DK158420B - Elektronisk sikkerhedsudstyr - Google Patents

Description

DK 158420B

i

Den foreliggende opfindelse angår et elektronisk sikkerhedsudstyr som angivet i indledningen til krav 1 og herunder et kredsløb til et sådant udstyr til undertrykkelse af støj eller forstyrrelser forårsaget af quasi-stationære resonansstøjkilder.

5 Fra USA patentskrifterne nr. 3 810 147 og nr. 3 863 244 kendes e- lektronisk sikkerhedsudstyr til afsløring af uautoriseret fjernelse af varer eller genstande, der indeholder en resonansmærkekreds. Dette udstyr benytter en sender til frembringelse af et gentaget afsøgt frekvensområde til drivning af en antenne, som frembringer et afsøgt elek-10 tromagnetisk felt i et område, som skal overvåges. En resonansmærkeenhed har et kredsløb, der går i resonans ved en frekvens inden for det afsøgte bånd og tjener til, under indvirkning af det påtrykte felt, at give resonans ved sin karakteristiske frekvens, hvorved resonanstilstanden afføles af en modtagerdel i udstyret og bearbejdes til afgivelse af et 15 alarmsignal, som angiver en mærkeenheds tilstedeværelse i det overvågede område. Modtagerdelen har kredsløb til signaldiskriminering for at skelne mellem en virkelig mærkeenhed og fremmedsignaler, der fejlagtigt kunne blive detekteret som en mærkeenhed og derfor ville udløse en falsk alarm. I ovennævnte USA patentskrifter vises og beskrives foretrukne 20 signalbehandlingsmetoder for sådanne elektroniske sikkerhedsudstyr.

I et elektronisk sikkerhedsudstyr som det i ovennævnte USA patentskrifter beskrevne vil enhver resonanskreds, som har en frekvens inden for det afsøgte bånd og med en tilstrækkelig godhedsfaktor (Q) i nærheden af udstyret, aktivere alarmkredsen, idet en sådan resonanskreds ikke 25 kan skelnes fra en virkelig mærkeenhed og derfor fejlagtigt vil kunne detekteres som en mærkeenhed. Ved brug af et elektronisk sikkerhedsudstyr, som er installeret i en forretning, et bibliotek eller lignende, kan omgivende elektriske installationer i sig selv optræde og fungere som en resonanskreds. I en konkret installation kan kraftledninger, be-30 lysningsarmaturer, kopieringsmaskiner og lignende udvise selvresonans inden for samme frekvensområde som det af sikkerhedsudstyret afsøgte område, og hvis forstyrrelsesresonansen har en høj Q-værdi, vil sikkerhedsudstyret detektere denne resonans og afgive en falsk alarm. Hvis forstyrrelsesresonansen har en lav Q-værdi, vil sikkerhedsudstyrets føl -35 somhed inden for frekvensområdet for denne resonans blive formindsket, idet forstyrrelsessignalet vil have tendens til at deformere eller forvrænge formen af det virkelige mærkeenhedssignal, som udstyret er indrettet til at detektere.

2

DK 158420 B

Ifølge den foreliggende opfindelse kan et elektronisk sikkerhedsudstyr diskriminere fremmedsignaler med samme resonanskarakteristisk som et virkeligt mærkeenhedssignal, og en resonansmærkekreds kan opdages, selv under tilstedeværelse af en i hovedsagen identisk fremmedresonans.

5 Fremmedresonansen er fast eller quasi-stationær i tid, idet den ændres meget langsomt med tiden eller slet ikke, da denne fremmedresonans skyldes faste eller langsomt varierende fysiske forhold i den pågældende installation af elektronisk sikkerhedsudstyr. Fremmedresonansens karakteristik kan typisk ændre sig langsomt i løbet af en periode på en time 10 eller mere, hvorimod den virkelige mærkeenhed kun er til stede i overvågningsområdet i nogle få sekunder og herunder må kunne detekteres af udstyret.

Sikkerhedsudstyret ifølge opfindelsen, der er ejendommeligt ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne, indeholder en elektronisk 15 hukommelse til lagring af en repræsentation af det quasi-stationære støjsignal, der til stadighed er til stede som .en del af et signal, som modtages af det elektroniske sikkerhedsudstyr. Den lagrede repræsentation subtraheres fra det modtagne signal for at fjerne den quasi-stationære signal komponent og for uhindret at videreføre det signal, som frem-20 bringes af en virkelig mærkeenhed, når en sådan er til stede i det af udstyret overvågede område. Hukommelsen opdateres periodisk for at tage hensyn til de forholdsvis langsomme variationer i den quasi-stationære forstyrrelseskarakteristik. Så længe den quasi stationære forstyrrelse forbliver i det væsentlige konstant mellem tidspunkterne for hukommel-25 sens opdatering, vil forstyrrelsen automatisk blive fjernet uden at indvirke på sikkerhedsudstyrets alarmfunktion.

I det følgende skal opfindelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et blokdiagram over et elektronisk sikkerhedsudstyr 30 ifølge opfindelsen, fig. 2 et blokdiagram over en digitalkreds-udførelsesform for en forstyrrelsesfjernende kreds i udstyret ifølge opfindelsen, fig. 3A-3D respektive bølgeformer til anskueliggørelse af arbejdsmåden for udstyret ifølge fig. 2, 35 fig. 4 et blokdiagram over fasesynkroniserende logikkredse i udfø relsesformen ifølge fig. 2, fig. 5 et blokdiagram over en alternativ udførelsesform for opfindelsen, hvori der ikke kræves nogen direkte forbindelse mellem udstyrets 3

DK 158420B

sender og modtager, og fig. 6 et blokdiagram over en analogkreds-udførelsesform for den forstyrrelsesfjernende kreds i udstyret ifølge opfindelsen.

I fig. 1 vises et elektronisk sikkerhedsudstyr ifølge opfindelsen 5 indeholdende en sender 10, som er koblet til en antenne 12 til frembringelse af et elektromagnetisk felt inden for et forudbestemt område, der skal overvåges. Senderens frekvens afsøges gentagne gange frem og tilbage inden for et ønsket frekvensområde. En modtagerantenne 14 ved det o-vervågede område modtager energi, der er elektromagnetisk koblet fra an-10 tennen 12, og modtagerantennen er koblet til en højfrekvent forstærker 16, der er sluttet til en detektor 18, hvis udgangssignal er koblet til et videobåndpasfilter 20, som kun lader et bestemt frekvensbånd passere, mens bærefrekvenskomponenter samt højfrekvente forstyrrelser fjernes. Udgangssignalet fra filteret 20 påtrykkes en videoforstærker 22, der er 15 koblet til en kreds 24 til fjernelse af quasi-stationære forstyrrelser. Udgangssignalet fra kredsen 24 påtrykkes en signal behandler 26, hvis udgangssignal føres til en alarmindretning 28 eller en anden indretning til angivelse af en opdagelse af en resonansmærkeenhed 15 i det overvågede område.

20 Det i fig. 1 viste system er kendt fra de ovennævnte USA patent skrifter med udtagelse af kredsen 24 til fjernelse af quasi-stationære forstyrrelser, og systemet tjener til at konstatere en mærkeenheds forekomst i et overvåget område samt til at give en alarmindikation heraf.

Signal behandleren 26 indeholder støjundertrykkende kredsløb, der 25 skelner mellem virkelige mærkeenhedssignaler, og forstyrrelsessignaler, der fejlagtigt ville kunne detekteres som en mærkeenheds forekomst og dermed ville forårsage en falsk alarm, som beskrevet i ovennævnte US patentskrifter. Ifølge den foreliggende opfindelse fjernes faste eller quasi-stationære forstyrrelser ved hjælp af kredsen 24, hvilke forstyr-30 reiser er af en sådan natur, at de ikke vil kunne skelnes fra et virkeligt mærkeenhedssignal ved hjælp af signal behandleren 26.

I fig. 2 vises en udførelsesform for kredsen 24 opbygget af digitalkredsløb og indeholdende en digiti Ihukomme!se med direkte tilgang (RAM) til lagring af en repræsentation af det quasi-stationære forstyr-35 relsessignal, som skal fjernes. En sådan digital udførelsesform er særlig velegnet på grund af de små og forholdsvis billige hal vi ederdigital kredse, som for tiden står til rådighed. Signalerne fra videoforstærkeren 22 påtrykkes en analog-ti1-digital (A/D) omdanner 40, hvis digita- 4

DK 158420B

le udgangssignaler føres til hukommelsen 42 med direkte tilgang. De digitale udgangssignaler fra hukommelsen 42 føres til en digital-til-analog (D/A) omdanner 44, hvis analoge udgangssignal føres gennem et lav-pasfilter og til den negative indgang på en differentialforstærker 48.

5 Det fra videoforstærkeren 42 modtagne signal føres også til den positive indgang på differentialforstærkeren 48. En oscillator 50, der indgår i senderen 10 (fig. 1), driver en fasesynkroni seringslogikkreds 52, hvis udgangssignal føres til adresseregisteret i hukommelsen 42. Et skrive-/læse-styresignal fra en styrelogikkreds 54 er også ført til hukommelsen 10 42. Et genopfriskningsur 56 er også koblet til styrekredsen 54 for at give denne et åbnesignal.

Hukommelsen 42 lagrer et fuldstændigt billede eller et totalbillede af de signaler, som modtages fra videoforstærkeren 22, og billedet eller totalbilledet defineres af en komplet cyklus for det afsøgte fre-15 kvenssignal fra senderen 10 (fig. 1). Kun et enkelt billede lagres i hukommelsen under hver enkelt arbejdsperiode. Genopfriskningsuret 56 giver et åbnesignal til styrekredsen 54 for at bevirke indføring af nye data i hukommelsen, der repræsenterer et nyt billede af den quasi-stationære forstyrrelse eller støj.

20 Forstyrrelsessignalet, der er en komponent af det fra videofor stærkeren 22 modtagne signal, forbliver fast i tiden, eller det forandres kun langsomt med tiden, således at signalet til stadighed er til stede under det elektroniske sikkerhedsudstyrs drift. En repræsentation af dette forstyrrelsessignal er lagret i hukommelsen 42, og et signal, 25 som udledes fra denne lagrede version af forstyrrelsessignalet, subtraheres fra det modtagne signal ved hjælp af differentialforstærkeren 48 med henblik på derved at fjerne den quasi-stationære forstyrrelse.

Differentialforstærkerens udgangssignal har, når der ikke er en virkelig resonansmærkeenhed til stede, i hovedsagen værdien nul, bortset 30 fra en reststøj, som de elektroniske kredsløb eksempelvis selv kan give anledning til. I tilstedeværelse af en virkelig mærkeenhedskreds, der giver anledning til et mærkesignal, som forekommer i det fra videoforstærkeren 22 modtagne signal, vil dette mærkesignal optræde ved udgangen fra differentialforstærkeren 48.

35 Når der er et virkeligt resonansmærkeenhedssignal til stede, er dette signal adderet til det forstyrrelsessignal, som er til stede ved udgangen fra videoforstærkeren 22, men dette signal er ikke adderet til det af hukommelsen 42 lagrede signal, idet hukommelsen kun indeholder en 5

DK 158420B

lagret version af forstyrrelsessignalet, som er indført heri før modtagelsen af et virkeligt mærkeenhedssignal. Det resulterende signal, som tilvejebringes af differentialforstærkeren 48, indeholder kun det virkelige mærkeenhedssignal plus en eventuel reststøj, som er til stede i sy-5 stemet. Under en typisk driftssituation for et elektronisk sikkerhedssystem er et virkeligt mærkeenhedssignal sædvanligvis kun til stede i mindre end nogle få sekunder. Hukommelsen opdateres typisk for hvert tiende til hvert tresindstyvende minut, og derfor er der meget lav sandsynlighed for, at det virkelige mærkeenhedssignal vil blive indført i 10 hukommelsen og selv blive fjernet. Hukommelsen kan naturligvis opdateres ved manuel styring på et tidspunkt, hvor man ved med sikkerhed, at der ikke optræder et virkeligt mærkeenhedssignal.

Modulationsoscillatoren 50 frembringer et sinusformet signal, der vises i fig. 3A, hvor hver periode for dette signal er opdelt i flere 15 delperioder tj til tjgg» som er fasesynkroniseret med modulationssigna let. Det quasi-stationære forstyrrelsessignal vises i fig. 3B, der også anskueliggør de digitaliserede eksempi eringer af dette forstyrrelsessignal tilvejebragt ved hjælp af analog-til-digital omdanneren 40, og som lagres i hukommelsen 42. Adressen for den i hukommelsen indlæste kvanti-20 tet på ethvert tidspunkt t må være fasesynkroniseret med det tidspunkt, hvorpå indgangsbølgeformens eksemplering blev optaget, således at amplituden for eksempieringssignalet på tidspunktet t kan udlæses fra hukommelsen én gang for hver modulationscyklus og eksakt ved tidsafsnittet tn.

25 Det i digitalhukommelsen lagrede signal kan således udlæses fra hukommelsen i nøjagtig fasesynkronisering med det oprindelige indgangssignal. De fra hukommelsen 42 udlæste signaler er anskueliggjort i figur 3C, hvor de enkelte eksempieringer er udglattet af lavpasfilteret 46 for at rekonstruere den analoge repræsentation af forstyrrelsessignalet som 30 det i fig. 3D viste. Det analoge udgangssignal fra lavpasfil teret 46 subtraheres fra signalet fra videoforstærkeren 22 ved hjælp af differentialforstærkeren 48 for at fjerne det quasi-stationære forstyrrelsessignal, mens det virklige mærkeenhedssignal går uhindret igennem differentialforstærkeren 48.

35 Fasesynkroniseringsenheden 52 vises mere detaljeret i fig. 4. En fasedetektor 60 modtager signalet f fra senderoscillatoren 50 og tilvejebringer et udgangssignal, som føres til et lavpasfilter 62, som på sin side afgiver et signal til en spændingsstyret oscillator 64, der arbej-

DK 158420B

6 der med en frekvens, som er 128 gange større end senderoscillatorens frekvens f . Denne spændingsstyrede oscillator giver et signal til en ripple- eller pulsationstæller 66, eksempelvis en binær ripple-tæller med syv trin, der fungerer som en med 128 dividerende digitaltæller, som 5 afgiver et digitalt flerbitsignal til hukommelsen 42.

Et firkantbølgeudgangssignal fra tælleren 66 føres også som et referencesignal til fasedetektoren 60. Udgangssignalet fra tælleren 66 samt udgangssignalet fra den spændingsstyrede oscillator 64 føres også til styrekredsen 54, der tilvejebringer læse-/skrive-styresignaler for 10 hukommelsen. Det bør bemærkes, at fasedetektoren 60, filteret 62, den spændingsstyrede oscillator 64 samt tælleren 66 fungerer som en frekvenssyntetiseringsindretning med fasel åsesi øjfe, hvor den spændingsstyrede oscillator tvinges til at oscillere nøjagtigt 128 gange så hurtigt som senderosci11 atoren og i eksakt fasesynkronisering med denne. Tælle-15 ren 66 fungerer som en del af fasel åsesløjfen og også som adressetæller for hukommelsen. Det bør endvidere bemærkes, at de 128 eksempieringer kun er beskrevet som et eksempel, og at opfindelsen ikke er begrænset til nogen bestemt eksempieringstakt.

Tælleren 66 arbejder kontinuerligt, og de i hukommelsen lagrede 20 data indlæses kontinuerligt i digital-til-analog omdanneren 44. Det omdannede signal føres efter en udglatning ved hjælp af lavpasfilteret 46 til differentialforstærkeren, hvor den lagrede repræsentation af forstyrrelsessignalet subtraheres fra det derefter modtagne signal fra videoforstærkeren med henblik på fjernelse af quasi-forstyrre!sen som tid-25 ligere beskrevet. Uret 56 afgiver periodisk, eksempelvis én gang for hvert tiende minut, et åbnesignal til styrekredsen 54, som videregiver en skriveordre til hukommelsen 42 for at give mulighed for at indføre et nyt sæt eksempieringer i hukommelsen fra anal og-til-digital omdanneren 40. De herefter lagrede nye data i hukommelsen er en opdateret eller a-30 jourført version af det quasi-stationære forstyrrelsessignal, som på den ovenfor beskrevne måde fjernes før den efterfølgende behandling af et modtaget signal for alarmdetektering.

I den i fig. 5 viste alternative udførelsesform er der ingen direkte forbindelse mellem senderen og modtageren, således som det er til -35 fældet i udførelsesformen ifølge fig. 2, hvor en sådan direkte forbindelse benyttes til at føre et signal til fasedetektoren fra senderoscillatoren. I fig. 5 bliver udgangssignalet fra modtagerens højfrekvensforstærker 16 ført til en detektor 18, der tilvejebringer et demoduleret

DK 158420 B

7 signal til efterfølgende behandling og alarmudløsning ved tilstedeværelse af en resonansmærkeenhed i det overvågede område. Udgangssignalet fra højfrekvensforstærkeren 16 er også ført til en FM demodulator 70, som frembringer et udgangssignal f , der er en reproduktion eller gengivelse 5 af det af senderosci11 atoren frembragte modulationssignal. Demodulatoren 70 er fortrinsvis en demodulator med fasel åsesløjfe. Udgangssignalet fra demodulatoren 70 føres derefter til fasedetektoren 60 i den fasesynkroniserende logiske kreds 62 (fig. 4).

Fig. 6 viser en analogkreds-udførelsesform for den forstyrrrelses-10 fjernende kreds 24. Signalerne fra videoforstærkeren 22 føres til en re-cirkulerende forsinkelsesenhed 80, hvis udgangssignal er ført til den negative indgang på differentialforstærkeren 48. De fra videoforstærkeren modtagne signaler føres også til den positive indgang på differentialforstærkeren. Den recirkulerende forsinkelsesenhed 80 fungerer som hu-15 kommeisen til lagring af en enkelt afbildning af det modtagne signal, hvilken afbildning repræsenterer en fuldstændig frekvensafsøgningscyklus i senderen 10. I en analogkreds-udførelsesform må forstærkningn af udgangssignalet fra forsinkelsesenheden 80 være afpasset til at kompensere for det tab i forstærkning, som skyldes dæmpning i forsinkelsesenheden.

20 En passende automatisk forstærkningsstyring kan benyttes til at opretholde forstærkningen af udgangssignalet fra forsinkelsesenheden på en sådan måde, at signalet har det korrekte amplitudeniveau med henblik på fjernelse ved hjælp af differentialforstærkeren.

Forsinkelsesenheden 80 kan være af en type, såsom en akustisk for-25 sinkelsesenhed, der tilvejebringer den nøjagtige forsinkelse for lagring af en periode af det modtagne quasi-stationære forstyrrelsessignal, og i så fald er der ikke behov for en synkroniseringskreds. Hvis forsinkelsesenheden 80 er af en aktiv type, eksempelvis en med ladningskoblede indretninger udført forsinkelsesenhed, der ikke i sig selv giver en ti 1 -30 stræbt forsinkelsestid, må der tilvejebringes fasesynkroniserende signaler, eksempelvis på den ovenfor beskrevne måde.

Claims (8)

1. Elektronisk sikkerhedsudstyr omfattende en sender til frem- bringning af et elektromagnetisk felt i et forudbestemt område med en 5 gentaget igennem et forudbestemt frekvensområde gennemløbende frekvens samt med et resonansmarkeringskredsløb med mindst én resonansfrekvens inden for det forudbestemte frekvensområde, en modtager til at bestemme optræden af resonansfrekvensen for et inden for det givne område tilstedeværende markeringskredsløb, en alarmindretning, som aktiveres af et 10 udgangssignal for modtageren ved konstatering af et markeringskredsløb inden for det givne område, og med et støjundertrykkelseskredsløb, KENDETEGNET ved, AT støjundertrykkelseskredsløbet 24 omfatter et lager (42, 80. til oplagring af et billede af et støjsignal, som svarer til et ægte resonansmarkeringssignal, men dog er quasi-stationært, samt et diffe- 15 renskredsløb (48), som fratrækker det i lageret indlagte quasi-stationære støjsignal fra modtagerens (14, 16, 18, 20, 22) udgangssignal, og et synkroniseringskredsløb (52), som styrer en med modtagerens udgangssignal fasesynkron udlæsning af støjsignalet fra lageret.

2. Sikkerhedsudstyr ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, AT lageret (42) er en frit adresserbar digital hukommelse (RAM), som lagrer digitaliserede delværdier for det quasi-stationære støjsignal, og som på indgangssiden har en A/D omsætter (40) og på udgangssiden en D/A omsætter (44). 25

3. Sikkerhedsudstyr ifølge krav 2, KENDETEGNET ved, AT synkroniseringskredsløbet (52) omfatter en faselåst sløjfe (60, 62, 64, 66) med en binær tæller (66), der virker som adressetæller for lageret og leverer adressedata, som synkroniseres med senderens (10) signal ved et re- 30 ferencesignal.

4. Sikkerhedsudstyr ifølge krav 3, KENDETEGNET ved, AT referencesignalet til den faselåste sløjfe afledes direkte fra en modulationsos-cillator (50) i senderen (10). 35

5. Sikkerhedsudstyr ifølge krav 3, KENDETEGNET ved, AT synkroniseringskredsløbet (52) omfatter en FM demodulator (70), som fra det signal, som gennemløber modtagerens højfrekvensindgangskreds (16), afleder DK 158420B et referencesignal til den faselåste sløjfe, som er en efterligning af et modulationssignal udgående fra senderen.

6. Sikkerhedsudstyr ifølge krav 3-5, KENDETEGNET ved, AT synkro-5 ni seringskredsløbet (52) omfatter en fasedetektor (60) styret af referencesignalet og en spændingsstyret oscillator (64) til at styre underdelingen af delværdier for det quasi-stationære støjsignal.

7. Sikkerhedsudstyr ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, AT lageret 10 omfatter en omløbende forsinkelsesforbindelse (80), som forsinker de quasi-stationære støjsignaler med en modulationsperiode.

8. Sikkerhedsudstyr ifølge ethvert af de foranstående krav, KENDETEGNET ved, AT det er forsynet med en tilbagestillingstaktgiver (56), 15 som med forudbestemte tidsafstande sletter lagerets indhold og udløser fornyet indlægning af et billede af det quasi-stationære støjsignal. 20 25 30