专利名称：降低集成的金属检测/电子物品监测系统中的干扰影响的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电子物品监测(“EAS”)系统，并且更特别地涉及用于降低集成的EAS/金属检测系统中的干扰影响的方法和系统。
背景技术：
电子物品监测(“EAS”)系统通常用于零售商店和其他环境内，以防止物品被非授权地移出保护区。典型地，检测系统被配置于保护区的出口处，该检测系统包括能够在出口两侧间产生电磁场(称为“询问区”)的一个或多个发射器和天线(“基座”)。受保护的物品被贴上EAS标识器，该EAS标识器在活动的情况下通过该询问区时产生响应信号。在相同 的或别的“基座”中的天线和接收器检测该响应信号并产生警报。金属检测系统在检测金属品被非授权地移出保护区方面同样是有用的。虽然存在许多金属检测系统，但是还没有将EAS检测系统与金属检测系统结合的成功尝试。虽然其他人已经将金属检测系统设置于EAS系统附近，但是还没有人提供用于高效率地且低成本地将这两个系统实际结合成一个系统的任何机制。将两个系统结合成一个系统的部分困难在于由于其他相邻的EAS发射器的发射信号的干扰而引起的问题。如果金属检测器与声磁(“AM”)EAS系统结合，并且两者都使用相同的发射电子器件并对天线线圈调谐以发射EAS和金属检测信号，则相邻的EAS发射器将会干扰金属检测接收器。即使金属检测频率不同于EAS频率，相邻的EAS发射器的边带将对金属检测接收器具有相当大的影响。金属检测频率不能够与EAS频率相差太大，因为金属检测传输幅度将会大大地减小。这是由于系统的天线被调谐为EAS传输频率。因此，所需要的是用于降低可能由相邻的EAS发射器引起的干扰影响的集成的EAS/金属检测系统。
发明内容
本发明有利地提供了一种用于降低集成的电子物品监测(“EAS”)/金属检测系统中的干扰影响的方法和系统。该系统包括可操作用于发射EAS询问信号的发射器，其中EAS询问信号建立起询问区并且被用来检测在询问区内的EAS标识器和金属物体。EAS询问信号在EAS检测周期内以第一频率发射，而在金属检测周期内以第二频率发射。该系统包括可操作用于检测接收自EAS标识器的信号的接收器，以及可操作用于检测接近集成的电子物品监测(EAS) /金属检测系统的金属物体的金属检测器模块，其中金属检测器模块包括被调谐为第一发射频率的滤波器。在本发明的一方面，本发明提供了一种集成的电子物品监测(EAS)/金属检测系统。该系统包括可操作用于发射询问信号的发射器，其中询问信号建立了询问区并且被用来检测询问区内的EAS标识器和金属物体。询问信号在EAS检测周期内以第一频率发射，而在金属检测周期内以不同于第一频率的第二频率发射。该系统还包括可操作用于检测从EAS标识器和金属检测器模块接收到的信号的接收器。金属检测器模块包括为了在金属检测期间过滤掉所接收到的基本上处于第一发射频率的信号而基本上以第一发射频率为中心的滤波器。在另一方面，本发明提供了一种用于降低集成的电子物品监测(EAS)/金属检测系统中的干扰的方法。EAS标识器询问信号以第一频率来发射，以建立询问区。金属检测信号以不同于第一频率的第二频率来发射。金属于询问区内的存在则至少部分通过基本上过滤掉接收自相邻的EAS发射器以第一频率发射的干扰信号而检测出。根据又一方面，本发明提供了在集成的电子物品监测(“EAS”)/金属检测系统中的金属检测模块。集成的EAS/金属检测系统以第一频率来发射EAS询问信号，而以不同于第一频率的第二频率来发射金属检测信号。金属检测模块具有被布置用于基本上滤掉所接 收到的第一发射频率的信号的滤波器以及可操作用于使用第二发射频率来检测是否存在金属的控制器。
通过参考下面结合附图所考虑的详细描述将会更容易地获得对本发明及其所伴随的优点和特征更为全面的理解，在附图中图I是根据本发明的原理所构造的一种具有集成的金属检测能力的示例性的声学电子物品监测(“EAS”)检测系统的框图；图2是根据本发明的原理所构造的一种示例性的集成的EAS/金属检测系统控制器的框图；图3是示出声学EAS检测系统的时序方案的时序图；图4是不出根据本发明的原理的包括金属检测窗口(window)的声学EAS检测系统的时序方案的时序图；图5是示出根据本发明的原理的包括交错的金属检测窗口和EAS专门检测窗口的混合周期的时序图；以及图6是根据本发明的原理的示例性金属检测过程的流程图。
具体实施例方式在详细地描述根据本发明的示例性实施例之前，应当指出，实施例主要在于装置构件与涉及实现用于降低集成的EAS/金属检测系统中的干扰的系统和方法的处理步骤的结合。因此，系统和方法的构件在适当的地方由常规的符号表示于附图中，仅示出与理解本发明的实施例有关的那些具体细节，以便不使本公开内容由于对获益于本文的描述的本领域技术人员而言显然的细节而变得难以理解。如同本文所使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等关系术语可以仅仅为了将一个实体或元件与另一个实体或元件区分开而使用，而不一定要求或暗示此类实体或元件之间的任意物理的或逻辑的关系或顺序。本发明的一种实施例涉及结合的EAS/金属检测系统，并且有利地提供用于降低可能由相邻的EAS发射器引起的干扰影响的方法和系统。现在参照其中相同的附图标记指示相同元件的附图，在图I中示出了根据本发明的原理构造的且位于例如设施入口处的示例性的集成的EAS/金属检测系统10的一种配置。EAS检测系统10包括在入口 14的相对两侧的一对基座12a、12b (共同称为基座12)。EAS检测系统10的一个或多个天线可以包含于基座12a和12b内，该基座12a和12b位于相隔已知距离的位置。位于基座12内的天线与用于控制EAS检测系统10的操作的控制系统16电耦接。现在参照图2，示例性的EAS控制系统可以包括控制器18 (例如，处理器或微处理器)、电源20、收发器22、存储器24 (该存储器24可以包括非易失性存储器、易失性存储器或者它们的组合)、通信接口 26和警报器28。控制器18控制着无线电通信、到存储器24的数据存储、所存储的数据到其他器件的通信以及警报器28的激活。电源20 (例如，电池或AC电源)给EAS控制系统16供应电力。警报器28可以包括用于响应于在EAS系统10的询问区内检测到EAS标识器和/或金属而提供视觉和/或听觉警报的软件和硬件。收发器22可以包括与一个或多个发射天线32电耦接的发射器30以及与一个或多个接收天线36电耦接的接收器34。作为选择，可以将单个天线或一对天线用作发射天线 32和接收天线36两者。发射器30使用发射天线32来发射射频信号，以给在EAS系统10的询问区内的EAS标识器“提供能量”。接收器34使用接收天线36来检测EAS标识器的响应信号。在一种实施例中，存储器24可以包括用于检测金属是否存在于询问区内的金属检测模块38。金属检测模块38可以用硬件和/或软件来实现，并且可以位于存储器24之内或者存储器24之外。金属检测模块38的操作将在下文更详细地描述。金属检测模块38包括用于过滤掉来自附近的EAS系统的EAS询问信号的滤波器39。滤波器39能够是陷波滤波器或任意其他等效的器件，或者可操作用于从给定信号中过滤掉特定频带的器件的组合。虽然金属检测模块38被示出为存储于存储器24内的软件模块，但是金属检测模块38同样可以使用分立的构件来实现，或者可以是硬件和软件元件的组合。例如，除了控制器18之外或者作为它的代替，金属检测模块38自身能够具有控制器或者用于执行在此所描述的滤波和金属检测功能的其他处理单元。此外，虽然滤波器39在此被描述为“陷波”滤波器，但是本发明并不仅限于此。应当想得到，具有足以隔离EAS信号频率的斜率的任意滤波器都能够使用。例如，具有足以在金属检测信号为56kHz时过滤掉58kHz的EAS询问信号的斜率的滤波器能够用于本发明中。现在参照图3，图中示出了一个EAS系统的示例性检测周期40的时序图。利用EAS标识器的特性，EAS检测系统可以在一个时间段内发送脉冲，然后在一个检测周期40内的后续时间帧“监听”响应信号。在一种实施例中，EAS检测周期40包括四个单独的时间段发射窗口 42、标签检测窗口 44、同步窗口 46和噪声窗口 48。示例性的检测周期40在90Hz的频率下的持续时间为11. I毫秒。在检测周期40的起始时，58kHz的电磁(“EM”)场的I. 6毫秒的脉冲(即，射频信号)在发射窗口 42内被发射出，以给具有与频率58kHz相同的固有谐振频率的EAS标识器“提供能量”。在发射窗口 42结束时，EAS标识器已经接收并存储了数量可观的能量；因此，实际的EAS标识器变成了在其所存储的能量逐渐耗散(一般称为“振铃(ring down)”)时在58kHz的频率下谐振的能量/信号源。所发射的EM场可以比EAS标识器的信号大几个量级。结果，接收器34在发射期间不工作。接收器34在发射器30停止传送EM能量之后开始“监听”是否存在EAS标识器信号。在标签检测窗口 44内，当背景为安静，即发射器30关闭时，能够容易地检测到EAS标识器信号。为了验证，在EM能量脉冲的发射完成之后，接收器34还在同步窗口 46和噪声窗口 48 (即，分别为3. 9毫秒和5. 5毫秒)内再次监听。到此时，在EAS标识器内的能量应当几乎完全耗散了，并且无法被检测至IJ。但是，如果信号仍然存在，则它可以指示是否存在某一(某些)未知干扰源，并且警报器28将被禁用。现在参照图4，在本发明的一种实施例中，金属检测周期50包括代替发射窗口 42的金属检测窗口 52。金属检测周期50的剩余部分与原先的检测周期40相同，即，标签检测窗口 44、同步窗口 46和噪声窗口 48。一种用于检测金属的方法基于在EM激励期间所感生的涡电流。感生涡电流耗散很快，在良导体 的情况下为数十微秒的级别。对于不良导体，该耗散较差。即使是良导体，涡电流耗散也比声学标识器的涡电流耗散短大约两个量级。EAS检测系统10在金属检测发射周期50结束之后恢复标识器检测。在这种情况下，相同的发射EM激励可以被用来检测是否存在金属和声学EAS标识器，如图4所示。虽然EAS检测信号典型以58kHz的频率来发射，但是金属检测询问信号典型以56kHz的频率来发射。图5示出了混合周期54，其中，在本例中，每三个周期的EAS专门检测周期40就存在一个金属检测周期50。应当指出，图5所示的每个EAS专门检测窗口 40中所散置的金属检测周期50的顺序和数量只是说明性的。周期的任意组合和/或顺序都在本发明的范围之内。因为EAS和金属检测系统两者都使用相同的发射电子器件，所以金属检测发射信号于其下传播的频率无法大量改变，因为金属检测系统被调谐为EAS发射频率。在图4和5所示出的本发明的实施例中，金属检测发射频率被设定为大约56kHz，该频率不同于58kHz的EAS发射频率。但是，因为周期40的EAS发射和接收部分处于58kHz的频率下，而金属检测发射处于56kHz的频率下，所以存在这样的可能相邻的EAS检测系统将会干扰混合的EAS/金属检测系统的金属检测部分的金属检测发射。为了抵消可能由具有以与由集成的EAS/金属检测系统10发射的信号相同的频率(BP, 58kHz)发射EAS询问信号的EAS发射器的相邻的EAS系统引起的干扰影响，金属检测模块包括基本上以EAS发射频率(在本例中为58kHz)为中心的陷波滤波器39。这将会对可能由于相邻的EAS发射器以58kHz的频率发射而出现的干扰进行“陷波”或滤波。在一种实施例中，陷波滤波器39具有大约lkHz-1. 5kHz的带宽，对应于3dB的衰减。图6是示出由结合了本发明的原理的金属检测模块38执行的示例性过程的流程图。该方法基于检测在EM激励期间所感生的涡电流。本发明的一种实施例仅将一个基座用于发射EM能量，而另一个基座用作金属检测的接收天线36。金属检测模块38在没有金属存在于询问区内的情况下通过经由发射天线32发射EM能量脉冲并且测量在接收天线36感生的电压来确定在接收天线36上产生的基准电压(V,)。在金属检测周期50的发射窗口52内，在不存在金属的情况下于接收天线36的传感线圈上产生的感生电压(VJ由于发射的EM场而相当大。一旦金属检测模块38确定了背景电压V,，系统10就进入金属检测周期50 (步骤S102)。在金属检测周期50内，EM能量的脉冲通过发射天线32来发射(步骤S104)，并且在接收天线处接收(步骤S106)。所接收到的EM能量可能含有来自周围EAS发射器的干扰。因而，金属检测模块38通过使用基本上以周围EAS发射器的频率(例如，典型为58kHz)为中心的陷波滤波器39来过滤掉这种干扰(步骤S108)。 一般地，如果金属存在于询问区内，则所收到的信号强度由于涡电流效应而显著小于在发射EM场期间感生的直接感生电压。然后确定金属是否存在于询问区内(步骤S110)。在一种实施例中，如果金属存在，所感生的电压被降低至值Vm。因存在金属所致的净有效接收电压(Vs)被计算为Vr-Vm，该电压Vs是Vr的一小部分(百分之几)。如果检测到金属，则金属检测模块触发警报(步骤S112)。该警报可以是听觉的、视觉的或触觉的警报，或者可以通知保安人员或其他授权人员通过EAS检测系统10检测到金属被携带着。系统10然后在重复金属检测周期50 (步骤S102)之前进入EAS声学检测周期40，重复预定的次数(步骤S114)。如上所述，感生涡电流耗散得很快，例如，在良导体的情况下为数十微秒的级别。结果，与仅用于EAS标识器的检测周期40内的检测相比，可以减少在金属检测周期50内的检测，其中两个基座可以同时发射。在这种情况下，相同的发射EM激励可以被用来检测是否存在金属和声学EAS标识器。一旦金属检测周期50完成了，则 两个基座都可以用于检测声学EAS标识器。因而，本发明提供了一种能够过滤掉来自相邻的EAS发射器的潜在干扰信号的集成的EAS/金属检测系统10，其中所述相邻的EAS发射器正以与由集成的EAS/金属检测系统10发射的EAS询问信号基本上相同的频率发射它们的询问信号。通过将陷波滤波器39包含于被调谐为与相邻EAS发射器相同的频率的金属检测模块38内，可以去除无关信号，从而允许金属检测模块38更精确地检测出在询问区内是否存在金属物体，而不会在询问区内没有金属物体时错误地触发金属检测警报。本发明能够以硬件、软件或者硬件和软件的结合来实现。任何类型的计算系统或者适用于实施本文所描述的方法的其他装置都适用于执行本文所描述的功能。硬件和软件的典型结合能够是具有一个或多个处理元件以及存储于存储介质上的计算机程序的专用的或通用的计算机系统，该计算机程序在被装载并执行时控制着计算机系统，使得它实施本文所描述的方法。本发明还能够嵌入于计算机程序产品内，该计算机程序产品包括允许实现本文所描述的方法的全部特征，并且在被装载到计算系统内时能够实施这些方法。存储介质指的是任意易失性的或非易失性的存储器件。计算机程序或应用在本发明的背景下指的是以任意语言、代码或符号进行的一组指令的任意表示，该组指令用于促使系统具有信息处理能力，以直接地或者在下列操作中的一项或两项之后执行特定的功能a)转换成另一种语言、代码或符号；b)以不同的材料形式再现。此外，除非以上另有说明，否则应当指出，所有附图并非都按比例绘制。值得注意地，在不脱离本发明的精神或本质属性的情况下，本发明能够以其他具体形式来实现，并且因此，在指出本发明的范围时，应当参考下面的权利要求书，而不是前面的说明书。
权利要求
1.一种集成的电子物品监测(“EAS”)/金属检测系统，包括 可操作用于发射询问信号的发射器，所述询问信号建立询问区并且被用来检测在所述询问区内的EAS标识器和金属物体，所述询问信号在EAS检测周期内以第一频率来发射而在金属检测周期内以不同于所述第一频率的第二频率来发射； 可操作用于检测接收自EAS标识器的信号的接收器；以及 可操作用于检测接近所述集成的电子物品监测/金属检测系统的金属物体的金属检测器模块，所述金属检测器模块包括基本上以所述第一发射频率为中心的滤波器以在金属检测期间过滤掉所收到的基本上处于所述第一发射频率的信号。
2.根据权利要求I所述的系统，其中所述滤波器是陷波滤波器。
3.根据权利要求I所述的系统，其中所述滤波器具有在基本上IkHz与基本上I.5kHz之间的带宽。
4.根据权利要求I所述的系统，其中所述金属检测器模块可操作用于在所述金属检测周期内基于所接收到的EAS标识器信号的扰动来检测接近所述集成的电子物品监测/金属检测系统的金属物体，所述金属检测周期周期性地散布有至少一个EAS检测周期。
5.根据权利要求4所述的系统，还包括与所述发射器、所述接收器及所述金属检测器模块电连接的控制器，所述控制器可操作用于在所述至少一个EAS检测周期期间检测所述EAS标识器信号。
6.根据权利要求I所述的系统，其中所述金属检测周期包括金属检测窗口，所述发射器和所述接收器都在此期间工作。
7.根据权利要求4所述的系统，其中所述至少一个EAS检测周期包括 发射窗口，所述发射器在此期间工作而所述接收器在此期间不工作；以及 接收窗口，所述接收器在此期间工作而所述发射器在此期间不工作。
8.根据权利要求I所述的系统，其中所述金属检测器模块通过以下操作来检测金属物体 在所述金属物体没有接近所述集成的电子物品监测/金属检测系统时确定所收到的EAS标识器信号的第一电压； 将所收到的EAS标识器信号的第二电压与所述第一电压进行比较；以及 响应于确定所述第二电压小于所述第一电压，确定金属物体存在。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第二电压比所述第一电压小至少预定的阈值。
10.根据权利要求I所述的系统，还包括警报器，其中响应于检测到金属物体存在于所述询问区内，所述金属检测器模块还可操作用于触发所述警报器。
11.根据权利要求I所述的系统，其中所述第一频率为基本上58kHz，并且所述第二频率为基本上56kHz。
12.根据权利要求I所述的系统，其中所述发射器被容纳于第一基座中，而所述接收器被容纳于第二基座中。
13.一种用于降低集成的电子物品监测(“EAS”)/金属检测系统中的干扰影响的方法，包括 以第一频率来发射EAS标识器询问信号以建立询问区；以不同于所述第一频率的第二频率来发射金属检测信号；以及 至少部分地通过基本上过滤掉接收自相邻的EAS发射器的以所述第一频率发射的干扰信号来检测在所述询问区内金属的存在。
14.根据权利要求13所述的方法，其中过滤掉由相邻的EAS发射器以所述第一频率发射的干扰信号通过具有在基本上IkHz和基本上I. 5kHz之间的带宽的滤波器来执行。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一频率为基本上58kHz，而所述第二频率为基本上56kHz。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括在所述金属检测周期期间基于所接收到的EAS标识器信号的扰动来检测在所述询问区内的金属物体，所述金属检测周期周期性地散布有至少一个EAS检测周期。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述金属检测周期包括金属检测窗口，发射器和接收器都在此期间工作。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一个EAS检测周期包括 发射窗口，发射器在此期间工作而接收器在此期间不工作；以及 接收窗口，所述接收器在此期间工作而所述发射器在此期间不工作。
19.根据权利要求16所述的方法，其中检测金属物体包括 在所述金属物体没有接近所述集成的电子物品监测/金属检测系统时确定所收到的EAS标识器信号的第一电压； 将所收到的EAS标识器信号的第二电压与所述第一电压进行比较；以及 响应于确定所述第二电压小于所述第一电压，确定金属物体存在。
20.一种集成的电子物品监测(“EAS”)/金属检测系统中的金属检测模块，所述集成的EAS/金属检测系统以第一频率来发射EAS询问信号，而以不同于所述第一频率的第二频率来发射金属检测信号，所述金属检测模块包括 被布置用于基本上过滤掉所接收到的所述第一发射频率的信号的滤波器；以及 可操作用于使用所述第二发射频率来检测金属的存在的控制器。
全文摘要
一种集成的电子物品监测(“EAS”)/金属检测系统。该系统包括可操作用于发射EAS询问信号的发射器，其中EAS询问信号建立起询问区并且被用来检测在询问区内的EAS标识器和金属物体。EAS询问信号在EAS检测周期内以第一频率发射，而在金属检测周期内以第二频率发射。该系统包括可操作用于检测接收自EAS标识器的信号的接收器，以及可操作用于检测接近集成的EAS/金属检测系统的金属物体的金属检测器模块，其中金属检测器模块包括被调谐用于基本上过滤掉第一发射频率的滤波器。
文档编号G01V3/10GK102859560SQ201180019458
公开日2013年1月2日 申请日期2011年2月1日 优先权日2010年3月3日
发明者M·A·索图, E·L·丁赫, A·S·博格曼 申请人:传感电子有限责任公司