基于DSP技术的商品电子防窃（EAS）系统设计

情况下的信噪比，从而提高系统检测率，降低漏报率。

3.3 抗干扰

接收器实际接收的信号在受到外界干扰影响时，会发生各种变化。早期的EAS系统对于某些和标签波形相似的干扰波形，会作出错误的判断，发生误报。而采用DSP技术的EAS系统，利用标签信号自相关性比较强的特点，极大地降低了系统误报率。

4 系统软件设计

4.1 标签信号的特性

当标签通过商场的出口通道处时，由于发射器和接收器之间射频电磁场的作用，接收的信号波形会发生变化。通过鉴别接收信号的波形特征就可以判断是否有标签通过。通常由于在一个周期中标签所在的频点被扫到两次，因而在环境比较好的情况下，一个周期有两个比较大的波形峰值。图4(a)和图4(b)分别是无标签和有标签时接收信号的波形。

然而实际的现场环境差别较大，接收到的信号情况复杂。有时表现为环境的整个噪声水平高，有时又表现为固定频率的干扰。例如，当用手握住接收天线时，接收的信号会在一定的频率点产生整个较大的波峰，而整个信号的波形，总体上的强度并不是很大，但在特定的位置上会产生几个波峰。这种情况下的信号与有标签通过时的信号相似，但是通过它与典型标签信号的频谱分析对比可以区分。而当用金属物体碰撞天线或与天线摩擦时，产生的接收信号的幅度在整体上有很大的提高，接收波形杂乱无章，采用相关运算可以区分。图5(a)和图5(b)分别是这两种情况下的接收信号波形。

当现场环境中有特定的电磁干扰时，接收的信号也会发生变化。如果在同一个商场中有几台发射天线，接收的信号会体现出两个特点：一是在每个周期中都会有的较大波形峰值;二是每个周期中较大波形峰值对应的时刻不完全一致，换句话说，就是每周期较大波形峰值在移动(相对于每个周期的起点)。图6是存在互相干扰信号时的接收信号波形。

4.2 识别算法

从上面信号的波形特点可以看到：当环境状况比较好的时候，由于标签通过门道一般需要几十到几百毫秒的时间，因而感应的信号会在连续的多个周期中存在。在有标签通过时，接收的信号首先表现为在连续的数个周期内感应信号的加强，并且在连续的周期内有很强的自相关性。而对于大多数干扰情况(例如存在相互干扰、金属物体磁撞天线时)的信号，虽然感应信号强度明显的加强，但在每个周期增强的集团并不是相同的，这种信号的自相关性较弱。相关函数的定义如下：

式中，x(n)，y(n)分别是两个函数，m是x(n)和y(n)相关的间隔点数。

若x(n)和y(n)是同一个周期函数，则其相关函数为自相关函数。设x(n)为周期为N的信号，则其自相关函数有以下性质：

当采样数据发生幅值上的大变化时，连续采样数个周期的数据，分别计算每个周期与第一个周期的相关函数，即求出

式中，M为连续采样周期数，rxn(m+nN)为第n周期与第一个周期的相关函数。

如果连续的n个相关函数基本相等则说明有标签通过门道。即若满足关系：

式中，δ是一个比较小的冗余量，则初步认为有标签通过门道。实际系统中取m=N，这时的自相关函数的数值晚容易判断。

由于标签的特性，周期的同频周期干扰所引起的感应信号也表现出与标签相信的特性，此时可以利用标准标签感应信号的频谱特性加以区分。设标准标签一个周期采样信号的数据为xs(n)，则其频谱为：

设实际采样信号的频谱为Xr(k)，如果

≥σ(σ为频谱分量的累计量的阀值)，就可以认为没标签通过。

4.3 软件流程

针对系统对实时性要求比较高，CPU采用中断工作方式。主程序对硬件初始化手，等待中断。中断服务程序主要完成数据采集和标签辨识，其流程如图7所示。系统中断脉冲的时间间隔大约5.6ms，所以中断处理程序必须在这个时间内完成。当微处理器采用TMS320F206(主频为20MHz)时，一个指令周期为50ns，DSP的结构保证了能在较短的时钟内完成相关、FFT等复杂运算。

本文阐述的基于DSP技术的EAS系统，其优点主表现在以下三个方面：

(1)在报警的反应速率上，DSP的硬件结构更适合做数据的处理，从而使程序用较少的时间完成比较复杂的运算;

(2)文中的数据分析算法有效地提高了报警的准确性，降低了误报率;

(3)由于本系统采用的微机处理器TMS320F206片内集成了足够的RAM和FLASH，不用外部扩展存储器，避免了由外部总线引入的干扰，进一步减少了误报。本系统已在内许多城市的超市中得到应用，在误报、漏报和反应速度上均具有较好的效果。