dezelfde omgeving geplaatst zijn, en indien deze systemen pulsen met een vaste pulsherhalingsfrequentie, dan is het noodzakelijk deze systemen te synchroniseren op elkaar of op een gemeenschappelijke synchronisatiesignaalbron.

Het is het doel van de uitvinding bovengenoemde systemen zodanig aan te passen dat systemen, die, als ze in eikaars nabijheid zijn geplaatst, geen onderlinge synchronisatie benodigen, en dat deze systemen minder kwetsbaar zijn voor externe stoorsignalen.

Figuur 3 geeft een blokschema van een artikelbeveiligingssysteem volgens de uitvinding, en figuur 4 het bijbehorende tijddiagram.

De zenderschakeling 1 zendt kortstondig een ondervraagsignaal 17 uit via zendspoel 4. via resonerende label 5 en ontvangspoel 6 ontvangt ontvan-gerschakeling 19 het labelsignaal 7. Deze ontvangerschakeling kan actief gemaakt worden met activeersignaal 10. Het uitgangssignaal van ontvangerschakeling 19 is gelijkvormig maar versterkt ten opzichte van het ingangssignaal, of het is in frequentie verschoven, versterkt, en bevat een gelijkvormige omhullende als het ingangssignaal. Dit signaal wordt door Analoog-Digitaal omzetter 20 omgezet in een stroom numerieke data, die door de Digitale Signaal Processor 21 met behulp van een detectie algoritme wordt verwerkt.

Zendspoel 4 en ontvangspoel 6 kunnen ook gecombineerd zijn tot één zend/ontvangspoel. In dat geval zijn zowel zenderschakeling 1 als ontvangerschakeling 19 via een zend/ontvangschakelaar verbonden met deze zend/ontvangspoel.

Dit is niet aangegeven in figuur 3 en is niet van belang voor het wer-kingsprincipe van het systeem volgens de uitvinding.

Het tijdstip tO, waarop de zendpuls hoog wordt en waarop het onder-vraagssignaal begint, wordt bepaald door de variabele vertragingsschake-ling 23. De pseudo-random generator 24 genereert voorafgaand aan iedere zendpuls, een codewoord, dat de vertraging in de variabele vertragings-schakeling 23 bepaalt. Deze pseudo-random generator kan verschillende pseudo-random code reeksen genereren. De actuele reeks wordt gekozen door de codeselect ingang. Zendpuls 2 doet via vaste vertraging 22 en variabele vertraging 23 een volgend ondervraagsignaal uitzenden. Door deze terugkoppeling wordt het genereren van zendpulsen in stand gehouden, waarbij de tijdspanne tussen twee opeenvolgende pulsen steeds verschilt en bepaald wordt door de pseudo-random code. Voor het starten van de cyclus van zendpulsen, en voor het geval het genereren van de zendpulsen om wat voor reden dan ook stopt, doet de watchdogschakeling 25 een startpuls afgeven aan vertragingsschakeling 22 of aan vertraging-schakeling 23, waardoor de cyclus opnieuw start. Zendpuls 2 doet via ontvangerbesturingsschakeling 11 activeerpuls 10 opwekken gelijk zoals dat in de hierboven beschreven systemen volgens de stand der techniek gebeurt.

Figuur 4 geeft het tijddiagram behorende bij de schakeling volgens de uitvinding. Signaal 17 is het uitgezonden ondervraagsignaal en signaal 7 is de respons van de label daarop. Tevens is zendpuls 2 aangegeven, in tijd samenvallend met ondervraagsignaal 17, en beginnend op tijdstip tO en eindigend op tijdstip t1. De amplitude van labelsignaal 7 is maximaal op tijdstip t1, maar de ontvanger kan pas ingeschakeld worden nadat alle zendenergie uit de zendspoel verdwenen is. Dat is het geval op tijdstip t2. Op tijdstip t5 is de amplitude van het labelsignaal dermate gedaald dat het geen bijdrage meer kan leveren aan de detectie van het signaal, zodat op dat moment de ontvanger weer uitgeschakeld kan worden. Dit wordt aangegeven door het activeersignaal 10. Signaal 26 is het uit-gangsignaal van ontvangerschakeling 19. Zoals al vermeld is signaal 26 een gemoduleerde draaggolf dat al dan niet in frequentie getransformeerd is naar een middenfrequentsignaal volgens de daarvoor in de radiotechniek bekende methoden.

Het is dit signaal 26 dat naar een of meer Analoog-Digitaal omzettere 20 toegevoerd, welke een digitale datastroom afleveren aan Digitale Signaal Processor 21. Lijn 27 geeft de vertraging aan die de vaste vertragings-schakeling 22 genereert. Deze vertraging duurt vanaf het tijdstip tO tot t6, waarbij geldt dat t6 later komt dan t5. Vanaf het moment t6 mag een nieuwe ondervraagsignaal uitgezonden worden. Het tijdstip van de volgende ondervraagsignaal, t7, wordt bepaald door de pseudo-random vertraging van de variabele vertragingsschakeling 23, welke vertraging is aangegeven met lijn 28.

Analoog-digitaal conversie schakeling 20 en Digitale Signaal Processor 21 worden na iedere ondervraagsignaal opnieuw gestart door het activeersignaal 10, wat een constante vertraging t2 - tO heeft ten opzichte van het zendsignaal 17, en daarmee ten opzichte van het labelsignaal.

De digitale Signaal Processor is daardoor in staat om de ontvangen responses van een label als gevolg van een serie opeenvolgende onder-vraagsignalen synchroon te accumuleren.

Eveneens ontvangen ruis en stoorsignalen, en door de ontvangschakeling zelf geproduceerde ruis, worden op deze wijze niet geaccumuleerd, omdat deze signaalcomponenten asynchroon zijn. Op deze wijze is het mogelijk de signaal/ruis- cq. de signaal/stoor-verhouding aanzienlijk te verbeteren, en daarmee de gevoeligheid voor zwakke labelsignalen te verbeteren, en de negatieve effecten van stoorsignalen zoals radiosignalen en stoor-signalen afkomstig van naastgelegen artikelbeveiligingssystemen beduidend te verminderen.

Dit werkingsprincipe kan ook benut worden om twee gelijksoortige artikelbeveiligingssystemen naast elkaar te laten functioneren. Door de pseudo-random code generatoren op verschillende codes in te stellen, waardoor ten eerste de kans klein is een ondervraagsignaal van het ene systeem in de ontvangperiode van het andere systeem valt, en ten tweede indien dit toch gebeurt, is het resulterende stoorsignaal asynchroon, zodat het niet bijdraagt aan de geaccumuleerde signaalenergie.

Het resultaat is dus dat twee of meer gelijksoortige systemen naast elkaar geplaatst kunnen worden, zonder ze onderling te behoeven synchroniseren.

Claims (4)

1. Een artikelbeveiligingssysteem van het puls-luister type, met het kenmerk, dat de tijdsintervallen tussen opeenvolgende ondervraag-signalen variabel zijn.

2. Een artikelbeveiligingssysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tijdsintervallen tussen opeenvolgende ondervraagsigna-len bepaald worden door een pseudo-random code.

3. Een artikelbeveiligingssysteem volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het ontvangen labelsignaal wordt omgezet in een digitale datastroom.

4. Een artikelbeveiligingssysteem volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de digitale datastroom in een digitale signaal processor wordt bewerkt aan een zodanige algorithme dat alleen die signalen, die synchroon zijn zowel met de timing als met draaggolffrequentie van de ondervraagsignalen, worden geaccumuleerd.