NO971414L - Identifikasjonsmetode og identifikasjonsapparat - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en identifikasjonsmetode for å identifisere en gjenstand som kommer inn i et bestemt område, og omfatter trinn for å generere et første elektromagnetisk felt med en forhåndsbestemt frekvens i området. Oppfinnelsen angår videre et identifikasjonsapparat for å identifisere et objekt som kommer inn i et bestemt område og omfatter en senderanordning for å generere et første elektromagnetisk felt med en forhåndsbestemt frekvens i området og en måleanordning for å måle det første felt i området. Måling av et felt betyr her å måle både en real- og en imaginærdel av feltet.

Denne oppfinnelsen er generelt forbundet med overvåkingssystemer og spesielt med tyverialarminnretninger benyttet i varehus og i butikker. Kjente tyverialarminnretninger er basert enten på LC-resonatorer på 8,2 MHz eller magnetstriper som leses ved en lav frekvens. Denne oppfinnelsen angår primært en tyverialarminnretning som kan benyttes til deteksjon av en LC-resonanskrets. Når en gjenstand som bærer en resonator kommer inn i det elektromagnetiske felt til en tyverialarminnretning, det vil si et elektronisk artikkelovervåkingssystem (EAS), forsynt med en sender i systemet og en antenne festet til denne, vil resonatoren bevirke en forandring i feltstyrken. På basis av denne forandring detekterer mottakeren i alarmsystemet nærværet av resonatoren. Senderen og mottakeren til alarmsystemet er plassert på et slikt sted eller stedet hvor de er antatt å detektere illegitim fjerning av et produkt forsynt med resonatoren, f.eks. ved utgangen fra et varehus.

Kjente tyverialarminnretninger er basert på skanning, det vil si at de er innrettet til å sveipe frekvensen til et sinusoidalt signal forbi resonansfrekvensen til resonanskretsen. Med andre ord forandrer senderen og mottakeren stadig frekvenser slik at i et visst intervall sveiper de over samtlige frekvenser som tilhører et frekvensområde (eksempelvis 8,0 - 8,8 MHz). Utsendelse av signal og det elektromagnetiske felt generert av dette aktiverer oscillasjonen til en resonanskrets som befinner seg i nærheten. Senderen til tyverialarminnretningen måler forandringen forårsaket feltstyrken (amplitude) på grunn av resonanskretsen. Hvis den målte forandring overskrider en viss terskel-verdi, utløser tyverialarminnretningen en alarm, vanligvis med lyd og/eller lyssignaler.

Den mest vesentlige svakhet til tyverialarmen i henhold til kjent teknikk beskrevet ovenfor, er dens følsomhet overfor metallgjenstander. Med andre ord, hvis et produkt hvortil en resonanskrets er festet, ble lagt i en veske med en aluminiumfolieforing eller i en blikkboks, vil tyverialarminnretningen vanligvis ikke være i stand til å detektere den. En metallgjenstand som sådan ville imidlertid forårsake en forandring i det elektromagnetiske felt generert av tyverialarminnretningen og som detekteres av denne. I de fleste tilfeller blir imidlertid tyverialarminnretninger justert slik at forandringene som forårsakes i feltstyrkene av metallgjenstander, ikke aktiverer alarmen, da i andre tilfeller ville f.eks. handlevogner av metall som passerer gjennom feltet til en tyverialarminnretning forårsake stadige falske alarmer. Tyver har således lært at hvis gjenstander som skal stjeles, skjules i metallesker, vesker eller lignende, vil resonanskretsen som er festet til gjenstander ikke aktivere tyverialarminnretningene som er plassert i varehuset.

Hensikten med denne oppfinnelse er å løse det ovennevnte problem og å skaffe en identifikasjonsmetode ved hjelp av hvilke gjenstander som kommer inn i et forhåndsbestemt område, bedre kan identifiseres og på en bedre måte enn hittil, slik at nødvendige tiltak kan gjøres etter identifikasjonen.

Identifikasjonsmetoden i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved å generere et annet elektromagnetisk felt med en forhåndsbestemt frekvens i området samtidig med det første felt, idet frekvensen av det annet felt velges slik at den avviker fra frekvensen til det første felt, å overvåker det første og annet felt og å identifisere en gjenstand som kommer inn i området ved å sammenligne forandringene forårsaket av den i det første og det annet felt med forhåndsbestemte referanseverdier.

Oppfinnelsen er basert på den ide at når minst to elektromagnetiske felt med forskjellige frekvenser genereres i området, kan gjenstander som er kommet inn i området identifiseres på basis av forandringene forårsaket av dem i forskjellige felter. Forandringen refererer her til den kjensgjerning at både real- og imaginærdelene til feltene forandres. Da forskjellige gjenstander resulterer i forskjellige forandring i feltene innenfor området, har hver gjenstand en individuell "profil" ved hjelp av hvilke gjenstander kan identifiseres. Jo flere frekvenser, det vil si jo flere elektromagnetiske felt som benyttes til identifikasjon, jo mer individuell vil profilen til hver gjenstand bli. Antallet frekvenser som kan benyttes er fordelaktig ca. 7-15. Da gjenstandene skal kunne identifiseres helt individuelt, det vil si at et alarmapparat ikke lenger behøver å justeres for å unngå å gi alarm for alle metallgjenstander, er det mulig å definere meget spesifikk informasjon i alarmapparatet om hva slags metallgjenstander som ikke skal forårsake en alarm og i sin tur hva slags gjenstander som skal forårsake en alarm. Det mest vesentlige fordel ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er påliteligheten av identifikasjonen og fremgangsmåtens immunitet overfor ytre elektriske forstyrrelser.

Identifikasjonsmetoden i henhold til oppfinnelsen kan ytterligere benyttes til adgangskontroll ved å lage f.eks. identifikasjonskort individuelle ved å anordne resonanskretser med forskjellige resonansfrekvenser i dem. Hvert identifikasjonskort har således en individuell profil, det vil si det forårsaker en forskjellig forandring i elektromagnetiske felter innenfor området og muliggjør identifikasjonen av et identifikasjonskortet på basis av forandringen forårsaket av det. Når fremgangsmåtene i henhold til oppfinnelsen anes, f.eks. i forbindelse med en låsemekanisme for en dør, er det mulig å forsyne døren med en slik låsemekanisme som åpner automatisk når et bestemt identifikasjonskort kommer inn i de elektromagnetiske felter som omgir den.

Oppfinnelsen angår videre et identifikasjonsapparat med hvilket fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan benyttes. Apparatet i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det ytterligere omfatter en senderanordning for å generere et annet elektromagnetisk felt med en forhåndsbestemt frekvens i området samtidig med det første felt, idet frekvensene til det første og annet felt avviker fra hverandre, en måleanordning for å måle det annet elektromagnetiske felt i området og en kontrollenhet for å sammenligne verdiene mot at måleanordningen med forhåndsbestemte referanseverdier og for å identifisere en gjenstand som kommer inn i området på basis av sammenligningen.

De foretrukkede utførelser av fremgangsmåten og apparatet i henhold til oppfinnelsen fremgår av de vedføyde uselvstendige krav 2-3 og 5-8.1 det følgende skal oppfinnelsen beskrives mer detaljert ved hjelp av et eksempel med henvisninger til de vedføyde figurer, hvor: fig. 1 viser et blokkdiagram av en første foretrukket utførelse av

identifikasjonsapparatet i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 viser signaler som skal mates til antennen på figur 1,

fig. 3a-3d viser måleresultater skaffet med forskjellige gjenstander, og fig. 4 viser et sumsignal som skal mates til antennen på figur 1.

Figur 1 viser et blokkdiagram av en første foretrukket utførelse av identifikasjonsapparatet i henhold til oppfinnelsen. Identifikasjonsapparatet vist på figur 1 er egnet til bruk eksempelvis som en tyverialarminnretning i varehus. Tyverialarminnretningen som er vist på figur 1, omfatter en kombinert sende- og mottaksantenne ANT, som er utført som en port som er stor nok til at en person kan gå gjennom den. Tyverialarminnretningen kan om nødvendig naturligvis også implementeres ved hjelp av to separate antenner. Porten vist på figur 1, kan være plassert eksempelvis ved utgangen fra varehus, slik at kundene må gå gjennom antennesløyfen når de forlater varehuset. I tilfellet vist på figur 1, er det installert to LC/C-kretser i antennen for å redusere det elektriske feltet. Avhengig av stedet og antallet LC/C-kretser, blir det elektriske felt til antennen fordelt på en annen måte i midten av antennesløyfen ANT.

På figur 1 er det videre anordnet en bryter S og en kjent komponent 4 (spole eller resistor) i forbindelse med antennen ANT. Ved hjelp av den kjente komponent får en måle- og kontrollenhet 3 en referanse både for amplituden og fasen. Dette letter kalibreringen av porten på installasjonsstedet.

Sendedelen av tyverialarminnretningen på figur 1 omfatter en signalgenerator 1, hvilken omfatter en digital/analogomformer som er innrettet til å generere et sumsignal. Sumsignalet kan f.eks. være sammensatt av syv forskjellige frekvenskomponenter, hvorav den laveste fl eksempelvis er ca. 1 MHz, og de seks andre komponenter f2-f7 er jevn fordelt omkring 8,2 MHz. Signalgeneratoren 1 mater sumsignalet generert av den via sin utgang B og via en reguleringskomponent 7 til antennen ANT. Reguleringskomponenten 7 består fordelaktig av en spole og en justerbar kondensator forbundet i parallell. Komponenten 7 kan benyttes til å "simulere" virkningen av metall på antennen ANT. Hvis en stort metallgjenstand kommer inn i det umiddelbare omgivelse av antennen, kan måle- og kontrollenheten 3 ved hjelp av reguleringskomponenten 7 hurtig kompensere for virkningen av metall-gjenstanden. Det er således mulig å øke forsterkningen til en forsterker AMP, og følsomheten til apparatet med hensyn til deteksjon av resonanskretser blir således forbedret i situasjoner hvorunder en stor metallgjenstand kompliserer deteksjonen.

Antennen ANT danner av det til seg matede sumsignal et elektromagnetisk felt som består av syv signalkomponenter med forskjellige frekvenser. De forskjellige frekvenskomponentene til sumsignalet synkroniseres med hverandre slik at en toppverdi av sumsignalet minimeres. Minimering av toppverdien muliggjør en maksimalverdi av enkelte signalkomponenter, hvilket i sin tur resulterer i høy følsomhet uten at feltstyrken til feltet generert av tyverialarminnretningen overskrider grensene som er satt av myndighetene. I et optimalt tilfelle ligner sumsignalet støy (sammenlign med fig. 4).

Tyverialarminnretningen på fig. 1 mottar signaler fra sin antenne ANT uansett hvorvidt det befinner seg gjenstander innenfor antennesløyfen ANT (det vil si porten) eller ikke. Signalet mottatt fra antennen avhenger av porten selv og metallgjenstander som befinner seg i nærheten. I tilfellet vist på fig. 1, mates et kompensasjonssignal til en annen inngang på en summerings-anordning 6 fra utgangen G på signalgeneratoren 1. Kompensasjonssignalet ligner sumsignalet matet til antennen. På grunn av kompensasjonssignalet mates et signal for kompensasjon av induktansen og resistansen til antennen og de faste metallgjenstander i nærheten fra utgangen på forsterkeren AMP til en blander 2. Det nødvendige kompensasjonssignal oppnås ved å installere porten på stedet hvor den benyttes, hvoretter måle- kontrollenheten 3 måler signaler som kommer fra antennen og instruerer signalgeneratoren 1 om å generere det tilsvarende kompensasjonssignal. På grunn av dette opplegget kan forsterkningen til forsterkeren AMP (og f.eks. den til forsterkere som eventuelt er plassert etter blanderen 2) økes med koeffisienten 10-100, hvilket forbedrer følsomheten ved mottaksenden. Dette forbedrer innretningens dynamikk.

Signalene som fås fra utgangen på forsterkeren AMP og signalene som fås fra utgangen R på signalgeneratoren 1, mates til blanderen 2, idet frekvensene til signalene er fl+fa,..., f7+7fa. Signaler med frekvensene fa, 2fa, 3fa,..., f7+7fa blir således skaffet fra utgangen på blanderen. Ved å velge frekvensen fa tilstrekkelig liten, f.eks. 1 KHz, kan utgangssignalene fra blanderen 2 komprimeres til audiofrekvensområdet, hvor informasjonen som finnes i dem kan leses ved hjelp av en analog/digital audioomformer som befinner seg foran måle- og kontrollenheten 3. Måle- og kontrollenheten 3 måler amplituden og fasen (real- og imaginærdel) til hvert signal, f.eks. ved å benytte FFT-metoden (Fast Fourier Transform). Etter dette sammenligner måle- og kontrollenheten 3 referanseverdiene lagret i et minne 4 med de målte verdier og identifiserer gjenstanden som befinner seg i porten, på basis av sammenligningen.

Når måle- og kontrollenheten 3 har identifisert gjenstanden i porten på basis av referanseverdiene lagret i minnet 4, vil den lese prosedyredata om den angjeldende gjenstand fra minnet 4 og mate disse prosedyredata til en indikatorenhet 5. Indikatorenheten 5 vil etter dette handle på basis av innholdet i prosedyredataene som er matet til den. Hvis med andre ord den identifiserte gjenstand f.eks. er en resonanskrets (artikkelovervåkingskrets), vil indikatorenheten avgi en alarm f.eks. ved hjelp av lyd- og lyssignaler som reaksjon på innholdet i prosedyredataene. Hvis den identifiserte gjenstand igjen eksempelvis er en kombinasjon av en person og en metallgjenstand (f.eks. en tyv som bærer en ølboks i lommen), kan indikatorenheten 5 avgi en alarm ved å overføre en radiomelding til en radiomottakerenhet hos en butikkdetektiv som reaksjon på innholdet av prosedyredataene.

Tyverialarminnretningen på figur 1 kan f.eks. kalibreres slik at hver gjenstand som skal identifiseres (handlevogn, person, artikkelovervåkingskrets, person + ølboks etc.) i sin tur føres inn i antennesløyfen ANT, det vil si porten hvoretter verdiene målt av måle- og kontrollenheten (sammenlign figurene 3a-3d), eller verdiene som beskriver profilen til det angjeldende objekt, lagres i minneanordningen 4 ved hjelp prosedyredataene for den angjeldende gjenstand. Gjenstandene som er angitt ovenfor, og prosedyrene forårsaket av identifikasjonen er naturligvis gitt som eksempel, da det kan være et meget stort antall gjenstander og kombinasjoner av gjenstander som skal identifiseres.

Figur 2 viser signaler som skal mates til antennen på figur 1, det vil si komponentene av sumsignalet. På figur 2 er signalene vist i frekvensdomenet. Frekvensen til signalet fl er ca. 1 MHz, og det kan således benyttes til deteksjon av metall. Frekvensene til signalene f2-f7 benyttet til identifikasjon av resonanskretser er ca. 7,5-9,0 MHz. Hvis det befinner seg en resonanskrets i nærheten av antennen, oppfører realdelen Asin(cp)

(A=amplituden til signalet, cp = fasen til signalet) og imaginærdelen Acos (cp)

til de målte frekvenskomponenter på den måte som er vist i figur 3 a. Hvis de målte signaler danner kurver svarende til figur 3a med en tilstrekkelig nøyaktighet og tilstrekkelig mange ganger i rekkefølge, slutter måle- og kontrollenheten at det befinner seg en resonator nær porten og avgir en alarm. Slutningsalgoritmen til måle- og kontrollenheten er fordelaktig innrettet slik at den bare aksepterer kurveformer svarende til kvalitetsfaktoren (Q-faktoren) for resonanskretsen, og brå forandringer eller helninger blir ikke tolket som om det er forårsaket av en resonanskrets. Figurene 3a-3d viser måleresultater som fås med forskjellige gjenstander, det vil si profilen av gjenstandene. På figurene 3a-3d viser de øvre kurver oppførselen ....... til realdelen av måleresultatet og følgelig viser de nedre kurver oppførselen til imaginærdelen. Horisontalaksene på figurene 3a-3d representerer frekvens. Figurene 3a-3d er de målte verdier vist med punkter. Punktet som er plassert lengst til venstre, illustrerer en måling som skal utføres i frekvensområdet 1MHz, de seks andre punktene illustrerer målinger som skal utføres i frekvensområdet 7,5-9,0 MHz. Figur 3a viser en situasjon i hvilken en resonanskrets med en resonans-frekvens på ca. 8,2 MHz befinner seg i porten på figur 1. Det fremgår av figur 3 a at en resonator påvirker både real- og imaginærdelen i området 8,2 MHz. Figur 3b viser en situasjon i hvilken en metallgjenstand befinner seg i porten vist på figur 1. Det fremgår av figur 3b at en metallgjenstand påvirker imaginærdelen både ved høye og lave frekvenser. Figur 3c viser en situasjon i hvilken en person befinner seg i porten vist på figur 1. Det fremgår av figur 3c at personen har bare liten virkning på imaginærdelen ved lave frekvenser. Ved høye frekvenser påvirker i stedet en person både real- og imaginærdelen. Figur 3d viser en situasjon i hvilken en resonator og en person befinner seg i porten vist på figur 1.

På basis av kurvene i samsvar med figur 3a-3d, er det således mulig å identifisere relativt utvetydig en gjenstand som befinner seg i feltet, hvoretter de nødvendige tiltak kan gjøres.

Figur 4 viser sumsignalet som skal mates til antennen på figur 1. Horisontal-aksen på figur 1 representerer tid og vertikalaksen signalets amplitude. Det fremgår av figur 4 at fasene til de enkelte frekvenskomponenter i sumsignalet er synkronisert med hverandre slik at sumsignalet ligner støy.

Det skal forstås at den ovenstående beskrivelse og de med den forbundne figurer bare er ment å skulle belyse den foreliggende oppfinnelse. Forskjellige variasjoner og modifikasjoner av oppfinnelsen vil være inn-lysende for fagfolk og uten å avvike fra rammen for og ånden til oppfinnelsen slik det er angitt i de vedføyde krav.

Claims (8)

1. Identifikasjonsmetode for å identifisere en gjenstand som kommer inn i et bestemt område, omfattende trinn for å generere i området et første elektromagnetisk felt med forhåndsbestemt frekvens og å generere i området et annet elektromagnetisk felt med en forhåndsbestemt frekvens samtidig med det første felt, hvor frekvensen til det annet felt velges slik at den avviker fra frekvensen til det første felt, karakterisert ved å overvåke det første og annet felt, og å identifisere en gjenstand som kommer inn i området ved å sammenligne forandringene forårsaket av den i det første og det annet felt med forhåndsbestemte referanseverdier.

2. Metode som angitt i krav 1, karakterisert ved å velge frekvensen til det første felt slik at nærværet av en forhåndsbestemt resonanskrets i feltet forårsaket en målbar forandring i det første felt, og å velge frekvensen til det annet felt slik at den hovedsakelig avviker fra resonansfrekvensen til resonatoren.

3. Metode i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved å generere i tillegg til de første og andre elektromagnetiske felter en rekke andre elektromagnetiske felter i sonen, å velge deres frekvenser nær resonansfrekvensen til resonanskretsen, å overvåke de andre felter, og å identifisere en gjenstand som kommer inn i området, ved å sammenligne forandringene forårsaket av den i elektromagnetiske felter med forhåndsbestemte referanseverdier.

4. Identifikasjonsapparat for å identifisere en gjenstand som kommer inn i et bestemt område, omfattende en senderanordning (1,7, ANT) for å generere et første elektromagnetisk felt med forhåndsbestemt frekvens i området, en måleanordning (ANT, AMP, 2, 3, 6, 7) for å måle det første felt i området, og en senderanordning (1,7, ANT) for å generere et annet elektromagnetisk felt med en forhåndsbestemt frekvens i området samtidig med det første felt, hvor frekvensene til det første og det annet felt avviker fra hverandre, karakterisert ved at det dessuten omfatter en måleanordning (ANT, AMP, 2, 3, 6, 7) for å måle det annet elektromagnetiske felt i området, og en kontrollenhet (3) for å sammenligne verdien målt av måleanordningen med forhåndsbestemte referanseverdier og for på basis av sammenligningen å identifisere en gjenstand som kommer inn i området.

5. Apparat i henhold til krav 4, karakterisert ved at senderanordningen omfatter en signalgenerator (1) som er innrettet til å generere et sumsignal som består minst to sinusoidale signalkomponenter med forskjellige frekvenser, idet signal-komponentene er synkronisert med hverandre for å minimere toppverdien til sumsignalet, og en antenneanordning (ANT) for å generere det første og annet elektromagnetiske felt som respons på sumsignalet.

6. Apparat i henhold til krav 4 eller 5, karakterisert ved at en minneanordning (4) er anordnet i kontrollenheten (3), idet referanseverdier og prosedyredata for en rekke forhåndsbestemte gjenstander er lagret i denne anordning, at kontrollenheten (3) er innrettet til å mate prosedyredata for en bestemt gjenstand til en indikatorenhet (5) når verdiene målt av måleanordningen svarer til referanseverdiene vedrørende gjenstanden og lagret i minneanordningen 4, og at indikatorenheten er innrettet til å omgi nærværet av den identifiserte gjenstand som respons på prosedyredataene.

7. Apparat i henhold til et av kravene 4-6, karakterisert ved at identifikasjonsapparatet er en tyverialarminnretning, at frekvensen til det første elektromagnetiske felt generert av senderanordningen (1,7, ANT) er ca. 7, 5-9,0 MHz, at frekvensen til det annet elektromagnetiske felt er ca. 1MHz, og at indikatorenheten (5) er innrettet til å detektere en alarm som respons på prosedyredataene, foretrukket ved hjelp av lyd og/eller lyssignaler når verdiene målt av måleanordningen (ANT, AMP, 2, 3, 6, 7) svarer til referanseverdiene vedrørende en forhåndsbestemt resonanskrets eller en metallgjenstand av en forhåndsbestemt størrelse og lagret i minneanordningen (4).

8. Apparat i henhold til et av kravene 4-7, karakterisert ved at senderanordningen (1,7, ANT) er innrettet til i tillegg til det første og det andre elektromagnetiske felt å generere en rekke andre elektromagnetiske felter med forskjellige frekvenser i området, at måleanordningen (ANT, AMT, 2, 3, 6, 7) er innrettet til å måle alle felter generert i området, og at kontrollenheten (3) er innrettet til å identifisere en gjenstand som kommer inn i området ved å sammenligne verdiene målt av måleanordningen med forhåndsbestemte referanseverdier.