声磁电子商品防盗系统及其检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种声磁电子商品防盗系统，包括CPU处理器，CPU处理器分别与接收电路模块、发射电路模块、模式选择电路模块、同步电路、声光报警模块、FLASH存储单元和电源；检测方法为：初始化进入系统主循环，进行数据采样，对采样数据运算后与标准标签信号特征进行比对，判断相似性是否满足报警条件进行报警。本发明声磁电子商品防盗系统，将多种数字信号处理算法有效的组合，使检测快速有效，还包含了整个系统的时序控制程序，保证系统各功能模块协同有序的工作，解决了现有电子商品防盗系统检测率低、会发生误报现象的问题，检测距离远，检测率高，误报率低。
【专利说明】声磁电子商品防盗系统及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子商品防盗【技术领域】，本发明涉及一种声磁电子商品防盗系统，本发明还涉及该系统的检测方法。
【背景技术】
[0002]电子商品防盗系统(Electronic Article Surveillance, EAS)广泛应用于大型超市、购物商场以及一些高档商铺等消费场所。该系统的出现将一改传统的人盯人等方式，以高科技手段赋予商品一种自卫能力，使安全措施落实到每一件商品上，能有效地防止商品等失窃，为商家提闻经济效益。
[0003]一套完整的电子商品防盗系统由三部分组成:①检测器(Sensor)、②解码器(Deactivator)、③电子标签(Electronic Label and Tag)。而检测器即检测装置尤为重要，其中，检测器又可按原理细分为射频检测器、电磁检测器、声磁检测器。传统的EAS系统，其检测装置以无线射频，电磁式居多，其工作功耗大，检测率较低，且会发生误报现象。无线射频检测装置的综合报警率为60%—80%，电磁式检测装置报警率为90%左右，而声磁式报警装置综合报警率达95%以上，且抗干扰能力强，误报警率低，将成为EAS系统的发展趋势。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种声磁电子商品防盗系统，解决了现有电子商品防盗系统检测率低、会发生误报现象的问题。
[0005]本发明的另一个目的是提供该该系统的检测方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是:声磁电子商品防盗系统，包括CPU处理器，CPU处理器分别与接收电路模块、发射电路模块、模式选择电路模块、同步电路、声光报警模块、FLASH存储单元和电源连接。
[0007]本发明的特点还在于，
[0008]CPU 处理器型号为 ARM Cortex_M3。
[0009]接收电路模块与CPU处理器的ADC输入接口相连，发射电路模块与CPU处理器PWM输出接口相连，声光报警模块、模式选择电路模块以及同步电路与CPU处理器的I/O 口连接；FLASH存储单元连接至CPU处理器的SSI接口。
[0010]接收电路模块采用差分式多级放大电路对天线接收信号进行放大滤波，包括依次连接的接收天线、跟随器a、电压放大级、跟随器b和ADC驱动级放大电路、ADC驱动级放大电路与CPU处理器的ADC采样端连接；其中ADC驱动级放大电路同时充当滤波器，采用无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器。
[0011]发射电路模块采用直流逆变方式产生大功率58KHz交流信号至发射天线在空间发射交变磁场，包括依次与CPU处理器连接的反相器、逆变电路和发射天线。
[0012]本发明所采用的另一技术方案是:声磁电子商品防盗系统的检测方法，该方法基于声磁电子商品防盗系统，包括以下步骤:
[0013]步骤1:启动声磁电子商品防盗系统，硬件初始化，对系统所需要的功能进行配置；
[0014]步骤2:CPU处理器控制发射使能，通过输出SPWM波形使发射电路模块的发射天线向空间发射58KHz交变磁场，发射时间为Tl ；
[0015]步骤3:待发射Tl时间后关闭发射，延时Λ Tl后打开接收电路模块的接收天线使能控制，来侦测空间内的各类信号，信号经放大、滤波后进入CPU处理器的ADC采样端；
[0016]步骤4:启动CPU处理器的ADC对信号进行采样，并保存两组数据至FLASH存储单元中，其中一组数据不作处理直接保存；另一组将连续若干周期采样值做叠加处理保存，每一次采样的一组值可以理解为一帧数据，完成采样；
[0017]步骤5:对步骤4直接保存的数据进行信号互相关运算及快速傅里叶变换:
[0018]
【权利要求】
1.声磁电子商品防盗系统，其特征在于，包括CPU处理器(1)，所述CPU处理器(I)分别与接收电路模块(2)、发射电路模块(3)、模式选择电路模块(4)、同步电路(5)、声光报警模块(6)、FLASH存储单元(7)和电源(8)连接。
2.如权利要求1所述的声磁电子商品防盗系统，其特征在于，所述CPU处理器(I)型号为 ARM Cortex-M3o
3.如权利要求1所述的声磁电子商品防盗系统，其特征在于，所述接收电路模块(2)与CPU处理器⑴的ADC输入接口相连，发射电路模块(3)与CPU处理器⑴PWM输出接口相连，声光报警模块(6)、模式选择电路模块⑷以及同步电路(5)与CPU处理器⑴的I/O口连接；FLASH存储单元(7)连接至CPU处理器(I)的SSI接口。
4.如权利要求1所述的声磁电子商品防盗系统，其特征在于，所述接收电路模块(2)采用差分式多级放大电路对天线接收信号进行放大滤波，包括依次连接的接收天线(21)、跟随器a(22)、电压放大级(23)、跟随器b(24)和ADC驱动级放大电路(25)、所述ADC驱动级放大电路(25)与CPU处理器(I)的ADC采样端连接；其中ADC驱动级放大电路(25)同时充当滤波器，采用无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器。
5.如权利要求1所述的声磁电子商品防盗系统，其特征在于，所述发射电路模块(3)采用直流逆变方式产生大功率58KHz交流信号至发射天线在空间发射交变磁场，包括依次与(PU处理器(I)连接的反相器(31)、逆变电路(32)和发射天线(33)。
6.声磁电子商品防盗系统的检测方 法，其特征在于，该方法基于声磁电子商品防盗系统，包括以下步骤: 步骤1:启动声磁电子商品防盗系统，硬件初始化，对系统所需要的功能进行配置； 步骤2:CPU处理器(I)控制发射使能，通过输出SPWM波形使发射电路模块(3)的发射天线向空间发射58KHz交变磁场,发射时间为Tl ； 步骤3:待发射Tl时间后关闭发射，延时Λ Tl后打开接收电路模块(2)的接收天线使能控制，来侦测空间内的各类信号，信号经放大、滤波后进入CPU处理器(I)的ADC采样端； 步骤4:启动CPU处理器(I)的ADC对信号进行采样，并保存两组数据至FLASH存储单元(7)中，其中一组数据不作处理直接保存；另一组将连续若干周期采样值做叠加处理保存，每一次米样的一组值可以理解为一帧数据，完成米样； 步骤5:对所述步骤4直接保存的数据进行信号互相关运算及快速傅里叶变换:
式中，R(η)表示信号互相关函数，N表示采样点数，m表示采样点索引，A(m).B (m+n)表不信号A与信号B, F(k)为离散傅立叶变换函数,η表不米样点索引偏移量,X(n)表不米样点，WN=eJ^ ; 对经叠加处理的信号波形包络提取，求取包络峰值，在得到包络峰值的基础上利用最小二乘法求取其斜率，并进行波峰值方差运算:
式中，Y表不包络峰值，x[i]表不信号米样值，AX[i]表不米样信号值变化率，K表不信号斜率，Ycnt表示包络波峰数，X即X[i]的简略表达形式，Xavot表示采样值均值，D表示波峰值方差；
Ycnt 为满足公式
的个数； 计算信号互相关满足次数Rent及频谱能量FMag:
设P为满足表达式
Rn的个数，当P > 10认为
满足一次互相关条件，Rcnt为满足P的次数； 式中，1--表示中间变量，R[i]为信号互相关函数R(n)的计算值，RMf[i]表示互相关参照值，△ (R[i]_RMf[i])为互相关差值变化率；
设幅频能量谱
则 58KHz 频谱能量 FMag 定义为 FMag = Fm[15]+Fm[16]+Fm[17]+Fm[18]； 式中，F[i]为离散傅里叶变换函数F(k)的计算值； 步骤6:将所述步骤5的运算结果与标准标签信号特征进行比对，判断相似性是否满足条件，进行声光报警或进行下一帧判断； 步骤7:重复步骤2-6，进行下一周期判断。
7.如权利要求6所述的声磁电子商品防盗系统的检测方法，其特征在于，所述步骤4中叠加处理采用连续周期信号同相位叠加算法，即首先把相邻N周期数据进行保存；其次求取各个周期采样数据同相位点，由于标签信号为58khz，周期不变，而噪声信号周期幅值杂乱无章，故分别将信号A与信号B的第一个波峰位置求取出来，以此波峰位置为参考零位置，依次将后续采样点叠加，此时就实现了同相叠加，波峰对波峰，波谷对波谷，标签信号将被加强，噪声信号则被抵消；最后，以各个周期采样数据的同相位点为基准点对N周期采样数据进行叠加。
8.如权利要求6所述的声磁电子商品防盗系统的检测方法，其特征在于，所述步骤6判断的方法具体为: 近程判断:
当计算结果与标准标签信号满足公式(6)的条件，此时认为所得计算结果与标准标签特征值非常相似，报警标签与检测装置距离在0-50cm之间，启动声光报警模块(6)，进行声光报警； 中程判断:
当计算结果与标准标签信号满足公式(J)的条件，此时认为所得计算结果与标准标签特征值比较相似，报警标签与检测装置距离在50-100cm之间，启动声光报警模块(6)，进行声光报警； 远程判断:
当计算结果与标准标签信号满足公式(8)的条件，此时认为所得计算结果与标准标签特征值相似程度较低，报警标签与检测装置距离在大于100cm，这时，检测装置不易区分标签信号与噪声信号，为了使系统误报降低，需要加入二次确认，再次判断是否满足公式(8)，若在连续若干周期内连续出现类似于标签的信号才能认为标签存在，则启动声光报警模块(6)，进行声光报警； 当计算结果与标准标签信号特征值不满足公式(6)、(7)、(8)，则认为空间内不存在标签，此时一帧数据处理完毕，进行下一帧判断。
9.如权利要求6所述的声磁电子商品防盗系统的检测方法,其特征在于,所述声磁电子商品防盗系统包括型号为ARM Cortex-M3的CPU处理器(I)，所述CPU处理器(I)分别与接收电路模块⑵、发射电路模块⑶、模式选择电路模块(4)、同步电路(5)、声光报警模块(6)、FLASH存储单元(7)和电源⑶；所述接收电路模块(2)与CPU处理器(I)ADC输入接口相连，发射电路模块⑶与CPU处理器(I)PWM输出接口相连，声光报警模块(6)、模式选择电路模块⑷以及同步电路(5)与CPU处理器(1)1/0 口连接；FLASH存储单元(7)连接至CPU处理器⑴的SSI接口 ； 所述接收电路模块(2)采用差分式多级放大电路对天线接收信号进行放大滤波，包括依次与CPU处理器⑴连接的接收天线(21)、跟随器a(22)、电压放大级(23)、跟随器b (24)和ADC驱动级放大电路(25)、所述ADC驱动级放大电路(25)与CPU处理器(I)的ADC采样端连接；其中ADC驱动级放大电路(25)同时充当滤波器，采用无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器； 所述发射电路模块(3)采用直流逆变方式产生大功率58KHz交流信号至发射天线在空间发射交变磁场，包括依次与CPU处理器(I)连接的反相器(31)、逆变电路(32)和发射天线(33)。
【文档编号】G08B13/24GK104200597SQ201410389856
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】景军锋, 赵 卓, 陈耀武, 李鹏飞, 屈肖军 申请人:西安工程大学