使用全球定位卫星信号的电子物品监视系统的同步的制作方法

专利名称：使用全球定位卫星信号的电子物品监视系统的同步的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子物品监视("EAS")系统，并且更具体地涉及多 个EAS系统的同步。
背景技术：
电子物品监视("EAS")系统是允许在一个给定的检测区域内对 一个标记或标签进行检测的检测系统。EAS系统具有多种用途，但最 常见的是用作保安系统，以阻止从商店行窃或从办公楼搬走财物。EAS 系统有多种不同的形式并且利用多种不同的技术。
一个典型的EAS系统包括一个电子检测EAS单元、多个标记和 /或标签、以及一个拆卸器或解除启动器。该检测单元包括多个发送器 和接收器天线并且用于检测处于该检测单元范围内的任何有源标记或 标签。这些检测单元的天线部分可以被如拴固到作为基座的地板上、 被埋在地板下、被安装到墙上或者悬挂在天花板上。这些检测单元通 常被置于交通流量大的区域，如商店或办公楼的入口和出口处。这些 解除启动器发送用于检测标签和/或将其解除启动的信号。
这些标记和/或标签具有特殊的特征并且被专门设计为被附着到 或被嵌入有待保护的商品或其他物体内。当一个有源标记通过检测单 元时，报警器发出声音， 一个灯被启动和/或其他的一些适当的控制装 置被设置为运行状态，该运行状态指示该标记从由该检测单元所覆盖 的被禁止的检测区域的移除。
大多数EAS系统使用相同的基本原理运行。该检测单元包括一 个或多个发送器和接收器。该发送器以穿过该检测区域的受限频率发 送一个信号。例如，在一个零售商店，将该发送器和接收器置于收银 通道或出口的相对的两侧通常形成该检测区域。当一个标记进入该区域时，该标记产生对由该发送器发送的信号的扰动。例如，该标记可 通过使用一个简单的半导体结、由一个电感器和电容器构成的一个调 谐电路、多个软磁条或导线或者振动共振器組来改变由该发送器发送 的信号。该标记还可以通过在该发送器终止该信号传输之后将该信号 重复一段时间来改变该信号。由该标记引起的扰动随后被该接收器通 过接收具有所期望的频率的一个信号、接收在预期的时刻的信号或者 接收这两种信号来检出。作为上述基本设计的一种替代形式，这些接 收器和发送器单元(包括他们各自的天线)能够被安装在一个单一的 壳体内。
从设计角度来看，EAS系统的一个关键的考虑因素是确保在相互 之间的范围内的所有发送器和接收器之间有适当的同步。例如，在多 个系统中，发送器窗口 (在该发送器窗口时间期间，该发送器发送一 个标记激励信号)不与接收器窗口重叠(在该接收器窗口期间，该接 收器试图检测一个标记响应信号)是非常重要的。在这些系统中，这 两个窗口之间的任何重叠会导致系统性能的下降。这两个窗口有时被 一个关断状态分隔，在此状态中，该接收器和该发送器均不活动。类 似地，如果这些解除启动器的传输并未与其他发送器和接收器的运行 同步，则它们的运行能够降低系统的性能。
某些常规的EAS系统依靠一个本地电源线电流或电压零交叉来 将该送器窗口和接收器窗口同步。若附近无其他EAS系统，那么这些 发送和接收窗口相对于该电源线零交叉的实际位置不是很重要。另一 方面，当多于一个这样的系统进行安装的距离允许一个系统的接收器 接收另 一个系统的一个发送器信号时，所有系统中的发送和接收窗口 的相对瞬时位置变得非常重要。例如，这种情况可能发生于存在要求 分离的EAS系统的多个出口时。如果用于所有EAS系统的电源线零 交叉在相同的时刻发生，那么所有EAS系统的发送和接收窗口将相对 于彼此之间是同步的。在这种情况下，所有的窗口被完全对齐，并且 实际上没有可能使一个系统的发送器脉冲会在另 一个系统的接收器内 被看到。然而，更常见的是，不同的EAS系统被连接到不同的电源线输出上，且每一个输出具有一个独特的电源线相移，该相移与该电源 线上的负载的类型相关。这种相移可以随着时间而变化并且使不同的
EAS系统的发送和接收窗口重叠，从而导致性能的降低或错误报警。 由于本地AC电源线信号(因为线上变化负载影响相移)容易不 准确，并且由于一些系统可由发电机运行或者被接线为偏离相位180 度，所以使用多个控制器之间的专用无线同步或有线同步的现有技术 的EAS系统并未以合理的成本解决这种干扰问题。目前的有线同步系 统在中距离至长距离中依然不实际。目前的有线同步系统具有高的单 位接收器成本并且要求专用的发送器，并且在很多时候要求安装专用 的转发器。
因此，对于提供在多个EAS控制器之间的低成本、高性能的无 线同步的系统和技术存在一种需要。

发明内容
本发明有利地提供了用于将多个电子物品监视("EAS")单元的 运行同步一种方法和系统。该方法和系统可以进一步包括一个次级同 步主机，该主机可以配置成使用如多个无线信号来传输该主同步信号。
根据一个方面，本发明提供一种用于将多个EAS单元的运行同 步的方法。对一个全球定位卫星参考信号进行接收。使用该全球定位 卫星参考信号来生成一个主同步信号。该同步主机信号被发送到多个 EAS系统。该方法可以进一步包括使用一个次级同步主机以便转发该 主同步信号。
根据另一个方面，本发明提供了用于使多个EAS单元的运行同 步的一个系统，该系统包括一个同步主机、用于生成一个主同步信号 的一个主机锁相环以及用于发送该主同步信号的一个主机无线电发送 器，该同步主机具有用于接收一个全球定位卫星参考信号的全球定位 卫星接收器。用于使多个EAS单元的运行同步的系统还可以包括多个 同步接收器，这些同步接收器可以配置为用于从该同步主机接收该主 同步信号。
7根据又一个方面，本发明提供一个EAS系统，该系统具有一个 同步接收器以及与该同步接收器通信的一个EAS单元。该同步接收器 接收对应于一个全球定位卫星参考信号的一个同步信号并且基于所接 收到的同步信号生成一个CPU时钟信号。该EAS单元被安排成通过 发送多个询问信号来询问一个EAS标记。该EAS单元接收该CPU时 钟信号并且使这些询问信号同步到该CPU时钟上。


结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的这些附图示出 了本发明的多个实施方案，并且与说明一起用于对本发明的原理进行 解释。此处示出的这些实施方案目前是优选的，然而，应理解本发明 并不限于所示出的精确安排和方式，在附图中
图l是根据本发明的原理构造的一个系统的框图； 图2是根据本发明构造的一个EAS系统的详细框图； 图3A是来自GPS卫星的一个同步信号的时序图； 图3B是来自一个无线主机发送器的一个同步信号的时序图； 图3C是来自 一个EAS单元的一个询问信号的时序图； 图3D是来自一个无线次级主机发送器的一个同步信号的时序 图；以及
图3E是来自锁到该无线次级主机的一个EAS单元的一个询问信 号的时序图。
具体实施例方式
现在参看附图，其中类似的附图标记表示类似的元件，图l示出 了根据本发明的原理构造的一个示例性系统的示图并且该系统总体上 用"100"表示。系统100包括根据在以下进一步讨论的本发明的教授内 容构造的一个无线同步主机102和多个电子物品监视("EAS")单元 104、 106、 108、 110、 112、 114和116。 EAS单元104、 106、 108、 110、 112、 114和116各自被布置在各种安装区域如零售商店、库存仓库、提供安保的建筑物或类似的区域内的一个适当的位置上。EAS 单元104、 106、 108、 110、 112、 114和116各自与无线同步系统102 通信。应注意，虽然图1示出了七个EAS单元，但这个数量仅仅是示 例性的，应当理解，更少或更多的单元可以根据本发明的原理进行同 步。
无线通信主机102包括用于从一个全球定位卫星("GPS")射频 ("RF")信号生成一个无线同步信号的电路，以便直接地或者通过一 个次级同步主机模块118传输到该多个EAS单元104、 106、 108、 110、 112、 114和116。无线同步主机102包括一个GPS天线120、 一个锁 相环("PLL")模块122、 一个主机RF发送器124以及一个无线天线 126。 GPS天线120从一个GPS卫星接收一个1 Hz RF参考信号128， 该信号被传递到PLL模块122以用于同步。应注意，虽然图l并未示 出联接到同步主机102的一个EAS单元，^旦应理解一个或多个EAS 单元可以被联接到主机102并且由该主机支持。仅为了易于理解，图 1中并未示出多个EAS单元被联接到主机102。
一般而言， 一个锁相环("PLL")是将生成的信号的相位与一个 参考信号的相位进行同步的一种反馈控制电路。 一个PLL的功能是将 该系统内的一个所希望的频率锁定到一个准确的参考频率上。在系统 100内，主机PLL 122被同步到GPS参考信号128并且生成一个60 Hz 的同步信号130，该同步信号通过主机RF发送器124被发送到接收 器132、 134、 136和138。无线同步主机102能够通过各种通信连接 协议来发送60 Hz的同步信号130,这些通信连接协议包括如ZigBee， 它是用于一套高级别的通信协议的一个规范的名称，这些协议使用小 的并且功率低的数字无线电信号，它们是基于用于无线个人区域网络 ("WPAN")的IEEE 802.15.4标准。在接收到主机PLL 122同步信 号130之后，这些接收器132、 134、 136和138 4皮锁相到主机PLL 122 并且向这些EAS单元104、 106、 108、 110、 112、 114和116提供一 个60 Hz的同步信号130。因此，这个系统可以用于穿过4艮广阔的地 理区域设置这些EAS单元的突发电平同步，无论电网频率、相移或相位质量如何。
同步信号恢复PLL 140、 142、 144和146 (在本文中统称为"信 号恢复PLL")允许由该同步主机发送的60 Hz的同步信号的恢复。 在本实施方案中，所示出的如接收器132的多个接收器以及它们的相 应的PLL,例如PLL140，与EAS单元104分隔开；然而，该接收器 和PLL也可以与EAS单元104整合在一起。通过在每一个EAS接收 器处提供一个PLL，系统100允许与EAS同步信号发送器124的载 波电平同步。这就有利地允许分离的多个系统在覆盖一个或多个询问 区域时一起起作用，而不产生大的干扰或者不生成噪声。
该系统IOO还可以包括一个无线次级同步主机118，该主机是能 够检测到由同步主机102发送的信号的一个指定的接收器并且被配置 为将多个同步信号发送到其他EAS单元，例如到不能够检测来自同步 主机102的信号的EAS 114和116,因为它们可能被屏蔽或仅仅距离 同步主机102太远。次级同步主机118包括用于锁相到由同步主机102 发送的60 Hz的信号的硬件并且从同步主机102将60 Hz的同步信号 130传送或者转发到多个EAS单元(它们不能够从该同步主机接收该 同步信号)，该传送或者转发带有一个延迟，例如，1/90 Hz或1/180 Hz 或1/90Hz的其他倍数。
图2是根据本发明构造的一个系统200的详细框图。系统200包 括同步接收器模块202、 EAS单元104以及一个可任选的替代同步输 入/输出接口 206。在此实施方案中，EAS单元104包括多个天线208、 一个发送/接收模拟前端210、 一个系统控制核212以及多个通信端口 214。这些天线208被联接到发送/接收模拟前端210并且提供发送该 突发或激励脉冲并接收一个受激标记或标签的一个特征响应。系统控 制核212控制这些发送和接收窗口的时序，而且还从同步接收器模块 202接收一个CPU时钟信号，该同步接收器模块提供一个或多个EAS 单元104的发送和接收窗口的同步。CPU时钟和这些控制1/F信号能 够受到一个可任选的替代同步输入/输出接口 206的促进或者直接由 EAS单元104以及同步接收器模块202进行交换。另外，同步接收器模块202与EAS单元104之间的CPU时钟和多个控制I/F信号之间的交换可以通过一个有线或无线通信连接来进行。可替代地，正如前面就图1中的系统100所进行的描述那样，同步接收器模块202的多个功能可以与EAS单元104结合，该同步接收器模块包括该接收器132和PLL 140。应该注意的是，如图2所示的系统200是一个示例性系统100,该系统在本发明的一个典型的EAS询问系统中使用，并且在此披露的本发明不限于系统200的一种具体设计或类型。
图3A至3E是示出了在运行过程中的图1的系统100的多个同步和突发信号的时序图。图3 A示出了由无线同步主机102从一个全球定位卫星系统接收的1 Hz的RF参考信号。图3B示出了由无线同步主机102生成、发送并且被多个EAS单元104、 106、 108、 110、112、 114和116通过多个接收器装置132、 134、 136和138 4吏用一种通信连接协议接收的一个60Hz同步信号，该通信连接协议采用基'于用于无线个人区域网("WPAN")的IEEE 802.15.4标准的小的并且功率低的数字无线电信号。图3C示出了无线接收器装置132、 134、136和138被锁相到无线同步主机102并且将一个60 Hz的同步信号提供给这些EAS单元104、 106、 108、 110、 112、 114和116,其中这些EAS单元104、 106、 108、 110、 112、 114和116用于使该询问突发信号同步在90 Hz的频率上。
图3D示出了一个指定的接收器模块(识别为无线次级同步主机模块118)的使用，该模块与无线同步主机102通信并且被配置为将被锁相到无线同步主机102的一个同步信号发送到其他各种无线接收器模块，这些无线接收器模块不能"听到"无线同步主机102。虽然在无线次级同步主机模块118将由无线同步主机102生成的同步信号130发送到范围之外的多个EAS单元之前略有延迟，例如，1/90 Hz或1/180 Hz的延迟，但范围之外的这些EAS单元被锁相到无线次级同步主机118并且能够在与可从无线同步主机102接收信号的多个EAS单元同时发送它们各自的询问突发信号，并因此而减少这些不同的EAS单元之间的干扰和噪声的生成。
从该系统内的多个解除启动器(未示出)的传输能够以与上述方
式相同的方式与各种EAS单元进行同步，以使系统性能不降低。应理解，在该系统内的一个EAS单元可以实施的任何位置上均可实施并联接这些解除启动器。换言之，出于本发明的目的，在这些附图中示出的多个EAS单元可以是解除启动器。注意，虽然引用一个60Hz的系统对本发明进行描述，但应理解，可以使用另一个基本频率来实施本发明，例如50Hz。
本发明有利地提供并定义了 一种综合性系统和方法，这种系统和方法用于使用 一个远程参考源(如一个GPS参考信号)来实现覆盖多个EAS单元的发送和接收信号的无线同步。本发明进一步有利地提供并限定一种综合系统和方法，这种系统和方法用于使用具有多个PLL的多个同步接收器模块来实现覆盖多个EAS单元的发送和接收信号的无线同步。而且，带有多个接收器装置的多个PLL的使用在一个间断的GPS参考信号128的情况下提供连续的系统运行。
应注意，在此构想了可将本发明(并且具体地是本发明的多个通信部件和方面)用于在该同步信号传输的多个空闲期的工程中在这些EAS单元之间提供数据通信。
本发明可以在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。任何类型的计算系统，或其他被适配用于实施此处所描述的方法的装置适合于执行此处所描述的这些功能。
硬件和软件的一个典型组合可以是一个专用的或通用的计算机系统，该计算机系统具有一个或多个处理元件和存储在一个存储介质上的一个计算机程序，当被加载并执行时，该计算机程序控制该计算机系统，以使其执行此处所描述的这些方法。本发明还可以被嵌入一个计算机程序产品中，该程序产品包括使在此所所述方法的能够实现的所有特征，并且当被加载到一个计算系统中时，该程序产品能够执行这些方法。存储介质指任何易失性或非易失性存储装置。
本文背景中的计算机程序或应用程序是指一个特定功能的一组指令的任何语言、代码或符号的任何表达方式，它们旨在使具有信息处理能力的系统直接地或者在下列两个步骤之中的任一个或两者之后
执行一个特定功能a)转换成另一种语言、代码或符号；b)以一种不同材料形式的复制。此外，除非以上有相反的说明，应注意所有附图均不是按比例绘制的。有意义的是，本发明可以在不偏离其精神或实质属性的前提下被通过其他特定形式体现，因此，在指明本发明的范围时，应当引用下面的权利要求书，而不是前面的说明书。
本领域中熟练的技术人员将会认识到，本发明不限于上面具体示出和描述的内容。此外，除非前面进行了相反的描述，应注意所有的附图均不是按比例绘制的。可在并不偏离本发明的范围和精神的前提下，根据上述传授的内容进行各种修改和变化，本发明的范围和精神仅由以下的权利要求限制。
权利要求
1. 用于使多个电子物品监视(“EAS”)单元的运行同步的一种方法，该方法包括接收一个全球定位卫星参考信号；用该全球定位卫星参考信号生成一个主同步信号；并且将该主同步信号发送到多个EAS单元。
2. 如权利要求1所述的方法，进一步包括在一个同步接收器处接 收该主同步信号。
3. 如权利要求2所述的方法，进一步包括基于该主同步信号生成 一个中央处理单元时钟信号并且将该中央处理单元时钟信号发送到一 个EAS控制器。
4. 如权利要求3所述的方法，其中该中央处理单元时钟信号是无 线传输的。
5. 如权利要求1所述的方法，进一步包括使用一个无线次级同步 主机以便对该主同步信号进行转发。
6. 如权利要求5所述的方法，进一步包括将该主同步信号的转发 延迟一个延迟周期。
7. 如权利要求6所述的方法，其中该延迟周期是1/卯Hz的数倍。
8. —种用于使多个EAS单元的运行同步的系统，该系统包括一 个同步主机，该同步主机包括接收一个全球定位卫星参考信号的一 个全球定位卫星接收器；生成一个主同步信号的一个主机锁相环；以 及发送该主同步信号的一个主无线电发送器。
9. 如权利要求8所述的系统，进一步包括多个同步接收器，这些 同步接收器中的至少一个从该同步主机接收该主同步信号。
10. 如权利要求9所述的系统，其中该多个同步接收器中的至少 一个包括一个同步锁相环以便从该主同步信号生成一个中央处理单元 时钟信号，该多个同步接收器中的该至少 一个将该中央处理单元时钟 信号发送到一个EAS控制器。
11. 如权利要求9所述的系统，其中该多个同步接收器中的至少 一个将该同步主机信号发送到该多个EAS单元中的至少一个的一个 EAS控制器。
12. 如权利要求11所述的系统，其中该多个同步接收器中的至少 一个使用一个无线通信连接将该同步主机信号发送到该多个EAS单 元中的至少一个的一个EAS控制器。
13. 如权利要求11所述的系统，其中该多个同步接收器中的该至 少一个使用 一个有线通信连接将该同步主机信号发送到该多个EAS 单元中的至少一个的一个EAS控制器。
14. 如权利要求8所述的系统，进一步包括一个次级同步主机， 该次级同步主机将该主同步信号转发到至少一个另外的同步接收器。
15. 如权利要求14所述的系统，其中该次级同步主机包括用于同 步到该主同步信号上的一个次级主机锁相环。
16. 如权利要求15所述的系统，其中该次级同步主机将该主同步 信号发送到在该同步主机的通信范围之外的至少一个另外的同步接收器。
17. —种EAS系统，该EAS系统包括周步接收器模块，该同步接收器接收对应于一个全球定位卫星参 考信号的一个同步信号并且基于所接收的同步信号生成一个CPU时 钟信号；以及与该同步接收器模块通信的一个EAS单元，该EAS单元被安排 为通过发送多个询问信号来询问一个EAS标记，该EAS单元接收该 CPU时钟信号并且将这些询问信号同步到该CPU时钟。
18. 如权利要求17所述的系统，其中该同步接收器模块进一步包 括一个信号恢复锁相环，该信号恢复锁相环被用于生成该CPU时钟信 号。
19. 如权利要求17所述的系统，其中该EAS系统是一个次级主机， 其中该次级主机将该同步信号转发到多个另外的EAS系统。
20. 如权利要求19所述的系统，其中该次级主机将该同步信号转 发到另外的多个EAS系统。
21. 如权利要求20所述的系统，其中该次级主机将该同步信号的 转发延迟一个延迟周期。
全文摘要
用于使多个电子物品监视(“EAS”)单元的运行同步的一种方法和系统，该方法包括接收一个全球定位卫星参考信号、使用该全球定位卫星参考信号生成一个同步主机信号以及将该主同步信号发送到该多个EAS单元。该方法和系统可以进一步包括一个次级同步主机，该次级同步主机可配置为对该主同步信号进行转发。
文档编号G08B13/24GK101536052SQ200780041488
公开日2009年9月16日 申请日期2007年11月7日 优先权日2006年11月7日
发明者G·阿吉莱, 托马斯·J·弗雷德里克, 杰弗里·T.·奥克斯 申请人:传感电子公司