专利名称：数字智能无线射频防窃检测器及检测方法
技术领域：
本发明涉及一种检测设备和方法，尤其是涉及一种数字智能无线射频防窃 检测器及检测方法。
背景技术：
商品电子防窃系统(Electronic Article Surveillance , EAS)是针对 当今商品零售业中，日益严重的偷窃现象，专门研制生产的商场防窃设备。该 系统是商场减少内外偷盗，尤其是外盗的最有效手段。使用数字智能防窃系统， 将使你一改自选商场"人盯人"的做法，更好的为顾客提供自由随意的选购空 间，降低运营成本，增加企业利润，有效降低失窃损失，提高商场的经济效益。
商品电子防窃(简称EAS )系统是一种广泛应用于商场防窃的电子检测 系统，它通常安装于商场的出口处，通过对未付款商品上电子标签的检测，可 以有效地防止商品的流失，具体如图1所示。
传统模拟机的典型特征是发射机采用RC振荡单元作为低频调制器，没有 跳频功能。接收机对信号进行响应幅度、脉冲周期、脉冲宽度的判断，符合条 件就开始矢量累计直至报警，接收机方面功能简单，不但检测距离较窄，而且 很容易受到外界干扰的影响而产生虚警报，例如在外界电磁干扰、金属物敲击 天线、手触摸天线等情况下，抗干扰性差、易误报，容易引起商场和顾客的纠 纷。
传统数字机的典型特征包含单片机及其应用软件，但是单片机作为信号处 理机不是最佳选择，不仅限制了软件的运行速度和效率，在精度等方面也是较 低，尤其是反应速度不能让人忍受。
发明内容
本发明的目的就在于针对传统模拟数字型EAS系统检测范围小、误报率 高等缺点，提供一种安装于EAS系统接收端的智能式电子标签检测装置，采 用数字信号处理技术来对检测到的信号进行分析和识别，以替代传统的标签检 测电路，增加EAS系统的检测距离，降低EAS系统的误报率。本发明的目的 还在于给出所述装置用于检测电子标签的方法。从而提供了一种数字智能无线 射频防窃检测器及检测方法。
本发明的目的可通过以下措施来实现
本发明数字智能无线射频防窃检测器，其包括数字信号处理器，红外感应
接口电路，波形变换放大电路、功率自动控制电路、脉冲整形电路和报紫驱动
输出电路连接而成，其连接关系为天线接至阻抗匹配电路，阻抗匹配电路和
包络检波电路连接，包络检波电路再接至波形变换放大电路再接至相干同步回 愤电路，回愤电路接争:数字信号处理器系统A/D转换引脚，同时红外感应接
口电路连接全:数字信号处理器系统A / D转换引脚，数字信号处理器系统和后
极的报警驱动输出电路连接。
木发明中数字智能无线射频防窃检测器中釆用32位数字信号处理器 TMS320LF2801,时钟150M，内嵌80ns高速12位AD转换器。当然，也可采用 其他合适的型号。报警驱动电路为声光报警驱动电路。
木发明的使ffl数字智能无线射频防窃检测器的检测方法，该数字智能无线 射频防窃检测器用于检测数字式电子标签的检测方法包括以下步骤
(1) 信号由天线进入带通滤波，波形变换和脉冲整形后分离出时钟信号和标 签信号，时钟信号直接输入数字信号处理器，标签信号经相干回馈处理后再送 入数字信号处理器，可以大大提髙标签信号的信噪比；红外传感信号同时也输 入数字信号处理器。
(2) 数字信号处理器内置A/D对标签信号采样，并进行数字滤波，滤除与标
签信号不相干信号。
(3) 数字信号处理器中采用信号采样和信号处理同步的并行方式进行，主要 运用定时器定时中断方式启动A/D采样，建立数据循环缓冲区，缓冲区的大小 应确保至少数个周期信号数据。
(4) 采用中断方式对时钟信号进行计时,计算数个周期信号时钟信号的均方 差，均方差较小且频率和发射天线时钟基本相等则认为系统为正常工作，否则 发出系统不正常警告。
(5) 对数据缓冲区数据根据时钟周期进行分帧，并截取最短长度作为估计周 期，对多帧数据作分块作快速无偏二重相关运算，把计算的周期和其一半与估 计周期比较，若不基本相等，则认为非标签信号转到步骤(9)。
(6) 无偏二重相关运算输出中包含了标签的形状特征和周期的对应关系，标 签信号形状出现在周期峰值区域，可加载纯标签信号部分模板与该区域计算相 关系数，综合数个周期峰值处的相关系数，基本相等且大于一定值则认为是标 签信号。
(7) 数个周期信号对半叠加生成两个不相关的合成信号，计算互乘绝对值平 方和互乘平方和，进而计算合成信噪比，大于一定值则认为有标签，调节系统 灵敏度。
(8) 接受红外传感信号，是否为人体温度范围，是则报警输出。
(9) 数据缓冲区已自动更新，所以更新时钟周期循环缓冲区和分块无偏二重 相关输出循环缓冲区，继续从步骤(4)开始处理。
本检测方法中步骤(1)中信号检测采用相干检测提高信噪比。 本发明由于釆用上述装置和方法，与现有技术相比的具有如下优点
1. 采用类雷达信号处理技术来对检测到的标签信号和人体感应信号进行 分析和识别，在最大程度上增加EAS系统的灵敏度，并基本上杜绝系统的误 报率。
2. 具有多种发射频点选择功能，对发射机跳频具备自动跟踪功能，可抗同
频干扰。
3. 软件针对软标签和硬标牌Q值差异，设计了两种加权运算法则，效果更 精确。
4. 系统的使用可以通过软件来实行自检防损提示运行，操作方便，降低升 级和维护的成本。
图l为本发明的检测器与EAS系统其他组成部分的连接关系图2为本发明的检测器电路方框图3为本发明的检测器用于标签检测方法的流程图4a为本发明中的电路功率匹配电路；
图4b为本发明中的脉冲整形电路；
图4c为本发明中的电源电路；
图4d为本发明中的数字信号处理器；
图5为本发明中接收板电路原理图。
具体实施例方式
本发明以下结合附图和实施例作以详细的描述 实施例1
本发明数字智能无线射频防窃检测器，其包括数字信号处理器，红外感应 接口电路，波形变换放大电路、功率自动控制电路、脉冲整形电路和报警驱动 输出电路连接而成，其连接关系为天线接至阻抗匹配电路，阻抗匹配电路和 包络检波电路连接，包络检波电路再接至波形变换放大电路再接至相干同步回 馈电路，回馈电路接至数字信号处理器系统A/D转换引脚，同时红外感应接 口电路连接至数字信号处理器系统A / D转换引脚，数字信号处理器系统和后 极的报警驱动输出电路连接。
本发明的使用数字智能无线射频防窃检测器的检测方法，该数字智能无线 射频防窃检测器用于检测数字式电子标签的检测方法包括以下步骤
(1) 信号由天线进入带通滤波，波形变换和脉冲整形后分离出时钟信号和标 签信号，时钟信号直接输入数字信号处理器，标签信号经相干回馈处理后再送 入数字信号处理器，可以大大提高标签信号的信噪比；红外传感信号同时也输 入数字信号处理器。
(2) 数字信号处理器内置A/D对标签信号采样，并进行数字滤波，滤除与标 签信号不相干信号。
(3) 数字信号处理器中采用信号采样和信号处理同步的并行方式进行，主要 运用定时器定时中断方式启动A/D采样，建立数据循环缓冲区，缓冲区的大小 应确保至少数个周期信号数据。
(4) 采用中断方式对时钟信号进行计时，计算数个周期信号时钟信号的均方 差，均方差较小且频率和发射天线时钟基本相等则认为系统为正常工作，否则 发出系统不正常警告。
(5) 对数据缓冲区数据根据时钟周期进行分帧，并截取最短长度作为估计周 期，对多帧数据作分块作快速无偏二重相关运算，把计算的周期和其一半与估 计周期比较，若不基本相等，则认为非标签信号转到步骤(9)。
(6沃偏二重相关运算输出中包含了标签的形状特征和周期的对应关系，标 签信号形状出现在周期峰值区域,可加载纯标签信号部分模板与该区域计算相关系数，综合数个周期峰值处的相关系数，基本相等且大于一定值则认为是标签信号。
(7) 数个周期信号对半叠加生成两个不相关的合成信号，计算互乘绝对值平 方和互乘平方和，进而计算合成信噪比，大于一定值则认为有标签，调节系统 灵敏度。
(8) 接受红外传感信号，是否为人体温度范围，是则报警输出。
(9) 数据缓冲区己自动更新，所以更新时钟周期循环缓冲区和分块无偏二重 相关输出循环缓冲区，继续从步骤(4)开始处理。
本检测方法中步骤(1)中信号检测采用相干检测提高信噪比。
实施例2
本发明数字智能无线射频防窃检测器，其包括数字信号处理器，红外感应 接口电路，波形变换放大电路、功率自动控制电路、脉冲整形电路和报警驱动 输出电路连接而成，其连接关系为天线接至阻抗匹配电路，阻抗匹配电路和 包络检波电路连接，包络检波电路再接至波形变换放大电路再接至相干同步回 馈电路，回馈电路接至数字信号处理器系统A/D转换引脚，同时红外感应接 口电路连接至数字信号处理器系统A / D转换引脚，数字信号处理器系统和后 极的报警驱动输出电路连接。
本发明中数字智能无线射频防窃检测器中采用32位数字信号处理器 TMS320LF2801，时钟150M，内嵌80ns高速12位AD转换器。当然，也可采用其他合适的型号。报警驱动电路为声光报警驱动电路。
本发明的使用数字智能无线射频防窃检测器的检测方法，该数字智能无线 射频防窃检测器用于检测数字式电子标签的检测方法包括以下步骤
(1) 信号由天线进入带通滤波，波形变换和脉冲整形后分离出时钟信号和标 签信号，时钟信号直接输入数字信号处理器，标签信号经相干回馈处理后再送 入数字信号处理器，可以大大提高标签信号的信噪比；红外传感信号同时也输 入数字信号处理器。
(2) 数字信号处理器内置A/D对标签信号采样，并进行数字滤波，滤除与标签信号不相干信号。
(3) 数字信号处理器中釆用信号采样和信号处理同步的并行方式进行,主要 运用定时器定时中断方式启动A/D采样，建立数据循环缓冲区，缓冲区的大小
应确保至少数个周期信号数据。
(4) 采用中断方式对时钟信号进行计时，计算数个周期信号时钟信号的均方 差，均方差较小且频率和发射天线时钟基本相等则认为系统为正常工作，否则 发出系统不正常警告。
(5) 对数据缓冲区数据根据时钟周期进行分帧，并截取最短长度作为估计周 期，对多帧数据作分块作快速无偏二重相关运算，把计算的周期和其一半与估 计周期比较，若不基本相等，则认为非标签信号转到步骤(9)。
(6) 无偏二重相关运算输出中包含了标签的形状特征和周期的对应关系，标 签信号形状出现在周期峰值区域，可加载纯标签信号部分模板与该区域计算相 关系数，综合数个周期峰值处的相关系数，基本相等且大于一定值则认为是标 签信号。
(7) 数个周期信号对半叠加生成两个不相关的合成信号，计算互乘绝对值平 方和互乘平方和，进而计算合成信噪比，大于一定值则认为有标签，调节系统
灵敏度。
(8) 接受红外传感信号，是否为人体温度范围，是则报警输出。
(9) 数据缓冲区已自动更新，所以更新时钟周期循环缓冲区和分块无偏二重 相关输出循环缓冲区，继续从步骤(4)开始处理。
本检测方法中步骤(1)中信号检测采用相干检测提高信噪比。 实施例3
本发明的实施方式如下
(1) 硬件实施例的电路原理图如图4 (abcd)所示，其中IC1为数字信号 处理器芯片。数字信号处理芯片是标签检测的关键部分，采用TI公司的2801 数字信号处理器，相干回馈电路采用延时器和乘法器来实现；驱动电路可采用 可控硅和运放电路来实现；红外传感采用红外传感器实现。
(2) 软件本发明的软件主要是指数字信号处理器中运行的标签检测程序和 系统维护程序，实施例的程序流程图如图3所示。开机上电后，首先进行初始 化工作，包括开机检査系统时钟，设置信号的输入缓冲区(缓冲区大小为数个 周期数据的长度)，计算输出缓冲区等。完成上述工作后，进入主程序循环。 主程序循环中，不断检测缓冲区满标志。当检测到缓冲区满标志后，表示收到 足够多周期输入数据，进入标签检测过程。标签检测过程中，首先对当缓冲区
数据进行二重相关运算，和系统时钟周期比较周期，比较当信号的周期性和周 期不满足标签信号的要求时，判决当缓冲区为非标签信号，当信号的周期性和 周期满足标签信号的要求时，提取纯信号部分的数据，并与所设的标签模板数 据做相关系数，综合数个相关系数来做最后判决。如判决结果为标签信号，则 输出报警信号到驱动电路。完成标签检测过程后，更新输出缓冲区数据，并步 骤(3)重新开始计算。
(3)安装制作好电路板、编写并存入软件程序(常规)后，本发明可以采用 如图1所示的方式接入EAS系统，其安装位置可采用与传统模拟EAS系统中 标签检测电路相类似的方式，即安装于天线底座上，并加装金属外壳进行保护。 天线的输出端和报警电路的输入端分别连接于本发明的输入端和输出端。
权利要求
1. 一种数字智能无线射频防窃检测器，其特征在于其包括数字信号处理器，红外感应接口电路，波形变换放大电路、功率自动控制电路、脉冲整形电路和报警驱动输出电路连接而成，其连接关系为天线接至阻抗匹配电路，阻抗匹配电路和包络检波电路连接，包络检波电路再接至波形变换放大电路再接至相干同步回馈电路，回馈电路接至数字信号处理器系统A/D转换引脚，同时红外感应接口电路连接至数字信号处理器系统A/D转换引脚，数字信号处理器系统和后极的报警驱动输出电路连接。
2、 根据权利要求1所述的数字智能无线射频防窃检测器，其特征在于所述数字智能无线射频防窃检测器中采用32位数字信号处理器 TMS320LF2801，时钟150M，内嵌80ns高速12位AD转换器。
3、 根据权利要求1所述的数字智能无线射频防窃检测器，其特征在于 所述报警驱动电路为声光报警驱动电路。
4、 一种求如权利要求1或2或3所述数字智能无线射频防窃检测器的检 测方法，其特征在于所述数字智能无线射频防窃检测器用于检测数字式电子 标签的检测方法包括以下步骤(1) 信号由天线进入带通滤波，波形变换和脉冲整形后分离出时钟信号和标 签信号，时钟信号直接输入数字信号处理器，标签信号经相干回馈处理后再送入数字信号处理器，可以大大提高标签信号的信噪比；红外传感信号同时也输 入数字信号处理器；(2) 数字信号处理器内置A/D对标签信号采样，并进行数字滤波，滤除与标 签信号不相干信号；(3) 数字信号处理器中采用信号采样和信号处理同步的并行方式进行，主要 运用定时器定时中断方式启动A/D采样,建立数据循环缓冲区，缓冲区的大小 应确保至少数个周期信号数据；(4) 采用中断方式对时钟信号进行计时，计算数个周期信号时钟信号的均方 差，均方差较小且频率和发射天线时钟基本相等则认为系统为正常工作，否则 发出系统不正常警告；(5) 对数据缓冲区数据根据时钟周期进行分帧，并截取最短长度作为估计周 期，对多帧数据作分块作快速无偏二重相关运算，把计算的周期和其一半与估 计周期比较，若不基本相等，则认为非标签信号转到步骤(9);(6) 无偏二重相关运算输出中包含了标签的形状特征和周期的对应关系，标 签信号形状出现在周期峰值区域，可加载纯标签信号部分模板与该区域计算相 关系数，综合数个周期峰值处的相关系数，基本相等且大于一定值则认为是标 签信号；(7) 数个周期信号对半叠加生成两个不相关的合成信号,计算互乘绝对值平 方和互乘平方和，进而计算合成信噪比，大于一定值则认为有标签，调节系统 灵敏度；(8) 接受红外传感信号，是否为人体温度范围，是则报警输出；(9) 数据缓冲区已自动更新，所以更新时钟周期循环缓冲区和分块无偏二重 相关输出循环缓冲区，继续从步骤(4)开始处理。
5.根据权利要求4所述数字智能无线射频防窃检测器的检测方法， 其特征在于所述步骤(1)中信号检测采用相干检测提高信噪比。
全文摘要
本发明公开了一种数字智能无线射频防窃检测器及检测方法，主要由数字信号处理器，红外感应接口电路，波形变换放大电路、功率自动控制电路、脉冲整形电路和声光报警驱动电路组成，本信号接收器主要运用类雷达信号处理技术，对信号进行自适应滤波，相干检测提高信噪比和排除干扰信号，同时使用多重互相关数字技术和红外感应人体来进行特征识别，以替代传统的数字标签检测电路，增加EAS系统的检测距离，降低误报率。本发明现有技术相比的具有如下优点1.在最大程度上增加EAS系统的灵敏度，并基本上杜绝系统的误报率。2.具有多种发射频点选择功能，对发射机跳频具备自动跟踪功能，可抗同频干扰。3.效果更精确。4.系统操作方便，降低升级和维护的成本。
文档编号G08B13/24GK101206784SQ20061012844
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者姚新胜, 岩 崔, 应纪来, 徐广印, 曲建华, 李冠峰, 李遂亮, 亮 陈, 高献坤 申请人:河南农业大学