RU2778689C1 - Method for magnetic cryptography and a device for its implementation - Google Patents
Method for magnetic cryptography and a device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778689C1 RU2778689C1 RU2021118995A RU2021118995A RU2778689C1 RU 2778689 C1 RU2778689 C1 RU 2778689C1 RU 2021118995 A RU2021118995 A RU 2021118995A RU 2021118995 A RU2021118995 A RU 2021118995A RU 2778689 C1 RU2778689 C1 RU 2778689C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- matrix
- information
- cryptogram
- carrier
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic Effects 0.000 title claims abstract description 205
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005294 ferromagnetic Effects 0.000 claims description 11
- 210000004556 Brain Anatomy 0.000 claims description 10
- 201000010099 disease Diseases 0.000 claims description 8
- 230000005293 ferrimagnetic Effects 0.000 claims description 8
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 4
- 230000000771 oncological Effects 0.000 claims description 4
- 231100000488 structural defect Toxicity 0.000 claims description 4
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 6
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 5
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 5
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 5
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 4
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organs Anatomy 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 206010019233 Headache Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000004805 robotic Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Заявляемое изобретение относится к области защиты данных и может быть использовано в системах банковской и логистической инфраструктуры, сфере торговых и транспортных коммуникаций, а также применительно к шифрованию и защите каналов движения и перемещения конфиденциальной информации и грузов, снабженных такой информацией.The claimed invention relates to the field of data protection and can be used in banking and logistics infrastructure systems, in the field of trade and transport communications, as well as in relation to encryption and protection of traffic channels and movement of confidential information and cargo provided with such information.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники хорошо известны системы графического кодирования и визуального распознавания полосковых штриховых и секторных двоичных маркеров (баркод, матричный код, QR-код), для считывания которых используются автоматические световые считыватели информации. Благодаря цифровому кодированию известные системы обладают достаточно высоким уровнем достоверности распознавания и подтверждения криптокода сигнала. Однако общим отрицательным качеством известных систем является наличие визуального (светового) распознавания, основанного на графической системе кодирования информации. Графический код может быть легко затерт, испорчен или закрашен при использовании стойкого красителя. После такой обработки достоверная расшифровка информации представляется достаточно проблематичной. Кроме того, помещенный на открытом месте, предназначенный для конфиденциальных операций штриховой или секторный рисунок может быть легко распознан и дешифрован посторонними третьими лицами.From the prior art systems of graphic coding and visual recognition of strip bar and sector binary markers (barcode, matrix code, QR code) are well known, for reading which automatic light readers of information are used. Thanks to digital coding, known systems have a sufficiently high level of reliability of recognition and confirmation of the cryptocode of the signal. However, a common negative quality of the known systems is the presence of visual (light) recognition based on a graphic information coding system. Graphic code can be easily rubbed off, defaced, or painted over when a permanent dye is used. After such processing, reliable decoding of information is quite problematic. In addition, a line or sector pattern placed in an open area intended for confidential operations can be easily recognized and decrypted by unauthorized third parties.
Из уровня техники известен «штрих-код для маркировки труб магистральных трубопроводов и объектов, расположенных в труднодоступных местах» по патенту № RU 2699874 С1. В публикации раскрыт способ создания и считывания защищенных данных о состоянии объектов, расположенных в труднодоступных местах.Known from the prior art is a "barcode for marking pipes of main pipelines and objects located in hard-to-reach places" according to patent No. RU 2699874 C1. The publication discloses a method for creating and reading protected data on the state of objects located in hard-to-reach places.
Изобретение позволяет в течение длительного времени сохранять сведения о состоянии труднодоступного объекта, но не позволяет их быстро считывать в произвольный момент времени. Кроме того, для быстрого определения сведений требуется оперативный доступ к методике шифрования данных, что также представляется весьма затруднительным.The invention allows for a long time to save information about the state of a hard-to-reach object, but does not allow them to be quickly read at an arbitrary point in time. In addition, in order to quickly determine the information, quick access to the data encryption method is required, which also seems to be very difficult.
Из уровня техники известны также способ кодирования и/или маркирования отдельных изделий с помощью данных, характеризующих изделия, например стоимость изделия и/или вид товаров, составляющих изделие, и устройство для считывания магнитной метки при реализации способа, в соответствии с которым на каждое изделие наносят магнитную метку или маркер, имеющие заранее определенное расположение магнитных зон, уникальных для данного изделия или для данного изделия и других изделий, имеющих аналогичную характеристику, например стоимость изделия и/или вид товаров, составляющих изделие, причем магнитная метка или маркер восприимчивы к опросу для выработки отклика, указывающего магнитные свойства маркера или метки и, следовательно, указывающего вид изделия, на котором находится маркер или метка. Известное устройство для считывания магнитной метки содержит множество постоянных магнитов, расположенных по кольцевой матрице вокруг зазора, через который проходит подлежащая считыванию метка, причем полюса постоянных магнитов расположены так, что каждый из магнитов имеет свой полюс одной полярности, например северный, расположенный на внутренней стороне кольцевой матрицы, а полюс противоположной полярности, например южный, расположен на внешней стороне кольцевой матрицы, и катушку, расположенную соосно с кольцевой матрицей рядом с постоянными магнитами (патент РФ №2145722 «Пространственный магнитный опрос»).Also known from the prior art is a method for encoding and/or marking individual products with data characterizing the products, for example, the value of the product and/or the type of goods constituting the product, and a device for reading a magnetic mark when implementing the method, according to which each product is applied a magnetic tag or marker having a predetermined arrangement of magnetic zones unique to a given product or to a given product and other products having a similar characteristic, such as the value of the product and/or the type of goods constituting the product, wherein the magnetic tag or marker is susceptible to being polled for generation a response indicating the magnetic properties of the marker or tag and therefore indicating the kind of product on which the marker or tag is located. A known device for reading a magnetic mark contains a plurality of permanent magnets arranged in an annular matrix around the gap through which the mark to be read passes, and the poles of the permanent magnets are arranged so that each of the magnets has its own pole of one polarity, for example, a north one, located on the inner side of the annular matrix, and the pole of opposite polarity, for example, south, is located on the outer side of the annular matrix, and a coil located coaxially with the annular matrix near the permanent magnets (RF patent No. 2145722 "Spatial magnetic interrogation").
К недостаткам технического характера данного устройства относится сложность его изготовления, вызванная необходимостью выдерживания постоянства зазоров и точной позиционной юстировки магнитов при осевом решении топологии изделия. Кроме того, данное устройство отличается высокой специфичностью подгонки для обеспечения работоспособности, что влечет за собой высокие издержки разработки, изготовления и эксплуатации при малом тираже выпуска.The disadvantages of the technical nature of this device include the complexity of its manufacture, caused by the need to maintain the constancy of the gaps and precise positional alignment of the magnets in the axial solution of the topology of the product. In addition, this device is characterized by a high specificity of fit to ensure operability, which entails high costs for development, manufacture and operation in a small production run.
Также из уровня техники известны устройства, представляющие собой считыватели криптографических меток (патент РФ №182969, патент РФ №186038). В данных устройствах развивается функционал смартфона и модема, соответственно, посредством внедрения функции считывания криптографических меток для смарткарт и подобных им устройств, реализованных в беспроводной технологии NFC, применяемой, согласно стандарту ISO 14443, для ближней радиосвязи на частотах, близких 13,56 МГц с шириной пропускания почти 2 МГц. При этом рабочее расстояние между устройствами приема и передачи сигнала не должно превышать 10 см. В известных решениях используется понятие «криптографическая метка» в смысле NFC-метки с криптопроцессором. Основная цель данных решений состоит в возможности считывания и передачи по доступным каналам мобильной/телефонной связи зашифрованного QR-кода. Поскольку передача сигнала в данном стандарте осуществляется по открытому каналу на радиочастотах, то, имея лишь исходную и встречную кодировки, автоматически передаваемые стандартным портативным коммерческим устройством, защита сигнала представляет собой скорее некую условность, устраняемую простым перебором вариантов. Используемый генератор случайных чисел фактически таковым не является (реализован имитатор генератора случайных чисел), что может быть использовано и активно используется мошенниками и злоумышленниками. Таким образом, в известных решениях не достигается основная цель шифрования - защита данных. Из опыта эксплуатации подобных устройств известно, что хищение финансовых средств при передаче данных от смарткарт и устройств, работающих в данном стандарте, вполне возможно и уже имело место быть.Also known from the prior art are devices that are readers of cryptographic labels (RF patent No. 182969, RF patent No. 186038). These devices develop the functionality of a smartphone and a modem, respectively, by introducing the function of reading cryptographic labels for smart cards and similar devices implemented in the NFC wireless technology used, according to the ISO 14443 standard, for short-range radio communication at frequencies close to 13.56 MHz with a width bandwidth is almost 2 MHz. In this case, the working distance between the devices for receiving and transmitting a signal should not exceed 10 cm. Known solutions use the concept of "cryptographic tag" in the sense of an NFC tag with a cryptoprocessor. The main purpose of these solutions is to be able to read and transmit an encrypted QR code through available mobile/telephone communication channels. Since signal transmission in this standard is carried out over an open channel at radio frequencies, then, having only the original and counter encodings automatically transmitted by a standard portable commercial device, signal protection is rather a kind of convention that can be eliminated by a simple enumeration of options. The random number generator used is actually not such (a random number generator simulator is implemented), which can be used and is actively used by scammers and intruders. Thus, the known solutions do not achieve the main goal of encryption - data protection. From the experience of operating such devices, it is known that the theft of funds when transferring data from smart cards and devices operating in this standard is quite possible and has already taken place.
Устройство, раскрытое в полезной модели №182969, а также способ его работы выбраны в качестве прототипа.The device disclosed in utility model No. 182969, as well as the method of its operation, were chosen as a prototype.
Техническая проблема, решаемая в предлагаемом изобретении, состоит в обеспечении необходимости устойчивой передачи и возможности однозначного распознавания зашифрованной криптограммы без искажений, в наиболее защищенной форме, не допускающей ложных толкований.The technical problem solved in the proposed invention is to ensure the need for stable transmission and the possibility of unambiguous recognition of an encrypted cryptogram without distortion, in the most secure form that does not allow false interpretations.
Краткое раскрытие сущности изобретенияBrief summary of the invention
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в обеспечении возможности однозначного считывания и интерпретации информации, ранее записанной и зашифрованной на тонкопленочной или пластинчатой заготовке, покрытой тонкослойным магниточувствительным слоем. Изобретение способствует повышению достоверности распознавания магнитной криптограммы.The technical result achieved by using the claimed invention is to enable unambiguous reading and interpretation of information previously recorded and encrypted on a thin-film or plate blank coated with a thin-layer magnetically sensitive layer. EFFECT: invention improves reliability of magnetic cryptogram recognition.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе магнитной криптографии, включающем нанесение целевой цифровой информации на криптоноситель и расшифровку указанной информации, согласно техническому решению криптоноситель представляет собой носитель двоичной магнитной криптограммы, который формируют посредством магнитной записи магнитным пиксельным способом зашифрованной целевой информации на исходную заготовку, выполненную в виде плоской пластины из немагнитного материала, снабженного дискретными магнитными элементами с высокой коэрцитивной способностью, а для расшифровки целевой информации используют матричный магнитный сканер, обеспечивающий однозначную трактовку и интерпретацию считанной целевой информации. Исходная заготовка носителя двоичной магнитной криптограммы может быть изготовлена в виде прямоугольной матрицы размером m×n, где m и n - натуральные числа, m - от 1 до n, n - не меньше 2, или в виде сектора окружности с полярным углом F и радиусом R, размеченного с использованием следующих координат: текущей полярной угловой координаты f и текущего радиуса r, или в виде полной окружности радиуса R, размеченной с использованием следующих координат: текущей полярной угловой координаты f и текущего радиуса r. Заявляемый технический результат достигается также устройством, посредством которого может быть реализован способ по п. 1, описанный выше, при этом устройство состоит из носителя двоичной магнитной криптограммы, устройства первоначальной записи закодированной информации на исходную заготовку носителя двоичной магнитной криптограммы - кодировщика и считывающего матричного магнитного сканера, набранного из М×N индивидуальных интегрированных датчиков магнитного поля, позволяющего однозначно трактовать и интерпретировать совокупно считанную целевую информацию. Устройство первоначальной записи информации - кодировщик осуществляет ее на исходную заготовку координатно с использованием наведенных сильных электромагнитных полей. Исходная заготовка носителя двоичной магнитной криптограммы выполнена в виде матричного элемента, на котором нанесены или размечены тонкослойные дискретные постоянные магниты. Считывающий матричный магнитный сканер может представлять собой пластину, на которой сформирована интегральная криптографическая матрица, состоящая из конечного числа (М×N) индивидуальных интегрированных датчиков гигантского магнитного сопротивления или конечного числа (М×N) индивидуальных интегрированных датчиков, основанных на эффекте Холла, или конечного числа (М×N) индивидуальных интегрированных туннельных датчиков магнитного поля, или конечного числа (М×N) индивидуальных интегрированных датчиков анизотропного магнитосопротивления. Технический результат достигается также применением описанного устройства по п. 8 или 9 формулы изобретения, реализующего способ магнитной криптографии по п. 1 для визуализации и выявления структурных дефектов ферромагнитных или ферримагнитных элементов различных строительных, электронных, машиностроительных конструкций и устройств, или для визуализации и выявления магнитных неоднородностей частей тела живых организмов с целью профилактики ранних стадий различных заболеваний, в частности, онкологических, или для выявления нарушений динамики магнитных импульсов, сопровождающих кровоток в живом организме, или для выявления нарушений динамики магнитных импульсов, сопровождающих нервную и мозговую активность живого организма.The claimed technical result is achieved by the fact that in the method of magnetic cryptography, which includes applying the target digital information to the crypto-carrier and decrypting the specified information, according to the technical solution, the crypto-carrier is a carrier of a binary magnetic cryptogram, which is formed by magnetic recording of the encrypted target information by the magnetic pixel method on the original workpiece, made in the form of a flat plate of non-magnetic material, equipped with discrete magnetic elements with high coercivity, and to decipher the target information, a matrix magnetic scanner is used, which provides unambiguous interpretation and interpretation of the read target information. The initial blank of the carrier of a binary magnetic cryptogram can be made in the form of a rectangular matrix of size m × n, where m and n are natural numbers, m is from 1 to n, n is at least 2, or in the form of a sector of a circle with a polar angle F and a radius R labeled using the following coordinates: the current polar angle coordinate f and the current radius r, or as a full circle of radius R labeled using the following coordinates: the current polar angle coordinate f and the current radius r. The claimed technical result is also achieved by a device by means of which the method according to
Предлагаемое изобретение основано на использовании в качестве криптоносителя (криптокарты) плоского листа или пластины из немагнитного материала с нанесенным на его поверхность с использованием специального устройства - кодировщика - магнитным материалом с высокой коэрцитивностью (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%8D%D1%80%D1%86%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B0) в виде дискретных участков, из которых путем магнитной записи формируют магнитное двоичное слово (в случае одномерного кодирования) или магнитную двумерную матрицу (в случае двумерного кодирования) - далее «криптограмму». Считывание указанной магнитной структуры осуществляют при помощи отдельного считывающего устройства - сканера, представляющего собой плоскую пластину, на которой сформирована считывающая интегральная криптографическая матрица, собранная из конечного числа чувствительных элементов (первичных преобразователей магнитного поля - датчиков), воспринимающих геометрически распределенную по плоской поверхности картину напряженности магнитного поля, что позволяет однозначным образом распознать записанное магнитное двоичное слово или двумерную магнитную матрицу (криптограмму).The proposed invention is based on the use of a flat sheet or plate of non-magnetic material as a crypto-carrier (crypto-card) with a magnetic material with high coercivity deposited on its surface using a special device - an encoder (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0 %9A%D0%BE%D1%8D%D1%80%D1%86%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81 %D0%B8%D0%BB%D0%B0) in the form of discrete sections, from which a magnetic binary word (in the case of one-dimensional coding) or a magnetic two-dimensional matrix (in the case of two-dimensional coding) is formed by magnetic recording - hereinafter referred to as the "cryptogram". The reading of the specified magnetic structure is carried out using a separate reader - a scanner, which is a flat plate on which a reading integral cryptographic matrix is formed, assembled from a finite number of sensitive elements (primary magnetic field converters - sensors) that perceive a pattern of magnetic field intensity geometrically distributed over a flat surface. fields, which makes it possible to unambiguously recognize the recorded magnetic binary word or a two-dimensional magnetic matrix (cryptogram).
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Заявляемое изобретение поясняется следующими изображениями, гдеThe claimed invention is illustrated by the following images, where
на фиг. 1 представлена спецификация одномерного полоскового (баркода) кода, определяемая Межгосударственным стандартом ГОСТ ISO/IEC 15420-2010 Автоматическая идентификация / КОДИРОВАНИЕ ШТРИХОВОЕ / Спецификация символики штрихового кода EAN/UPC (ISO/IEC 15420:2009 Information technology - Automatic identification and data capture techniques - EAN/UPC bar code symbology specification (IDT)): а) сокращенная кодировка, б) расширенная (полная) кодировка;in fig. 1 shows the specification of a one-dimensional strip (barcode) code, defined by the Interstate standard GOST ISO / IEC 15420-2010 Automatic identification / BAR CODING / EAN / UPC bar code symbology specification (ISO / IEC 15420: 2009 Information technology - Automatic identification and data capture techniques - EAN / UPC bar code symbology specification (IDT)): a) shortened encoding, b) extended (full) encoding;
на фиг. 2 представлены три интерпретации двумерного матричного кода, позволяющего шифровать значительное количество информации: а) матричный код Data Matrix, б) код PDF417 - более ранняя разновидность матричного кода, в) вариант матричного кода Баркод типа Aztec;in fig. Figure 2 shows three interpretations of a two-dimensional matrix code that allows you to encrypt a significant amount of information: a) Data Matrix code, b) PDF417 code - an earlier version of the matrix code, c) a variant of the matrix code Aztec type Barcode;
на фиг. 3 представлены три формы интерпретации наиболее распространенного в настоящее время матричного кода - QR-кода: а) сокращенная форма QR-кода, б) стандартная (общеупотребительная) форма QR-кода, в) расширенная (полная) форма QR-кода;in fig. Figure 3 shows three forms of interpretation of the currently most common matrix code - QR code: a) a shortened form of a QR code, b) a standard (common) form of a QR code, c) an extended (full) form of a QR code;
на фиг. 4 представлено схематическое изображение сущности изобретения: 1 - заготовка криптокарты, 2 - магнитный кодировщик, 3 - готовая криптокарта, 4 - магнитный матричный сканер;in fig. 4 shows a schematic representation of the essence of the invention: 1 - blank cryptocard, 2 - magnetic encoder, 3 - finished cryptocard, 4 - magnetic matrix scanner;
на фиг. 5 представлены варианты геометрической реализации формы заготовки носителя двоичной магнитной криптограммы: а) в виде прямоугольной матрицы размером М×N, где М и N - натуральные числа, М - от 1 до N, N - не меньше 2, б) в виде сектора окружности с полярным углом F и радиусом R, размеченного с использованием следующих координат: текущей полярной угловой координаты f и текущего радиуса r, в) в виде полной окружности радиуса R, размеченной с использованием следующих координат: текущей полярной угловой координаты f и текущего радиуса r;in fig. Figure 5 shows variants of the geometric implementation of the shape of the blank of the carrier of a binary magnetic cryptogram: a) in the form of a rectangular matrix of size M × N, where M and N are natural numbers, M is from 1 to N, N is at least 2, b) in the form of a sector of a circle with polar angle F and radius R, labeled using the following coordinates: current polar angular coordinate f and current radius r, c) in the form of a full circle of radius R, labeled using the following coordinates: current polar angular coordinate f and current radius r;
на фиг. 6 представлен принцип электромагнитной инициации магниточувствительных элементов (битов, пикселей) криптоносителя - криптокарты, реализованный в магнитном кодировщике;in fig. 6 shows the principle of electromagnetic initiation of magnetically sensitive elements (bits, pixels) of a crypto carrier - a crypto card, implemented in a magnetic encoder;
на фиг. 7 представлены различия между перпендикулярной (а) и продольной (б) видами записи магнитных данных на криптоноситель;in fig. 7 shows the differences between perpendicular (a) and longitudinal (b) types of recording magnetic data on a crypto carrier;
на фиг. 8 представлена реализация единичного интегрированного магнитного датчика сканера в виде одиночного чувствительного элемента с осевой магнитной анизотропией;in fig. 8 shows the implementation of a single integrated magnetic scanner sensor in the form of a single sensitive element with axial magnetic anisotropy;
на фиг. 9 представлена схема поперечного разреза датчика гигантского магнитного сопротивления (ГМС): на слой кремниевого субстрата (Si) методом магнетронного напыления наносили последовательно защитный подслой тантала (Та), подслой ферромагнетика - пермаллоя (NiFe), слой промежуточного разделителя - меди (Cu), второй слой ферромагнетика - пермаллоя (NiFe), слой антиферромагнетика - иридий-марганец (IrMn) и верхний защитный слой тантала (Та). Сверху на полученный сэндвич напыляли токоведущие дорожки из меди (на рисунке не показаны);in fig. Figure 9 shows a cross-sectional diagram of a giant magnetic resistance (GMR) sensor: a protective sublayer of tantalum (Ta), a ferromagnet sublayer - permalloy (NiFe), an intermediate separator layer - copper (Cu), the second a ferromagnet layer - permalloy (NiFe), an antiferromagnet layer - iridium-manganese (IrMn) and an upper protective layer of tantalum (Ta). Copper current-carrying tracks (not shown in the figure) were sprayed on top of the resulting sandwich;
на фиг. 10 представлена реализация единичного интегрированного магнитного датчика сканера в виде трех чувствительных элементов с осевой магнитной анизотропией;in fig. 10 shows the implementation of a single integrated magnetic scanner sensor in the form of three sensitive elements with axial magnetic anisotropy;
на фиг. 11 представлена реализация единичного интегрированного магнитного датчика сканера в виде четырех чувствительных элементов без осевой магнитной анизотропии: а) конфигурация «клопик», б) конфигурация «ромбик».in fig. Figure 11 shows the implementation of a single integrated magnetic sensor of the scanner in the form of four sensitive elements without axial magnetic anisotropy: a) “bug” configuration, b) “diamond” configuration.
Позициями на фигурах обозначены:The positions in the figures are:
1. Исходная заготовка,1. Initial workpiece,
2. Устройство-кодировщик,2. Encoder device,
3. Готовая криптокарта,3. Ready crypto map,
4. Магнитный сканер,4. Magnetic scanner,
5. Ток чтения,5. Read current,
6. Ток записи,6. Write current,
7. Головка чтения (GMR-сенсор),7. Reading head (GMR sensor),
8. Дорожка,8. Track,
9. Экран,9. Screen,
10. Намагниченность,10. Magnetization,
11. Мягкий подслой,11. Soft underlayer,
12. Индуктивная головка записи,12. Inductive recording head,
13. Записываемый слой.13. Recordable layer.
В частности, на фиг. 4 на позиции 1 представлена исходная заготовка под магнитную криптокарту, вставляемая в паз специального устройства 2 - кодировщика, в котором посредством электромагнитной индукции в индивидуальных информационных битах (пикселях) криптокарты создают наведенное постоянное магнитное поле, формируя криптограмму. На позиции 3 изображена готовая криптокарта с нанесенным магнитным словом или криптограммой, внешне не отличимая от исходной заготовки, изображенной на позиции 1. Считывание и расшифровка магнитной информационной криптограммы могут быть осуществлены лишь с использованием специального устройства - матричного магнитного сканера, изображенного на позиции 4. С помощью интегральных датчиков магнитного поля, размещенных на рабочей поверхности (снизу) сканера 4, возможно восприятие бит (пикселей) магнитной информации, записанной на криптокарте, и ее корректная интерпретация.In particular, in FIG. 4,
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Заявляемый способ реализуют следующим образом.The inventive method is implemented as follows.
Предварительно формируют носитель магнитной криптограммы, для чего используют исходную заготовку, на которую наносят зашифрованную целевую информацию. Исходная заготовка носителя двоичной магнитной криптограммы может быть изготовлена в виде плоской пластины заданного размера из органического (например, картон, плотная бумага, пластик) или неорганического (алюминий, кремний и др.) немагнитного материала, на поверхность которого нанесены (например, наклеены, проштампованы, вытиснены) тонкослойные (толщиной от 100 нм до 0,5 мм) дискретные ферромагнитные (или ферримагнитные) элементы (информационные биты, пиксели) с высокой коэрцитивной способностью (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%8D%D1%80%D1%86%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B0). Размеры битов и предельная плотность их нанесения диктуются условиями устойчивости информационного состояния (тепловое, электромагнитное) по отношению к внешним воздействиям (суперпарамагнитная устойчивость), а также технологической возможностью нанесения битов, записи и считывания информации. В зависимости от реальной необходимости и технологических возможностей биты (пиксели) могут иметь размеры от десятков микрон до единиц миллиметров.A carrier of a magnetic cryptogram is preliminarily formed, for which an initial blank is used, on which the encrypted target information is applied. The initial blank of a carrier of a binary magnetic cryptogram can be made in the form of a flat plate of a given size from an organic (for example, cardboard, thick paper, plastic) or inorganic (aluminum, silicon, etc.) non-magnetic material, on the surface of which are applied (for example, pasted, stamped) , extruded) thin-layer (thickness from 100 nm to 0.5 mm) discrete ferromagnetic (or ferrimagnetic) elements (information bits, pixels) with high coercivity (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A% D0%BE%D1%8D%D1%80%D1%86%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0% B8%D0%BB%D0%B0). The sizes of bits and the maximum density of their application are dictated by the conditions of stability of the information state (thermal, electromagnetic) in relation to external influences (superparamagnetic stability), as well as the technological possibility of applying bits, writing and reading information. Depending on the real need and technological capabilities, bits (pixels) can have sizes from tens of microns to units of millimeters.
Для повышения достоверности информации при нанесении и считывании, желательно, чтобы пластина заготовки до и после нанесения криптокода сохраняла геометрическую жесткость. В этом случае достигается максимальная вероятность безошибочного считывания зашифрованной информации с использованием матричного сканера. Целесообразно также после нанесения криптокода на заготовку закрыть область, занятую криптограммой, защитным покрытием или пленкой, изготовленными из материала с высокой магнитной проницаемостью (лак, краска, бумага, пластик). В качестве битов (пикселей), являющихся носителями магнитной напряженности, целесообразно использовать тонкие пластинки, изготовленные из ферромагнитного (ферримагнитного) материала. Например, такие пластинки могут быть легко получены из ферромагнитной фольги или нарезаны из магнитной ленты, представляющей собой слой порошка ферромагнетика, нанесенного на полимерную пленку. Конкретный материал, используемый в качестве носителя бит (пикселей) магнитного криптокода, зависит от технологии реализации данного изобретения. Здесь подходят, например, железо с высокой коэрцитивностью, пермаллои, ферриты, мелко- и ультрадисперсные системы, включающие оксиды переходных металлов, восстановленные карбонильные порошки на органической связке и прочее.To increase the reliability of information during application and reading, it is desirable that the workpiece plate before and after application of the cryptocode retains geometric rigidity. In this case, the maximum probability of error-free reading of encrypted information using a matrix scanner is achieved. It is also advisable, after applying the cryptocode to the workpiece, to close the area occupied by the cryptogram with a protective coating or film made of a material with high magnetic permeability (lacquer, paint, paper, plastic). As bits (pixels), which are carriers of magnetic intensity, it is advisable to use thin plates made of ferromagnetic (ferrimagnetic) material. For example, such plates can be easily obtained from a ferromagnetic foil or cut from a magnetic tape, which is a layer of ferromagnetic powder deposited on a polymer film. The specific material used as a carrier of bits (pixels) of the magnetic cryptocode depends on the technology for implementing the present invention. Here, for example, iron with high coercivity, permalloys, ferrites, fine and ultradispersed systems, including transition metal oxides, reduced carbonyl powders on an organic binder, and so on, are suitable.
Форма исходной заготовки может быть самой разнообразной.The shape of the original workpiece can be very diverse.
Например, исходная заготовка может быть выполнена в виде:For example, the initial workpiece can be made in the form:
- прямоугольной матрицы размером М×N, где М и N - натуральные числа, М - от 1 до N, N - не меньше 2 (см. Фиг. 5, а);- a rectangular matrix of size M×N, where M and N are natural numbers, M is from 1 to N, N is not less than 2 (see Fig. 5, a);
- сектора окружности с полярным углом F и радиусом R, размеченного с использованием следующих координат: текущей полярной угловой координаты f и текущего радиуса r (см. Фиг. 5, б);- sector of a circle with polar angle F and radius R marked using the following coordinates: current polar angular coordinate f and current radius r (see Fig. 5, b);
- полной окружности радиуса R, размеченной с использованием следующих координат: текущей полярной угловой координаты f и текущего радиуса r (см. Фиг. 5, в).- a full circle of radius R marked out using the following coordinates: the current polar angular coordinate f and the current radius r (see Fig. 5, c).
На такую исходную заготовку с использованием специального кодировщика первоначально записывают зашифрованную особым алгоритмом целевую информацию (криптограмму), например, (для варианта квадратной матрицы, (см. Фиг. 5, а) при М=N):On such an initial workpiece, using a special encoder, the target information (cryptogram) encrypted by a special algorithm is initially recorded, for example, (for the square matrix variant, (see Fig. 5, a) with M=N):
Могут быть использованы следующие системы кодирования информации и стандарты: например, ASCII, ISO 8859-1, ISO/IEC 16022, ISO/IEC 15418:1999, ISO/IEC 15434:1999, ISO/IEC 15415.The following information coding systems and standards can be used: e.g. ASCII, ISO 8859-1, ISO/IEC 16022, ISO/IEC 15418:1999, ISO/IEC 15434:1999, ISO/IEC 15415.
Data Matrix: Символы DataMatrix образованы из модулей, расположенных в пределах шаблона поиска. Ими можно закодировать до 3116 кодов таблицы ASCII (включая избыточную информацию). Символ состоит из областей данных, которые содержат модули в виде периодического массива. Каждая область данных ограничена шаблоном поиска и окружена со всех четырех сторон границами свободной зоны (замечание: модули могут быть квадратными (см. Фиг. 5, а) при М=N или круглыми (см. Фиг. 5, в), конкретная форма стандартом не закреплена). К настоящему дню Data Matrix описывается стандартом ISO, - International Symbology Specification, Data Matrix, и является общественным достоянием для многих областей использования, что означает, что формат может быть использован свободно и без каких-либо лицензионных отчислений.Data Matrix: DataMatrix symbols are made up of modules located within the search pattern. They can encode up to 3116 ASCII table codes (including redundant information). A symbol consists of data areas that contain units in a periodic array. Each data area is limited by a search pattern and surrounded on all four sides by the boundaries of the free zone (note: the modules can be square (see Fig. 5, a) with M=N or round (see Fig. 5, c), a specific shape is standard not fixed). To date, Data Matrix is described by the ISO standard, International Symbology Specification, Data Matrix, and is in the public domain for many uses, which means that the format can be used freely and without any royalties.
Ниже приведены российские стандарты, регламентирующие вопросы применения информационных технологий.Below are the Russian standards governing the use of information technology.
ГОСТ Р 56042-2014 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СТАНДАРТЫ ФИНАНСОВЫХ ОПЕРАЦИЙGOST R 56042-2014 NATIONAL STANDARD OF THE RUSSIAN FEDERATION STANDARDS OF FINANCIAL OPERATIONS
ГОСТ Р ИСО/МЭК 15415-2012 Информационные технологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных. Спецификация испытаний символов штрихового кода для оценки качества печати. Двумерные символыGOST R ISO/IEC 15415-2012 Information technology. Technologies for automatic identification and data collection. Specification for testing bar code symbols for evaluating print quality. 2D symbols
ГОСТ Р ИСО/МЭК 16022-2008 Автоматическая идентификация. Кодирование штриховое. Спецификация символики Data Matrix ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-1-2011 Информационные технологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных (АИСД).GOST R ISO/IEC 16022-2008 Automatic identification. Bar coding. Data Matrix symbology specification GOST R ISO/IEC 19762-1-2011 Information technology. Technologies of automatic identification and data collection (AISD).
ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-2-2011 Информационные технологии.GOST R ISO/IEC 19762-2-2011 Information technology.
ГОСТ Р ИСО/МЭК 24778-2010 Информационные технологии.GOST R ISO/IEC 24778-2010 Information technology.
Спецификация символики штрихового кода Aztec Code.Aztec Code barcode symbology specification.
Электромагнитный кодировщик (см. Фиг. 6) посредством осуществления магнитной записи магнитным пиксельным способом наносит определенную последовательность двоичного состояния намагниченности (инициации) микромагнитов (битов, пикселей), в результате чего формируют магнитное двоичное слово (в случае одномерного кодирования) или магнитную двумерную матрицу (в случае двумерного кодирования) - далее криптограмму. Один высокопроизводительный кодировщик способен за короткое время нанести сотни тысяч и даже миллионы криптометок (криптограмм) на магнитные заготовки. Матричная структура двумерной криптографии позволяет однозначно кодировать информацию в двух измерениях, за счет чего объем кодируемых данных значительно увеличивается по сравнению с одномерной кодировкой. Важное преимущество всех матричных кодов заключается в возможности кодирования большого объема информации на очень маленькой площади.The electromagnetic encoder (see Fig. 6) by means of magnetic recording by the magnetic pixel method inflicts a certain sequence of the binary state of magnetization (initiation) of micromagnets (bits, pixels), as a result of which a magnetic binary word is formed (in the case of one-dimensional coding) or a magnetic two-dimensional matrix ( in the case of two-dimensional coding) - further the cryptogram. One high-performance encoder is capable of applying hundreds of thousands and even millions of cryptotags (cryptograms) to magnetic blanks in a short time. The matrix structure of two-dimensional cryptography makes it possible to uniquely encode information in two dimensions, due to which the amount of encoded data is significantly increased compared to one-dimensional encoding. An important advantage of all matrix codes is the ability to encode a large amount of information in a very small area.
В качестве ключевого элемента кодировщика может быть использована электромагнитная головка, позволяющая намагничивать нужные биты (пиксели) исходной матричной заготовки. В зависимости от ориентации электромагнитной головки может быть получена либо перпендикулярная (см. Фиг. 7, а), либо продольная (см. Фиг. 7, б) запись. В результате получают криптограмму, содержащую закодированную целевую информацию. Эта информация закрыта для визуальных считывающих устройств, что позволяет избежать потери информации. Однако магнитное считывающее устройство (сканер), проносимое непосредственно над магнитным носителем информации на небольшом расстоянии, обеспечивающем восприятие магнитного сигнала от матричных меток (порядка одного или нескольких миллиметров), позволяет получить достоверное (линейное или двумерное, в зависимости от типа нанесения) магнитное изображение, которое в закодированном виде позволит однозначно распознать зашифрованный двоичный сигнал.As a key element of the encoder, an electromagnetic head can be used, which makes it possible to magnetize the necessary bits (pixels) of the original matrix blank. Depending on the orientation of the electromagnetic head, either a perpendicular (see Fig. 7, a) or longitudinal (see Fig. 7, b) recording can be obtained. As a result, a cryptogram containing the encoded target information is obtained. This information is closed to visual readers to avoid loss of information. However, a magnetic reader (scanner) carried directly over a magnetic storage medium at a short distance, which ensures the perception of a magnetic signal from matrix marks (on the order of one or several millimeters), makes it possible to obtain a reliable (linear or two-dimensional, depending on the type of application) magnetic image, which, when encoded, will make it possible to unambiguously recognize the encrypted binary signal.
Для успешного раскодирования зашифрованной целевой информации, записанной магнитным криптокодом, используют магнитный матричный сканер, представляющий собой пластину из органического (пластик) или неорганического (например, кремний) материала, на которой сформирована (собрана) интегральная криптографическая матрица, состоящая из конечного числа чувствительных элементов (первичных преобразователей магнитного поля - датчиков), воспринимающих напряженность магнитного поля, которая позволяет однозначным образом распознать записанное магнитное двоичное слово или двумерную матрицу (криптограмму). В качестве чувствительных магнитных элементов (датчиков магнитного поля) в общем случае могут быть использованы известные из уровня техники устройства, такие, как датчики Холла, разнообразные спинвентильные структуры, магниторезистивные туннельные датчики, ГМС датчики (гигантского магнетосопротивления) и прочие. ГМС и магниторезистивные датчики являются наиболее предпочтительными, поскольку имеют меньшие значения коэрцитивности и позволяют использовать значительно более высокие частоты перезарядки, а также имеют более высокий частотный ресурс срабатывания, до сотен кГц.To successfully decode the encrypted target information recorded with a magnetic cryptocode, a magnetic matrix scanner is used, which is a plate made of organic (plastic) or inorganic (for example, silicon) material, on which an integral cryptographic matrix is formed (assembled), consisting of a finite number of sensitive elements ( primary converters of the magnetic field - sensors), perceiving the strength of the magnetic field, which allows you to unambiguously recognize the recorded magnetic binary word or two-dimensional matrix (cryptogram). As sensitive magnetic elements (magnetic field sensors), devices known from the prior art, such as Hall sensors, various spin valve structures, magnetoresistive tunnel sensors, GMR sensors (giant magnetoresistance), and others, can generally be used. GMS and magnetoresistive sensors are the most preferable, because they have lower coercivity values and allow the use of much higher recharge frequencies, and also have a higher frequency response time, up to hundreds of kHz.
Каждый интегрированный датчик магнитного поля, по существу, представляет собой микропиксель, воспринимающий кванты (биты) общей магнитной криптограммы. Сигналы с датчиков передаются в специализированный микропроцессор. Многократно опрашивая поочередно все магнитные датчики матрицы сканера по заданному алгоритму, аналогичному телевизионному, в декодере сканера формируется динамическая картинка, имеющая, как минимум, на порядок более высокую плотность, чем исходная криптограмма. Это обеспечивается тем, что за счет различия в линейных размерах разрешение считывающего элемента (бита) должно быть, как минимум, в 4 раза более высоким, чем линейный размер элемента (бита, пикселя) магнитного слова носителя криптограммы.Each integrated magnetic field sensor is essentially a micropixel that receives quanta (bits) of a common magnetic cryptogram. The signals from the sensors are transmitted to a specialized microprocessor. By repeatedly interrogating all the magnetic sensors of the scanner matrix in turn according to a given algorithm, similar to a television one, a dynamic picture is formed in the scanner decoder, which has at least an order of magnitude higher density than the original cryptogram. This is ensured by the fact that due to the difference in linear dimensions, the resolution of the reading element (bit) must be at least 4 times higher than the linear size of the element (bit, pixel) of the magnetic word of the cryptogram carrier.
Таким образом, осуществляется считывание закодированной магнитной криптограммой информации и ее многократная (определяемая частотой микропроцессора и используемой информационной шиной сканера) верификация. Декодированная с помощью специализированного микропроцессора информация либо отображается на дисплее сканера, либо передает соответствующий сигнал на исполнительное устройство.Thus, the reading of the information encoded by the magnetic cryptogram and its multiple (determined by the frequency of the microprocessor and the information bus used by the scanner) verification is carried out. Information decoded using a specialized microprocessor is either displayed on the scanner display or transmits a corresponding signal to an actuating device.
Такая магниточувствительная матрица может быть использована также в качестве элемента динамической диагностики различных ферромагнитных (ферримагнитных) элементов технологических, строительных, электронных и иных устройств и конструкций, которая может быть реализована путем исследования структурной неоднородности магнитных полей.Such a magnetically sensitive matrix can also be used as an element of dynamic diagnostics of various ferromagnetic (ferrimagnetic) elements of technological, building, electronic and other devices and structures, which can be implemented by studying the structural inhomogeneity of magnetic fields.
Предлагаемая магниточувствительная матрица может быть также использована в качестве элемента динамической магнитной диагностики живых организмов и человека на предмет развития онкологических образований головного мозга или заболеваний различных частей тела и внутренних органов.The proposed magnetically sensitive matrix can also be used as an element of dynamic magnetic diagnostics of living organisms and humans for the development of oncological formations of the brain or diseases of various parts of the body and internal organs.
Магниточувствительная матрица может быть также использована в качестве элемента динамической магнитной диагностики живых организмов и человека на предмет выявления нарушений динамики магнитных импульсов, сопровождающих кровоток в живом организме.A magnetically sensitive matrix can also be used as an element of dynamic magnetic diagnostics of living organisms and humans in order to detect disturbances in the dynamics of magnetic impulses accompanying blood flow in a living organism.
Магниточувствительная матрица может быть также использована в качестве элемента динамической магнитной диагностики живых организмов и человека на предмет выявления нарушений динамики магнитных импульсов, сопровождающих нервную и мозговую активность живого организма.A magnetically sensitive matrix can also be used as an element of dynamic magnetic diagnostics of living organisms and humans in order to detect disturbances in the dynamics of magnetic impulses accompanying the nervous and brain activity of a living organism.
Также, предложено устройство для осуществления заявляемого способа, которое, согласно заявке, состоит из носителя двоичной магнитной криптограммы, устройства первоначальной записи закодированной информации на исходную заготовку - кодировщика и считывающего матричного магнитного сканера, набранного из М×N (где М и N - натуральные числа) индивидуальных интегрированных датчиков магнитного поля, позволяющего однозначно трактовать и интерпретировать совокупно считанную целевую информацию.Also, a device for implementing the proposed method is proposed, which, according to the application, consists of a carrier of a binary magnetic cryptogram, a device for initial recording of encoded information on an initial workpiece - an encoder and a reading matrix magnetic scanner, recruited from M × N (where M and N are natural numbers ) individual integrated magnetic field sensors, which makes it possible to unambiguously interpret and interpret the collectively read target information.
Также, согласно заявке, устройство первоначальной записи информации - кодировщик осуществляет ее на исходную заготовку координатно с использованием наведенных сильных электромагнитных полей.Also, according to the application, the device for the initial recording of information - the encoder performs it on the original workpiece coordinately using induced strong electromagnetic fields.
Кроме того, согласно изобретению, возможен следующий способ применения предлагаемого устройства, состоящий в том, что его используют для визуализации и выявления структурных дефектов ферромагнитных (ферримагнитных) элементов различных строительных, электронных, машиностроительных конструкций и устройств. Выявленные магнитным сканером неравномерности магнитных полей в элементах конструкций, изготовленных из ферромагнитных (ферримагнитных) материалов, могут стать источником концентрации опасных напряжений, способных вывести их из строя.In addition, according to the invention, the following method of using the proposed device is possible, consisting in the fact that it is used to visualize and detect structural defects in ferromagnetic (ferrimagnetic) elements of various building, electronic, engineering structures and devices. Irregularities of magnetic fields detected by a magnetic scanner in structural elements made of ferromagnetic (ferrimagnetic) materials can become a source of hazardous voltage concentration that can disable them.
Кроме того, согласно заявке, возможен следующий способ применения предлагаемого устройства, состоящий в том, что его используют для визуализации и выявления магнитных неоднородностей частей тела живых организмов с целью профилактики ранних стадий различных заболеваний, в частности, онкологических. Принцип работы сканера в этом случае основывается на динамике диагностируемых слабых магнитных полей, сопровождающих импульсы коронарной, сосудистой и нервной систем, мозговой деятельности и т.п.In addition, according to the application, the following method of using the proposed device is possible, consisting in the fact that it is used to visualize and detect magnetic inhomogeneities of body parts of living organisms in order to prevent the early stages of various diseases, in particular, cancer. The principle of operation of the scanner in this case is based on the dynamics of diagnosed weak magnetic fields accompanying impulses of the coronary, vascular and nervous systems, brain activity, etc.
Задачи логистики, торговли, обеспечения банковских и контрольных операций доступа и распознавания объектов требуют быстрой и однозначной реакции и своевременного выполнения. Имея достаточное количество методик шифрования, не составит труда адаптировать их для обеспечения функционала любой операционной инфраструктуры, оснащенной магнитными сканерами распознавания. Один единственный кодировщик криптограммы способен за короткое время нанести сотни тысяч и даже миллионы криптометок на магнитные заготовки. Далее информация может быть целевым образом доставлена на адресные объекты и ожидать адресатов, оснащенных сканерами магнитных меток.The tasks of logistics, trade, provision of banking and control operations for access and recognition of objects require a quick and unambiguous response and timely execution. With a sufficient number of encryption techniques, it will not be difficult to adapt them to ensure the functionality of any operational infrastructure equipped with magnetic recognition scanners. One single cryptogram encoder is capable of applying hundreds of thousands and even millions of cryptotags to magnetic blanks in a short time. Further, information can be purposefully delivered to address objects and wait for recipients equipped with magnetic label scanners.
Здесь присутствует практически полная аналогия с оптическим распознаванием двоичного графического рисунка матричного кода или более современного QR-кода, причем разрешение считывающего элемента должно быть, как минимум, в 4 раза более высоким, чем линейный размер элемента (буквы) магнитного слова носителя. Лишь в этом случае возможна достоверная идентификация магнитного кода, записанного в матрице.Here there is an almost complete analogy with the optical recognition of a binary graphic pattern of a matrix code or a more modern QR code, and the resolution of the reading element must be at least 4 times higher than the linear size of the element (letter) of the magnetic word of the carrier. Only in this case is it possible to reliably identify the magnetic code recorded in the matrix.
На территории РФ использование штриховой кодировки подчиняется требованиям, изложенным в Межгосударственном стандарте ГОСТ ISO/IEC 15420-2010 Автоматическая идентификация / КОДИРОВАНИЕ ШТРИХОВОЕ / Спецификация символики штрихового кода EAN/UPC (ISO/IEC 15420:2009 Information technology - Automatic identification and data capture techniques - EAN/UPC bar code symbology specification (IDT)), (см. Фиг. 1, а и б).On the territory of the Russian Federation, the use of bar coding is subject to the requirements set forth in the Interstate Standard GOST ISO / IEC 15420-2010 Automatic identification / BAR CODING / EAN / UPC bar code symbology specification (ISO / IEC 15420: 2009 Information technology - Automatic identification and data capture techniques - EAN/UPC bar code symbology specification (IDT)), (see Fig. 1, a and b).
При использовании матричной (двумерной) интерпретации настоящего изобретения возможно полноценное использование существующих видов кодирования матричной информации, например, в виде матричных кодов Data Matrix (см. Фиг. 2, а), кода PDF417 (см. Фиг. 2, б), баркода типа Aztec (см. Фиг. 2, в) или QR-кода (см. Фиг. 3). В этом случае отсутствует необходимость изобретения новых видов кодировки, что может потребоваться в случае использования иных, отличных от прямоугольной (квадратной) матрицы, форм и конфигураций.When using the matrix (two-dimensional) interpretation of the present invention, it is possible to fully use the existing types of encoding matrix information, for example, in the form of Data Matrix matrix codes (see Fig. 2, a), PDF417 code (see Fig. 2, b), type barcode Aztec (see Fig. 2c) or QR code (see Fig. 3). In this case, there is no need to invent new types of encoding, which may be required in the case of using shapes and configurations other than a rectangular (square) matrix.
Матричная структура двумерной криптографии позволяет однозначно кодировать информацию в двух измерениях, за счет чего объем кодируемых данных значительно увеличивается по сравнению с одномерной кодировкой. Важное преимущество всех матричных кодов заключается в возможности закодирования большого объема информации на очень маленькой площади. Предлагаемая магниточувствительная матрица может быть также использована в качестве элемента динамической магнитной диагностики различных ферромагнитных (ферримагнитных) элементов технологических, строительных, электронных и иных конструкций, которая может быть реализована путем исследования структурных неоднородностей магнитных полей.The matrix structure of two-dimensional cryptography makes it possible to uniquely encode information in two dimensions, due to which the amount of encoded data is significantly increased compared to one-dimensional encoding. An important advantage of all matrix codes is the ability to encode a large amount of information in a very small area. The proposed magnetically sensitive matrix can also be used as an element of dynamic magnetic diagnostics of various ferromagnetic (ferrimagnetic) elements of technological, building, electronic and other structures, which can be implemented by studying the structural inhomogeneities of magnetic fields.
Предлагаемая магниточувствительная матрица может быть также использована в качестве элемента динамической магнитной диагностики живых организмов и человека на предмет развития онкологических образований головного мозга или заболеваний различных частей тела и внутренних органов.The proposed magnetically sensitive matrix can also be used as an element of dynamic magnetic diagnostics of living organisms and humans for the development of oncological formations of the brain or diseases of various parts of the body and internal organs.
Примеры реализации изобретения.Examples of implementation of the invention.
Пример 1. С целью первичной реализации идей, предложенных в настоящем изобретении, были изготовлены следующие пробные компоненты: 1) прототипы криптокарты из алюминиевой пластины, стеклотекстолита, полистирола и полипропилена, 2) прототип магнитного кодировщика, снабженного координатной электромагнитной головкой для индукционной инициации постоянного магнитного поля в битах (пикселях) заготовки криптокарты, 3) прототип магнитного матричного сканера, в котором на пластине из монокристаллического кремния собраны 5×5 (25) интегральных датчика магнитного поля, реализованные на элементной базе существующих датчиков Холла и собранные по схеме моста Уитстона.Example 1. In order to initially implement the ideas proposed in the present invention, the following test components were made: 1) prototypes of a cryptocard from an aluminum plate, fiberglass, polystyrene and polypropylene, 2) a prototype of a magnetic encoder equipped with a coordinate electromagnetic head for induction initiation of a constant magnetic field in bits (pixels) of a cryptomap blank, 3) a prototype of a magnetic matrix scanner, in which 5 × 5 (25) integral magnetic field sensors are assembled on a single-crystal silicon plate, implemented on the element base of existing Hall sensors and assembled according to the Wheatstone bridge scheme.
Пример 2. Были исследованы прототипы криптокарт, изготовленные из алюминиевой пластины, стеклотекстолита, полистирола и полипропилена. В качестве магнитных элементов (бит, пикселей) использовали никелевую фольгу, кусочки феррита, нарезку старой использованной магнитофонной ленты. По результатам исследования сделаны следующие выводы: 1) алюминиевая заготовка имеет максимальные значения жесткости и массы; 2) заготовки криптокарт из полипропилена требуют специальной механической обработки для повышения адгезионного сцепления магнитных бит (пикселей) с поверхностью; 3) наиболее удачными оказались заготовки из стеклотекстолита и полистирола за счет удобства крепления к поверхности магнитных бит (пикселей) при помощи клея; 4) магнитофонная лента плохо намагничивается (возможно, сказывается возраст ферромагнитного материала); 5) никелевая фольга и кусочки феррита удовлетворительно намагничиваются и сохраняют магнитное поле в течение длительного времени, 6) при изготовлении магнитных бит (пикселей) из феррита возникают сложности формообразования, вызванные хрупкостью материала; 7) никелевая фольга показала максимальную применимость в качестве информационных ячеек (бит, пикселей) из числа перечисленных выше материалов.Example 2. Prototypes of cryptocards made of aluminum plate, fiberglass, polystyrene and polypropylene were investigated. As magnetic elements (bits, pixels), nickel foil, pieces of ferrite, cutting of an old used tape were used. Based on the results of the study, the following conclusions were drawn: 1) the aluminum billet has the maximum values of rigidity and mass; 2) cryptocard blanks made of polypropylene require special machining to increase the adhesive adhesion of magnetic bits (pixels) to the surface; 3) blanks made of fiberglass and polystyrene turned out to be the most successful due to the convenience of attaching magnetic bits (pixels) to the surface with glue; 4) the tape is poorly magnetized (possibly due to the age of the ferromagnetic material); 5) nickel foil and pieces of ferrite are satisfactorily magnetized and retain a magnetic field for a long time; 6) in the manufacture of magnetic bits (pixels) from ferrite, shaping difficulties arise due to the fragility of the material; 7) Nickel foil showed the maximum applicability as information cells (bits, pixels) among the materials listed above.
Пример 3. Был исследован прототип кодировщика, снабженного координатной электромагнитной головкой для индукционной инициации постоянного магнитного поля в битах (пикселях) заготовки криптокарты (см. Фиг. 4, позиция 1). При наведении постоянного магнитного поля в битах (пикселях) из никеля и феррита существенных различий обнаружено не было. Размеры бит составляли 3×3 мм в обоих случаях. Попытки наведения устойчивого магнитного поля на биты, изготовленные из старой магнитофонной ленты, завершились неудачей.Example 3. A prototype of an encoder equipped with a coordinate electromagnetic head for induction initiation of a constant magnetic field in bits (pixels) of a cryptomap blank was investigated (see Fig. 4, position 1). When inducing a constant magnetic field in bits (pixels) made of nickel and ferrite, no significant differences were found. The bit sizes were 3×3 mm in both cases. Attempts to induce a stable magnetic field on bits made from old tape ended in failure.
Пример 4. Был исследован прототип магнитного матричного сканера, в котором на тонкой квадратной пластине размером 50×50 мм из монокристаллического кремния собраны 5×5 (25) интегральных датчика магнитного поля, реализованные на элементной базе имеющихся в продаже промышленных датчиков, основанные на эффекте Холла и собранные по схеме мостов Уитстона. Размер ячейки каждого бита единичного интегрального элемента (см. Фиг. 8), формирующего магниточувствительную матрицу, составлял 7×7 мм, что, разумеется, недостаточно для реального прототипа, но вполне приемлемо для подтверждения работоспособности общего принципа предложенного в изобретении способа. После настройки отдельных элементов схемы была подтверждена магнитометрическая устойчивость собранного устройства и возможность различения дискретных магнитных сигналов от различных источников постоянного магнитного поля.Example 4. A prototype of a magnetic matrix scanner was investigated, in which 5 × 5 (25) integral magnetic field sensors were assembled on a thin square plate of 50 × 50 mm in size from single-crystal silicon, implemented on the element base of commercially available industrial sensors based on the Hall effect and assembled according to the scheme of Wheatstone bridges. The cell size of each bit of a single integral element (see Fig. 8), which forms a magnetically sensitive matrix, was 7 × 7 mm, which, of course, is not enough for a real prototype, but is quite acceptable for confirming the operability of the general principle of the method proposed in the invention. After adjusting the individual elements of the circuit, the magnetometric stability of the assembled device and the possibility of distinguishing discrete magnetic signals from various sources of a constant magnetic field were confirmed.
Пример 5. Из пустой плоской полистироловой заготовки прямоугольной формы размером 50×50 мм изготовили матричную заготовку для носителя двоичной магнитной криптограммы 4×4 бита (пикселя) путем приклеивания на нее с использованием дихлорэтанового клея квадратов со стороной 10 мм, вырезанных из никелевой фольги толщиной 0,3 мм (см. Фиг. 5, а). Затем выборочно координатно осуществляли электромагнитную индукционную инициацию (см. Фиг. 6) отдельных бит (пикселей) криптокарты при помощи соленоида по схеме перпендикулярной записи данных (см. Фиг. 7, а). В результате исследования магнитной криптограммы с использованием сканера магнитного поля (см. Пример 4) было получено подтверждение о наличии источников постоянного магнитного поля в позициях, соответствующих инициации. Расположение магнитных полей в битах было перпендикулярным (см. Фиг. 7, а).Example 5. From an empty flat polystyrene blank of rectangular shape 50 × 50 mm in size, a matrix blank was made for a carrier of a binary
Пример 6. Аналогично Примеру 5 исходную заготовку для носителя двоичной магнитной криптограммы изготовили в виде сектора окружности с полярным углом F=90° и радиусом R=70 мм, размеченного с использованием следующих координат: текущей полярной угловой координаты f и текущего радиуса r. В секторах с радиусами, соответственно, 0-1, 2-3, 4-5 и 6-7 см, были размечены участки на один, три, четыре и шесть пикселей, соответственно (см. Фиг. 5, б). Далее на них наклеили 14 бит, вырезанные из никелевой фольги. Затем выборочно координатно осуществляли электромагнитную индукционную инициацию отдельных бит (пикселей) криптокарты при помощи соленоида по схеме (см. Фиг. 6). В результате исследования магнитной криптограммы с использованием сканера магнитного поля (см. Пример 4) было получено подтверждение о наличии источников постоянного магнитного поля в позициях, соответствующих инициации. Расположение магнитных полей в битах было перпендикулярным (см. Фиг. 7, а).Example 6. Similar to Example 5, the initial blank for the carrier of a binary magnetic cryptogram was made in the form of a sector of a circle with a polar angle F=90° and a radius R=70 mm, marked using the following coordinates: the current polar angular coordinate f and the current radius r. In sectors with radii of 0-1, 2-3, 4-5 and 6-7 cm, respectively, areas were marked with one, three, four and six pixels, respectively (see Fig. 5, b). Next, 14 bits cut out of nickel foil were glued onto them. Then, electromagnetic induction induction of individual bits (pixels) of the cryptomap was selectively coordinated using a solenoid according to the scheme (see Fig. 6). As a result of the study of the magnetic cryptogram using a magnetic field scanner (see Example 4), confirmation was obtained of the presence of sources of a constant magnetic field in positions corresponding to initiation. The location of the magnetic fields in the bits was perpendicular (see Fig. 7a).
Пример 7. Аналогично Примерам 5 и 6 исходную заготовку для носителя двоичной магнитной криптограммы изготовили в виде полной окружности радиуса R=50 мм, размеченной с использованием следующих координат: текущей полярной угловой координаты f и текущего радиуса r (см. Фиг. 5, в). В секторах с радиусами, соответственно, 0-1, 2-3 и 4-5 см, были размечены участки на один, два и три пикселей на квадрант, соответственно, или, один, восемь и двенадцать пикселей на полную окружность. Далее на них наклеили 21 бит, вырезанные из никелевой фольги. Затем выборочно координатно осуществляли электромагнитную индукционную инициацию отдельных бит (пикселей) криптокарты при помощи соленоида по схеме (см. Фиг. 6). В результате исследования магнитной криптограммы с использованием сканера магнитного поля (см. Пример 4) было получено подтверждение о наличии источников постоянного магнитного поля в позициях, соответствующих инициации. Расположение магнитных полей в битах было перпендикулярным (см. Фиг. 7, а).Example 7. Similar to Examples 5 and 6, the initial workpiece for the carrier of a binary magnetic cryptogram was made in the form of a full circle with a radius R = 50 mm, marked using the following coordinates: the current polar angular coordinate f and the current radius r (see Fig. 5, c) . In sectors with radii, respectively, 0-1, 2-3 and 4-5 cm, areas were marked out for one, two and three pixels per quadrant, respectively, or one, eight and twelve pixels per full circle. Next, 21 bits cut out of nickel foil were glued onto them. Then, electromagnetic induction induction of individual bits (pixels) of the cryptomap was selectively coordinated using a solenoid according to the scheme (see Fig. 6). As a result of the study of the magnetic cryptogram using a magnetic field scanner (see Example 4), confirmation was obtained of the presence of sources of a constant magnetic field in positions corresponding to initiation. The location of the magnetic fields in the bits was perpendicular (see Fig. 7a).
Пример 8. Из пустой плоской полистироловой заготовки прямоугольной формы размером 50×50 мм (аналогично Примеру 5) изготовили матричную заготовку для носителя двоичной магнитной криптограммы 4×4 бита (пикселя) путем приклеивания на нее с использованием дихлорэтанового клея квадратов со стороной 10 мм, изготовленных из феррита толщиной 0,5 мм (см. Фиг. 5, а). Затем выборочно координатно осуществляли электромагнитную индукционную инициацию (см. Фиг. 6) отдельных бит (пикселей) криптокарты при помощи соленоида по схеме продольной записи данных (см. Фиг. 7, б). В результате исследования магнитной криптограммы с использованием сканера магнитного поля (см. Пример 4) было получено подтверждение о наличии источников постоянного магнитного поля в позициях, соответствующих инициации. Расположение магнитных полей в битах было продольным (см. Фиг. 7, б).Example 8. From an empty flat rectangular polystyrene blank 50×50 mm in size (similar to Example 5), a matrix blank was made for a carrier of a binary
Пример 9. Аналогично Примеру 4, был исследован прототип магнитного матричного сканера, в котором на тонкой квадратной пластине размером 50×50 мм из монокристаллического кремния собраны 5×5 (25) интегральных датчика магнитного поля, реализованные на собственной элементной базе индивидуальных интегрированных датчиков гигантского магнитного сопротивления и собранные по схеме мостов Уитстона. Каждый индивидуальный датчик представлял собой многослойную сэндвич-конструкцию, нанесенную методом магнетронного напыления через стальную нержавеющую маску-кондуктор на поверхность подложки-субстрата из монокристаллического кремния (Si) (см. Фиг. 9). Последовательность слоев была следующая: защитный подслой тантала (Та), подслой ферромагнетика - пермаллоя (NiFe), слой промежуточного разделителя - меди (Cu), второй слой ферромагнетика - пермаллоя (NiFe), слой антиферромагнетика - иридий-марганец (IrMn) и верхний защитный слой тантала (Та). Сверху на полученный сэндвич напыляли токоведущие дорожки из меди и допаивали схему. Размер ячейки каждого бита интегрального элемента, формирующего матрицу, составлял 7×7 мм, что вполне приемлемо для подтверждения работоспособности общего принципа предложенного способа. После настройки отдельных элементов схемы была подтверждена магнитометрическая устойчивость собранного устройства и возможность различения дискретных магнитных сигналов от различных источников постоянного магнитного поля.Example 9. Similar to Example 4, a prototype of a magnetic matrix scanner was investigated, in which 5 × 5 (25) integral magnetic field sensors were assembled on a thin square plate measuring 50 × 50 mm from single-crystal silicon, implemented on their own element base of individual integrated sensors of a giant magnetic field. resistance and assembled according to the scheme of Wheatstone bridges. Each individual sensor was a multilayer sandwich structure deposited by magnetron sputtering through a stainless steel conductor mask onto the surface of a single-crystal silicon (Si) substrate-substrate (see Fig. 9). The sequence of layers was as follows: a protective sublayer of tantalum (Ta), a ferromagnet sublayer - permalloy (NiFe), an intermediate separator layer - copper (Cu), a second ferromagnet layer - permalloy (NiFe), an antiferromagnet layer - iridium-manganese (IrMn) and an upper protective tantalum (Ta) layer. Copper current-carrying tracks were sprayed on top of the resulting sandwich and the circuit was soldered. The cell size of each bit of the integral element forming the matrix was 7×7 mm, which is quite acceptable for confirming the efficiency of the general principle of the proposed method. After adjusting the individual elements of the circuit, the magnetometric stability of the assembled device and the possibility of distinguishing discrete magnetic signals from various sources of a constant magnetic field were confirmed.
Пример 10. Аналогично Примерам 4 и 9, был исследован прототип магнитного матричного сканера, в котором на тонкой квадратной пластине размером 50×50 мм из монокристаллического кремния собраны 5×5 (25) интегральных датчика магнитного поля, реализованные на собственной элементной базе индивидуальных интегрированных датчиков гигантского магнитного сопротивления и собранные по схеме мостов Уитстона. Каждый единичный интегральный датчик был реализован в виде трех чувствительных элементов с осевой магнитной анизотропией (см. Фиг. 10, а, б). Из них каждый единичный датчик, как и в Примере 9, представлял собой многослойную сэндвич-конструкцию, нанесенную методом магнетронного напыления через стальную нержавеющую маску-кондуктор на поверхность подложки-субстрата из монокристаллического кремния (Si) (см. Фиг. 9). Различие между вариантами состояло в наличии усиления одного из плеч моста Уитстона, позволявшего скомпенсировать вызванную анизотропией деформацию магнитных полей. После настройки отдельных элементов схемы была подтверждена магнитометрическая устойчивость собранного устройства и возможность различения дискретных магнитных сигналов от различных источников постоянного магнитного поля.Example 10. Similarly to Examples 4 and 9, a prototype of a magnetic matrix scanner was investigated, in which 5 × 5 (25) integral magnetic field sensors were assembled on a thin square plate measuring 50 × 50 mm from single-crystal silicon, implemented on their own element base of individual integrated sensors giant magnetic resistance and assembled according to the scheme of Wheatstone bridges. Each single integrated sensor was implemented in the form of three sensitive elements with axial magnetic anisotropy (see Fig. 10, a, b). Of these, each single sensor, as in Example 9, was a multilayer sandwich structure deposited by magnetron sputtering through a stainless steel conductor mask on the surface of a single-crystal silicon (Si) substrate substrate (see Fig. 9). The difference between the variants consisted in the presence of a reinforcement of one of the arms of the Wheatstone bridge, which made it possible to compensate for the deformation of magnetic fields caused by anisotropy. After adjusting the individual elements of the circuit, the magnetometric stability of the assembled device and the possibility of distinguishing discrete magnetic signals from various sources of a constant magnetic field were confirmed.
Пример 11. Недостатков, вызванных магнитной анизотропией, как в Примерах 9 и 10, лишены датчики, реализованные в виде четырех чувствительных элементов без осевой магнитной анизотропии (см. Фиг. 11). В этом случае интерференция магнитных полей может быть скомпенсирована отсутствием осей анизотропии, как в случае (а) - конфигурация «клопик», так и в случае (б) - конфигурация «ромбик». Однако усложнение схемы влечет за собой возможность снижения надежности работы и увеличение габаритов изделия. Тем не менее, можно надеяться, что в случае использования робототехники при изготовлении элементов предлагаемого устройства степень миниатюризации существенно увеличится. Это значит, что в будущем разрешение прибора будет расти при общем повышении надежности эксплуатации. После настройки отдельных элементов схемы была подтверждена магнитометрическая устойчивость устройства и возможность различения дискретных магнитных сигналов от различных источников постоянного магнитного поля.Example 11. The disadvantages caused by magnetic anisotropy, as in Examples 9 and 10, are deprived of sensors implemented in the form of four sensitive elements without axial magnetic anisotropy (see Fig. 11). In this case, the interference of magnetic fields can be compensated by the absence of anisotropy axes, both in case (a) - the "bug" configuration, and in case (b) - the "diamond" configuration. However, the complication of the circuit entails the possibility of reducing the reliability of operation and increasing the dimensions of the product. Nevertheless, it can be hoped that in the case of using robotics in the manufacture of elements of the proposed device, the degree of miniaturization will increase significantly. This means that in the future the resolution of the device will increase with an overall increase in operational reliability. After adjusting the individual elements of the circuit, the magnetometric stability of the device and the possibility of distinguishing discrete magnetic signals from various sources of a constant magnetic field were confirmed.
Пример 12. Аналогично Примерам 4 и 9, был исследован прототип магнитного матричного сканера, в котором на тонкой квадратной пластине размером 50×50 мм из монокристаллического кремния собраны 5×5 (25) интегральных датчика магнитного поля, реализованные на элементной базе имеющихся в продаже промышленных туннельных датчиков магнитного поля и собранные по схеме мостов Уитстона. Размер ячейки каждого бита интегрального элемента, формирующего матрицу, составлял 7×7 мм, что приемлемо для подтверждения работоспособности общего принципа предложенного способа. После настройки отдельных элементов схемы была подтверждена магнитометрическая устойчивость собранного устройства и возможность различения дискретных магнитных сигналов от различных источников постоянного магнитного поля.Example 12. Similarly to Examples 4 and 9, a prototype of a magnetic matrix scanner was investigated, in which 5 × 5 (25) integral magnetic field sensors were assembled on a thin square plate measuring 50 × 50 mm from single-crystal silicon, implemented on the element base of commercially available industrial tunnel sensors of the magnetic field and assembled according to the scheme of Wheatstone bridges. The cell size of each bit of the integral element forming the matrix was 7×7 mm, which is acceptable for confirming the efficiency of the general principle of the proposed method. After adjusting the individual elements of the circuit, the magnetometric stability of the assembled device and the possibility of distinguishing discrete magnetic signals from various sources of a constant magnetic field were confirmed.
Пример 13. Аналогично Примерам 4, 9 и 10, был исследован прототип магнитного матричного сканера, в котором на тонкой квадратной пластине размером 50×50 мм из монокристаллического кремния собраны 5×5 (25) интегральных датчика магнитного поля, реализованные на элементной базе имеющихся в продаже индивидуальных интегрированных датчиков анизотропного магнитосопротивления и собранные по схеме мостов Уитстона. Размер ячейки каждого бита интегрального элемента, формирующего матрицу, составлял 7×7 мм, что приемлемо для подтверждения работоспособности общего принципа предложенного способа. После настройки отдельных элементов схемы была подтверждена магнитометрическая устойчивость собранного устройства и возможность различения дискретных магнитных сигналов от различных источников постоянного магнитного поля.Example 13. Similar to Examples 4, 9 and 10, a prototype of a magnetic matrix scanner was investigated, in which 5 × 5 (25) integral magnetic field sensors were assembled on a thin square plate measuring 50 × 50 mm from single-crystal silicon, implemented on the element base available in sale of individual integrated sensors of anisotropic magnetoresistance and assembled according to the scheme of Wheatstone bridges. The cell size of each bit of the integral element forming the matrix was 7×7 mm, which is acceptable for confirming the efficiency of the general principle of the proposed method. After adjusting the individual elements of the circuit, the magnetometric stability of the assembled device and the possibility of distinguishing discrete magnetic signals from various sources of a constant magnetic field were confirmed.
Пример 14. Прототип матричного магнитного сканера (см. Пример 9) использовали для попыток визуализации и исследования на предмет наличия структурных дефектов в ферромагнитных элементах машиностроительной конструкции, а именно: в несущей раме подъемно-транспортного механизма (кран-балки). Данная попытка была обусловлена наличием толстого слоя лакокрасочного материала, нанесенного на доступную исследованию поверхность. Поскольку других методов исследования структурных неоднородностей предложено не было, то решили испробовать предложенный нами способ тестирования конструкции. После анализа визуализированной магнитной структуры был обнаружен участок магнитной неоднородности. Разгрузив и разобрав исследуемый агрегат, под слоем снятого покрытия была найдена трещина, которая в условиях последующего нагружения конструкции могла привести к ее разрушению, аварии или иному внештатному развитию ситуации.Example 14. The prototype of the matrix magnetic scanner (see Example 9) was used for attempts to visualize and study for the presence of structural defects in the ferromagnetic elements of the engineering structure, namely: in the supporting frame of the hoisting and transport mechanism (crane-beam). This attempt was due to the presence of a thick layer of paintwork material applied to the surface accessible to the study. Since no other methods for studying structural inhomogeneities were proposed, we decided to try our proposed method of testing the structure. After analyzing the visualized magnetic structure, a region of magnetic inhomogeneity was found. After unloading and disassembling the unit under study, a crack was found under the layer of the removed coating, which, under the conditions of subsequent loading of the structure, could lead to its destruction, accident or other abnormal development of the situation.
Пример 15. Во время исследования прототипа матричного магнитного сканера (см. Пример 9) женщина пожаловалась на регулярные головные боли. Проведено исследование головы женщины на предмет равномерности магнитных картин и неоднородностей. В результате расшифровки магнитометрической информации, полученной с использованием прототипа матричного магнитного сканера, визуально проявилось наличие достаточно крупных объектов, которые отсутствовали при аналогичных исследованиях иных лиц. Женщине было предложено обратиться в онкологическую клинику (НМИЦ онкологии имени Н.Н. Блохина) и провести детальное исследование на предмет наличия новообразований в головном мозгу. К сожалению, диагноз подтвердился: в мозгу развивалась злокачественная опухоль, уже достигшая значительных размеров (порядка 20 мм). Таким образом, магнитный сканер позволяет осуществлять достаточно простую и раннюю диагностику онкологических объектов. Предложенный способ применим для визуализации и выявления магнитных неоднородностей частей тела живых организмов с целью профилактики ранних стадий различных заболеваний, в частности, онкологических.Example 15 While examining a prototype magnetic array scanner (see Example 9), a woman complained of regular headaches. A study of the woman's head was carried out for the uniformity of magnetic patterns and inhomogeneities. As a result of deciphering the magnetometric information obtained using a prototype of a matrix magnetic scanner, the presence of rather large objects was visually manifested, which were absent in similar studies of other persons. The woman was asked to go to the oncology clinic (N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology) and conduct a detailed examination for the presence of neoplasms in the brain. Unfortunately, the diagnosis was confirmed: a malignant tumor developed in the brain, which had already reached a significant size (about 20 mm). Thus, the magnetic scanner makes it possible to carry out a fairly simple and early diagnosis of oncological objects. The proposed method is applicable for visualization and detection of magnetic inhomogeneities of body parts of living organisms in order to prevent the early stages of various diseases, in particular, cancer.
Пример 16. Опираясь на результаты исследований, изложенные в Примере 15, авторы изобретения обратились в Региональный сосудистый центр Городской клинической больницы №1 имени Н.И. Пирогова, предложив участие в серии поисковых междисциплинарных работ, посвященных изучению профилактики нарушений кровеносной системы человека. В результате проведенных работ было подтверждено, что предложенное устройство может быть с успехом использовано для выявления нарушений динамики магнитных импульсов, сопровождающих кровоток в живом организме.Example 16. Based on the results of the studies set forth in Example 15, the inventors applied to the Regional Vascular Center of the City Clinical Hospital No. 1 named after N.I. Pirogov by offering to participate in a series of exploratory interdisciplinary works devoted to the study of the prevention of disorders of the human circulatory system. As a result of the work carried out, it was confirmed that the proposed device can be successfully used to detect violations of the dynamics of magnetic impulses that accompany blood flow in a living organism.
Пример 17. Опираясь на результаты исследований, изложенные в Примерах 15 и 16, авторы изобретения совместно с коллективом Регионального сосудистого центра Городской клинической больницы №1 имени Н.И. Пирогова приняли участие в серии поисковых междисциплинарных работ, посвященных изучению профилактики нарушений нервной и мозговой систем человека. В результате проведенных работ было подтверждено, что предложенное устройство может быть с успехом использовано для выявления нарушений динамики магнитных импульсов, сопровождающих нервную и мозговую активность живого организма.Example 17. Based on the results of the studies set forth in Examples 15 and 16, the inventors, together with the team of the Regional Vascular Center of the City Clinical Hospital No. 1 named after N.I. Pirogov took part in a series of exploratory interdisciplinary works devoted to the study of the prevention of disorders of the human nervous and brain systems. As a result of the work carried out, it was confirmed that the proposed device can be successfully used to detect violations of the dynamics of magnetic impulses that accompany the nervous and brain activity of a living organism.
Claims (15)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778689C1 true RU2778689C1 (en) | 2022-08-23 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101329786A (en) * | 2007-06-20 | 2008-12-24 | 中国银联股份有限公司 | Method and system for acquiring bank card magnetic track information or payment application for mobile terminal |
RU182178U1 (en) * | 2018-05-31 | 2018-08-06 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPTOGRAPHIC LABEL |
RU182969U1 (en) * | 2018-05-29 | 2018-09-06 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPOGRAPHIC METER READER |
RU183728U1 (en) * | 2018-06-21 | 2018-10-02 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPOGRAPHIC METER READER |
RU186038U1 (en) * | 2018-07-13 | 2018-12-26 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPTO METER READER |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101329786A (en) * | 2007-06-20 | 2008-12-24 | 中国银联股份有限公司 | Method and system for acquiring bank card magnetic track information or payment application for mobile terminal |
RU182969U1 (en) * | 2018-05-29 | 2018-09-06 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPOGRAPHIC METER READER |
RU182178U1 (en) * | 2018-05-31 | 2018-08-06 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPTOGRAPHIC LABEL |
RU183728U1 (en) * | 2018-06-21 | 2018-10-02 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPOGRAPHIC METER READER |
RU186038U1 (en) * | 2018-07-13 | 2018-12-26 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPTO METER READER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3153994B1 (en) | Magnetic anti-counterfeit label and identification system thereof | |
US7865722B2 (en) | Method of identifying an object and a tag carrying identification information | |
US8281997B2 (en) | Reading device for identifying a tag or an object adapted to be identified, related methods and systems | |
TW316298B (en) | Concealed magnetic ID code and antitheft tag | |
CZ314197A3 (en) | Spatial magnetic interrogation | |
CN101479750A (en) | Method of identifying an object, an identification tag, an object adapted to be identified, and related device and system | |
SI20226A (en) | Tracking metallic objects by information incorporated therein | |
CN1168733A (en) | Remote identification system | |
RU2778689C1 (en) | Method for magnetic cryptography and a device for its implementation | |
EP1048006B1 (en) | Magnetic data tagging | |
EP1470527A1 (en) | Magnetic tag and method for reading information stored therein | |
GB2349049A (en) | Programmable magnetic data tag | |
US7532123B2 (en) | Magnetic tagging | |
JP3774501B2 (en) | Magnetic marker and reading method thereof | |
JP2687344B2 (en) | Magnetic medium and its confirmation method | |
JP3858338B2 (en) | Magnetic barcode and magnetic barcode reading system | |
EP2682893B1 (en) | Magnetic tag device, reader for a magnetic tag, and method of interrogating a magnetic tag | |
JPS63133321A (en) | Magnetic recording medium | |
JPH10233004A (en) | Method for reading marker having meangetic anisotropy and device therefor | |
JPS58182104A (en) | Magnetic marking device | |
JP2004280650A (en) | Security system of data carrier | |
JPH09223212A (en) | Information recording medium | |
JPH11306274A (en) | Article with identifying function and its identifying method | |
Gurzhin et al. | Sensors based on new magnetoresistive effects. | |
JPH09231302A (en) | Magnetic marker and its reading method |