СПОСОБ ВЫБОРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРКИ ИНФОРМАЦИИ О ЗАЩИТЕ ОТ ПОДДЕЛКИ БАНКНОТЫ
METHOD OF SAMPLING AND DEVICE FOR SAMPLING INFORMATION ABOUT PROTECTION AGAINST BANKNOTE FORGERY

[01] По этой заявке испрашивается приоритет заявки №201410809269.4 на патент Китая под названием ʺSampling method and sampling apparatus for anti-counterfeiting information about cash noteʺ, поданной в Государственное Ведомство по интеллектуальной собственности Народной Республики Китай 19 декабря 2014 года, все раскрытие которой включено в эту заявку путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[02] Настоящее раскрытие относится к области обработки электромагнитных сигналов, а в частности, к способу выборки информации о защите от подделки банкноты.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[03] В настоящее время широко используют банкоматы для банкнот, а для подсчета и сортировки банкнот также широко применяют устройства для подсчета и сортировки банкнот, при этом для обнаружения информации о защите от подделки банкнот эти оба устройства снабжают магнитными датчиками многочисленных видов с высокой чувствительностью. Поскольку в банкноте магнитная информация о защите от подделки является очень слабой, для обнаружения магнитной информации необходима усилительная схема высокого качества с низким шумом и очень большим усилением. Собственная характеристика усилительной схемы с высокой чувствительностью является такой, что усилительная схема восприимчива к помехе, а банкомат при практическом применении не всегда легко выполняет действия вследствие ограничений, накладываемых на операционную среду и способ размещения. Когда силовой трансформатор или электрическое оборудование переменного тока находится вблизи банкомата, при значительном повышении электрической нагрузки напряженность электромагнитного поля промышленной частоты, генерируемого с образованием пространственного излучения, быстро возрастает и очень легко может создаваться источник помех, выходящий за пределы обычной допустимости для оборудования. Даже если электрическое оборудование прошло аттестацию на электромагнитную совместимость различных видов, на высокочувствительный магнитный датчик могут наводиться сигналы помех промышленной частоты, которые включают в себя низкочастотные сигналы помех 50 Гц и 60 Гц, или сигналы помех высших гармоник частотой несколько сотен герц, и эти сигналы помех будут выводиться наложенными на эффективные сигналы защиты от подделки, обнаруживаемые датчиком.
[04] В процессе работы существующего банкомата для банкнот и существующего устройства для подсчета и сортировки банкнот сбор информации о защите от подделки выполняется синхронно для вносимых банкнот и снимаемых со счета банкнот. Банкноты проходят через индукционную область последовательно с определенным временным интервалом. Датчик собирает и получает информацию о защите от подделки с каждой проходящей банкноты, и для идентификации подлинности банкноты определяет с помощью вычислительной обработки или сравнения данных, является ли информация о защите о подделке корректной.
[05] Если в течение процесса сбора и получения датчиком магнитной информации о защите от подделки с каждой проходящей банкноты эффективный сигнал защиты от подделки, собираемый датчиком, подвергается воздействию помех, датчиком может быть собрана неточная волновая форма напряжения сигнала защиты от подделки и поэтому оборудованием может делаться ошибочная оценка. В результате оборудование будет неспособно нормально идентифицировать информацию о защите от подделки банкноты, и выбраковка вносимых банкнот и выбраковка снимаемых со счета банкнот будет происходить в большом количестве. В это время финансовое оборудование не может работать надлежащим образом вследствие особых требований к защите финансового оборудования. Кроме того, поскольку имеется большое количество магнитных датчиков в банкомате (банковском автомате) или устройстве для подсчета и сортировки банкнот, а датчики установлены на различных местах в оборудовании, сигналы помех, обнаруживаемые датчиками, имеют значительное различие, обратитесь к фиг. 1, на которой представлена схематическая диаграмма различия между сигналами помех, обнаруживаемыми двумя датчиками на различных местах в оборудовании, вследствие которого повышается трудность исключения сигналов помех. В предшествующем уровне техники помеха промышленной частоты в большинстве случаев исключается с помощью сложного программно-реализуемого алгоритма и быстрого преобразования Фурье. Однако для отдельной обработки выходных сигналов датчиков затрачиваются значительные системные ресурсы и также существует тенденция к ослаблению эффективных сигналов. Кроме того, при реализации априорной меры экранирования пространственного электромагнитного поля для противодействия низкочастотной электромагнитной помехе требуются дополнительные затраты на экранирующий материал, а с учетом требований к эксплуатации финансовое оборудование нельзя полностью экранировать. Для реализации меры по противодействию помехи, наводимой на электрическое оборудование, требуется извлечение сигналов промышленной частоты из питающей сети, но извлекаемые сигналы помех промышленной частоты могут иметь разность фаз относительно связанных сигналов помех в магнитном датчике в соответствии с пространственной связью, так что потребуется фазовая компенсация, влекущая за собой сложную схему. Кроме того, также может иметься расхождение в информации о частоте источника помех, которое приводит к невозможности точного восстановления реального сигнала помех.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[06] Одна из задач настоящего раскрытия заключается в представлении способа выборки информации о защите от подделки банкноты с исключением электромагнитных помех промышленной частоты и низкой частоты, возникающих в результате пространственного излучения, которое воздействует на магнитные датчики сигналов во время процесса идентификации банкнот в банкомате для банкнот и устройстве для подсчета и сортировки банкнот.
[07] Другая задача настоящего раскрытия заключается в представлении устройства для выборки информации о защите от подделки банкноты, посредством которого выполняется упомянутый выше способ.
V
V
K
K
V
V
V
V
V
V
K
V
V
V
V
V
помех
эффективных
эффективных
помех
эффективных
помех
суперпозиции
суперпозиции
помех
защиты от подделки
эффективных
суперпозиции
защиты от подделки
[08] В настоящем раскрытии представлен способ выборки информации о защите от подделки банкноты и способ включает в себя этап 1, сбор данных  о волновой форме напряжения, выводимых с датчика для получения сигналов помех, и данных  о волновой форме напряжения, выводимых с датчика для получения эффективных сигналов, в течение интервала выборки для получения информации о защите от подделки банкнот с помощью датчика для получения эффективных сигналов; этап 2, вычисление коэффициента  отношения характеристик датчика для получения сигналов помех и датчика для получения эффективных сигналов относительно сигналов электромагнитных помех в соответствии с формулой =/; этап 3, выборка с помощью датчика для получения эффективных сигналов информации о защите от подделки банкноты и вывод данных ' о волновой форме напряжения, соответствующих информации о защите от подделки; этап 4, сбор данных ' о волновой форме напряжения, выводимых с датчика для получения сигналов помех в течение периода времени прохождения банкноты на протяжении датчика для получения эффективных сигналов; этап 5, восстановление данных  о волновой форме напряжения, получаемых суперпозицией с сигналом электромагнитной помехи и выводимых с датчика для получения эффективных сигналов, в соответствии с формулой =*'; и этап 6, выполнение исключения синфазного сигнала из данных о волновой форме напряжения, соответствующих информации о защите от подделки, согласно формуле ='-, чтобы получить данные  о волновой форме напряжения, соответствующие информации о защите от подделки, после выполнения исключения синфазного сигнала.
[09] В частности, в способе возвращаются к этапу 1 по окончании этапа 6 и этапы с 1 по 6 многократно повторяют, чтобы завершить выборку информации о защите от подделки всех банкнот.
[10] Предпочтительно заканчивать этап 1 и этап 2 в пределах интервала выборки банкнот, а интервал выборки банкнот обозначает период времени от завершения выборки одной банкноты до начала выборки следующей банкноты.
[11] Устройство для выборки информации о защите от подделки банкноты включает в себя датчик для получения эффективных сигналов и датчик для получения сигналов помех. Датчик для получения эффективных сигналов расположен над путем прохода банкнот и датчик для получения сигналов помех расположен вблизи датчика для получения эффективных сигналов.
[12] Предпочтительно, чтобы многочисленные датчики для получения эффективных сигналов имелись в устройстве для выборки и многочисленные данные образовывали массив, а каждый из многочисленных датчиков для получения эффективных сигналов был расположен вертикально обращенным к пути прохода банкнот.
[13] В решении согласно настоящему раскрытию собирают различия между датчиками, пространственно связанные сигналы электромагнитных помех промышленной частоты или низкой частоты, получаемые с помощью датчика для получения эффективных сигналов, восстанавливают, используя картину различий; и выполняют исключение синфазного сигнала из данных о волновой форме напряжения, соответствующих информации о защите от подделки, вследствие чего полностью исключают пространственно связанные электромагнитные помехи промышленной частоты или низкой частоты, которые воздействуют на магнитные датчики сигналов во время сбора сигналов магнитной защиты от подделки. Кроме того, в настоящем раскрытии вычисление коэффициента выполняют в течение интервалов выборки банкнот без влияния на время эффективной обработки при обычно применяемой идентификации банкноты, а вычисление коэффициента и процесс исключения синфазного сигнала просто включают в аспект вычисления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
[14] фиг. 1 - схематическая диаграмма, иллюстрирующая различие между сигналами помех с двух датчиков, расположенных в устройстве на разных местах;
[15] фиг. 2 - схематическое представление основных структур устройства для выборки информации о защите от подделки банкноты; и
[16] фиг. 3 - схематическое представление части вновь добавляемого периода времени выборки на интервале выборки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[17] Варианты и способы осуществления из настоящего раскрытия показаны ниже с обращением к чертежам. В соответствии с применением способа выборки информации о защите от подделки банкноты из настоящего раскрытия в банкомате для банкнот устройство для выборки информации о защите от подделки банкноты согласно варианту осуществления показано на фиг. 2. Устройство для выборки информации о защите от подделки банкноты включает в себя датчики 21 для получения эффективных сигналов, обычно имеющиеся датчики 32 для получения сигналов помех и вновь добавленные датчики 33 для получения сигналов помех, а банкнота 11, подлежащая идентификации и перемещающаяся в направлении А, также показана на фиг. 2.
[18] Датчик 21 для получения эффективной информации о магнитной защите от подделки банкноты обычно устанавливают в над пути прохода модуля идентификации банкноты. Может иметься один или могут иметься многочисленные датчики 21 для получения эффективных сигналов. В случае, когда имеются многочисленные датчики 21 для получения эффективных сигналов, многочисленные датчики 21 располагают в направлении, перпендикулярном к направлению А перемещения банкноты. В этом варианте осуществления имеются пять датчиков 21, а расположение датчиков 21 может быть подобным, но без ограничения им, расположению, показанному на фиг. 2.
[19] Как показано на фиг. 2, вновь добавленные датчики 33 для получения сигналов помех установлены около или вблизи обычно имеющихся датчиков 32 для получения сигналов помех. В этом варианте осуществления имеются пять вновь добавленных датчиков 33 для получения сигналов помех, расположенных параллельно позади массива датчиков 21 для получения эффективных сигналов, а направление вновь добавленных датчиков 33 для получения сигналов помех является перпендикулярным к направлению датчиков 21 для получения эффективных сигналов. Обычно имеющиеся датчики 32 для получения сигналов помех размещены на двух концах массива датчиков 21 для получения эффективных сигналов и находятся за пределами банкноты. Практически, расположение вновь добавленных датчиков 33 для получения сигналов помех не ограничено расположением, показанным на фиг. 2. При практических применениях необходимо регулировать направление расположения или местоположение вновь добавленных датчиков 33 для получения сигналов помех или принимать другие меры, включая укрытие от воздействия, чтобы датчики 32, 33 для получения сигналов помех гарантированно не могли получать эффективную информацию для идентификации защиты от подделки банкноты при сборе данных о волновой форме напряжения из сигналов защиты от подделки банкноты.
[20] Принципы и способы выборки информации о защите от подделки банкноты согласно варианту осуществления описываются ниже. С учетом того, что пространственно связанные сигналы электромагнитных помех промышленной частоты или низкой частоты имеют низкую частоту, длина волны сигналов помех частотой 50 Гц при распространении в пространстве составляет около 6000 км согласно теории электромагнитных волн. Для сравнения отметим, что различие положений различных магнитных датчиков, установленных внутри банкомата для банкнот и устройства для подсчета и сортировки банкнот очень небольшое, и поэтому разность фаз между сигналами помех, получаемыми датчиком 32, предназначенным для получения сигналов помех, и сигналами, получаемыми датчиками 21, предназначенными для получения эффективных сигналов, является почти нулевой. Сигналы волновой формы напряжения, выводимые с датчика 32 для получения сигналов помех, и с датчика 21 для получения эффективных сигналов описываются соответственно нижеследующими двумя формулами:
V
K
ω
t
φ
помех
1
1
1
=sin(+);
V
K
ω
t
φ
эффективных
2
2
2
=sin(+);
ω
φ
K
K
ω
ω
ω
φ
φ
1
2
1
2
1
2
[21] где  обозначает угловую скорость, соответствующую частоте источника помехи,  обозначает фазовую информацию соответствующих сигналов,  и  представляют собой реально обнаруживаемые амплитуды сигналов; поскольку  относится к одному и тому же источнику помехи и одним и тем же датчикам, можно считать, что =, а согласно приведенным выше представлениям =.
K
V
V
K
K
K
K
эффективных
помех
2
1
[22] Если принять во внимание изложенное выше, то путем лишь сбора сигналов данных о волновой форме в течение более чем половины периода, нахождения путем сравнения максимального значения среди амплитуд собранных сигналов данных о волновой форме, определения амплитуды сигнала волновой формы напряжения, выводимого с датчика 32 для получения сигналов помех, в качестве опорного значения и деления амплитуды сигнала волновой формы напряжения, выводимого с датчика 21 для получения эффективных сигналов, на опорное значение можно вычислить коэффициент отношения амплитуд, то есть =/=/. В данном случае  обозначает коэффициент отношения амплитудных характеристик двух упомянутых выше датчиков применительно к пространственно связанным сигналам электромагнитных помех промышленной частоты или низкой частоты. Используя , можно получить взаимное преобразование между волновыми формами напряжений пространственно связанных сигналов электромагнитных помех промышленной частоты или низкой частоты, получаемых с датчика 32, предназначенного для получения сигналов помех, и сигналов, получаемых с датчика 21, предназначенного для получения эффективных сигналов.
V
V
K
K
V
V
V
V
V
V
K
V
V
V
V
K
помех
эффективных
эффективных
помех
эффективных
помех
суперпозиции
суперпозиции
помех
защиты от подделки
эффективных
суперпозиции
защиты от подделки
[23] Способ выборки информации о защите от подделки банкноты включает в себя следующие этапы с 1 по 6: этап 1, сбор данных  о волновой форме напряжения, выводимых с датчика для получения сигналов помех, и данных  о волновой форме напряжения, выводимых с датчика для получения эффективных сигналов, в течение интервала выборки сбора информации о защите от подделки банкнот с помощью датчика для получения эффективных сигналов; этап 2, вычисление коэффициента  отношения характеристик датчика для получения сигналов помех и датчика для получения эффективных сигналов относительно сигналов электромагнитных помех в соответствии с формулой =/; этап 3, выборка с помощью датчика для получения эффективных сигналов информации о защите от подделки банкноты и вывод данных ' о волновой форме напряжения, соответствующих информации о защите от подделки; этап 4, сбор данных ' о волновой форме напряжения, выводимых с датчика для получения сигналов помех в течение периода времени прохождения банкноты на протяжении датчика для получения эффективных сигналов; этап 5, восстановление данных  о волновой форме напряжения, получаемых суперпозицией с сигналом электромагнитной помехи и выводимых с датчика для получения эффективных сигналов, в соответствии с формулой =*'; и этап 6, выполнение исключения синфазного сигнала из данных о волновой форме напряжения, соответствующих информации о защите от подделки, согласно формуле ='-, чтобы получить данные V о волновой форме напряжения, соответствующие информации о защите от подделки, после выполнения исключения синфазного сигнала. На этапе 1 и этапе 2 в процессе сбора и получения информации о магнитной защите от подделки каждой банкноты, проходящей на протяжении датчика, данные о сигналах волновой форме напряжения, выводимые с датчика 32 для получения сигналов помех и датчика 21 для получения эффективных сигналов, собирают на интервалах выборки банкнот для вычисления значения .
V
K
V
K
V
помех
суперпозиции
помех
[24] На этапах с 3 по 5 собирают сигнал защиты от подделки для каждой банкноты и после окончания сбора сигнала защиты от подделки для каждой банкноты данные ' о волновой форме напряжения, выводимые с датчика 32 для получения сигналов помех в течение периода времени прохождения банкноты на протяжении датчика 21 для получения эффективных сигналов, умножают на , чтобы получить новые данные о волновой форме напряжения, при этом новые данные о волновой форме напряжения представляют собой данные о волновой форме напряжения из сигналов электромагнитных помех промышленной частоты или низкой частоты, которые включают в данные о волновой форме напряжения, выводимые с датчика 21 для получения эффективных сигналов, то есть =*'.
V
V
V
V
V
V
V
эффективных
суперпозиции
защиты от подделки
суперпозиции
защиты от подделки
эффективных
суперпозиции
[25] На этапе 6 данные о волновой форме напряжения, выводимые с датчика 21 для получения эффективных сигналов во время процесса сбора сигнала защиты от подделки каждой банкноты, включают в себя сигнал помехи и сигнал защиты от подделки банкноты, который является суперпозицией сигнала помехи и сигнала защиты от подделки во временной области, и могут быть описаны формулой '=+. Путем вычитания восстановленных данных  из данных о волновой форме напряжения сигнала защиты от подделки банкноты, собираемых датчиком 21 для получения эффективных сигналов и выводимых с него, исключают синфазный сигнал, вследствие чего исключают сигналы электромагнитных помех и получают точные данные о волновой форме напряжения из сигнала защиты от подделки банкноты, которые описываются соответствующей формулой ='-.
K
K
[26] Как показано на фиг. 3, при конкретных реализациях предпочтительно добавлять новый интервал выборки данных, который равен половине периода (10 мс) сигнала помехи с частотой не ниже чем 50 Гц, до выборки данных каждой банкноты и вычислять значение  в течение добавляемого интервала выборки данных. После завершения сбора данных о защите от подделки банкноты волновую форму напряжения сигнала помехи, принимаемого датчиком 21, предназначенным для получения эффективных сигналов, можно получить при использовании  и затем выполнить исключение синфазного сигнала из данных о волновой форме напряжения, соответствующих информации о защите от подделки, вследствие чего полностью исключаются пространственно связанные электромагнитные помехи промышленной частоты или низкой частоты, воздействию которых подвергаются магнитные датчики сигналов во время сбора сигналов магнитной защиты от подделки.
[27] В варианте осуществления добавляемое время выборки данных составляет по меньшей мере около 10 мс, что исключает влияние на эффективное время обработки при обычно используемой скорости выполнения процедуры идентификации банкноты, то есть, как показано на фиг. 3, добавляемое время выборки данных меньше, чем обычный интервал выборки банкноты в существующем устройстве выполнения процедуры идентификации банкноты. Поэтому добавление времени для выборки данных не влияет на время эффективной обработки. Кроме того, процедуры вычисления коэффициента и исключения синфазного сигнала являются простыми и для них требуются меньшие системные ресурсы по сравнению с быстрым преобразованием Фурье или сложными алгоритмами фильтрации, вследствие чего оказывается небольшое влияние на скорость обработки в существующих банкоматах для банкнот и устройствах для подсчета и сортировки банкнот и обеспечивается высокая реализуемость.
[28] В приведенном выше описании рассмотрены только некоторые предпочтительные варианты осуществления, и следует понимать, что упомянутые выше предпочтительные варианты осуществления на должны интерпретироваться как ограничивающие настоящее раскрытие. Объем защиты настоящей заявки определяется формулой изобретения. Специалистом в данной области техники в дополнение к настоящему раскрытию многочисленные модификации и усовершенствования могут быть сделаны без отступления от сущности настоящего раскрытия, и эти модификации и усовершенствования также попадают в объем защиты настоящего раскрытия.