DE19934228A1 - Magnetstreifenkarten-Prüfsystem - Google Patents

Abstract

Magnetstreifendokumente werden identifiziert und auf Echtheit geprüft anhand einer wiederholbaren magnetischen Charakteristik eines Streifens, auf dem digitale Daten aufgezeichnet sind. Ein Lesen der Streifen liefert ein Analogsignal, von dem nur ein Ausschnitt verwendet wird, insbesondere der Ausschnitt entsprechend den führenden Nullen der aufgezeichneten Daten. Zyklisch werden die führenden Nullen abgetastet und entsprechend einer Soll-Anzahl von Proben mit Hilfe einer Frequenzregelschleife digitalisiert. Die Soll-Anzahl für die Proben für jede Null wird dann durch einen Auswahlprozeß so reduziert, daß eine vorbestimmte Anzahl digitaler Proben erreicht wird, die einen magnetisierten Bereich einer führenden Null repräsentieren, insbesondere einen Zwischenraum zwischen Datenübergängen. Gruppen oder Mengen ausgewählter digitaler Proben in der vorbestimmten Anzahl werden dann kombiniert, um eine Kennzeichnung der magnetischen Charakteristik der Karte zu erhalten. Geprüft werden Dokumente, indem aktuell ermittelte Charakteristik-Kennzeichnungen mit Referenz-Kennzeichnungen korreliert werden. Spezielle Formen von Sensorstrukturen werden für zahlreiche unterschiedliche Dokumente eingesetzt (Figur 1).

Description

Die Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Prüfen von mit Magnetstreifen versehenen Dokumenten unter Verwendung von sich wiederholenden Magnetstreifen-Charakteristika.

Bislang wurden für verschiedenste Zwecke unterschiedliche Formen von Karten mit darauf befindlichen Magnetstreifen (Magnetstreifenkarten oder Magnetkarten) verwendet. Diese Karten dienen derzeit in großer Stückzahl als Kreditkarten, Rechnungskarten, Tickets, Ausweise, ID- Karten und dergleichen. Typischerweise tragen die Magnetstreifen solcher Karten aufgezeichnete Daten, die sich auf die Benutzung der Karte beziehen, in einigen Fällen auch Daten über den Inhaber oder Besitzer der Karte.

Obschon Magnetstreifenkarten in großem Umfang und mit Erfolg kom­ merziell und in der Industrie eingesetzt werden, kommt es immer noch zu Fälschungen und unbefugten Änderungen der Karten (und auch anderen Formen von Dokumenten). Die hierdurch entstehenden Verluste sind beträchtlich. Es besteht also andauernder Bedarf an einem praktischen System und Verfahren zum zuverlässigen Prüfen der Authentizität von Dokumenten allgemein, insbesondere von Magnetstrei­ fenkarten. Es besteht also wesentlicher Bedarf an Methoden und Ein­ richtungen, die auf zuverlässige Weise ermitteln können, ob eine präsentierte Magnetkarte echt ist oder nicht.

Im Verlauf der vergangenen Jahre wurden zahlreiche Vorschläge zum Prüfen von Dokumenten gemacht, darunter auch zum Prüfen von Ma­ gnetstreifenkarten. Eine wesentliche Anzahl der bisher gemachten Vor­ schläge basiert auf dem Konzept, gewisse magnetische Charakteristika des Magnetstreifens zum Identifizieren von Karten heranzuziehen. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß die Magnetstreifen indivi­ dueller Karten grundsätzlich eigene, besondere und einzigartige magneti­ sche Charakteristika oder Kennwerte aufweisen, die sich wiederholt lesen lassen. Im Verlauf der Jahre ist man dazu übergegangen, diese Charakteristika zu erkennen als zugehörige Rauschkomponente von gelesenen Signalen. Zusammen mit der die Aufzeichnungsdaten repräsentierenden Signalkomponente erscheint also auch eine wiederhol­ bare Rauschkomponente. Gerade weil sich die magnetischen Charak­ teristika individueller Magnetstreifen voneinander unterscheiden, sind diese Rauschsignale von Karte zu Karte in einem gewissen Maß einzig­ artig. Folglich wurde vorgeschlagen, solche magnetischen Eigenarten zu nutzen und die daraus resultierenden Signale als Grundlage zur Identifi­ zierung individueller Magnetstreifenkarten heranzuziehen. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß beim Lesen von Magnetstreifen die Länge eines Magnetstreifens umgesetzt wird in eine Zeitbasis der Lesesignale. Spezielle Abschnitte des Lesesignals repräsentieren also spezifische Zonen des Magnetstreifens.

Es wurde eine Vielfalt von Prüfmethoden und -vorrichtungen vorgeschlagen, die auf der Rauschkomponente oder charakteristischen Komponente eines gelesenen Magnetstreifensignals basieren. In einigen Fällen wurde die allgemeine Methode mit der Wissenschaft der Finger­ abdruckverfahren verglichen, d. h. zum Zweck der Identifizierung wurde Gebrauch gemacht von Darstellungen einer im wesentlichen einzigartigen körperlichen Struktur.

Ein früherer Vorschlag zur Identifizierung von Magnetstreifen verwende­ te einen getrennten, nicht mit Daten versehenen Magnetstreifen auf einem Dokument speziell zum Zweck der Identifizierung des Doku­ ments. Andere Vorschläge liefen darauf hinaus, unterschiedliche Behand­ lungen von Signalen vorzusehen, die auf und von Magnetstreifen in unterschiedlicher Weise aufgezeichnet, aufbereitet und gelesen wurden.

Die Magnetstreifen auf üblichen Magnetstreifenkarten sind typischerweise in parallele Spuren aufgeteilt, die separat aufgezeichnet werden. Zahlreiche frühere Vorschläge zur Echtheitsprüfung von Doku­ menten beinhalteten die Methode des Aufzeichnens einer Spur digitaler Daten auf dem Magnetstreifen, um repräsentative magnetische Übergän­ ge entlang dem Magnetstreifen zu schaffen. Von den magnetischen Übergängen gelesene Signale oder andere Signalabschnitte wurden dann zur Kennzeichnung einer Karte oder eines anderen Dokuments herge­ nommen. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, die Charakteristika von Spitzenwerten des gelesenen magnetischen Signals (welches magnetische Übergänge repräsentierte) als Grundlage herzunehmen, um Dokumente mit darauf befindlichem Magnetstreifen zu identifizieren.

Es gab weitere Vorschläge, wonach andere Abschnitte des Lesesignals vom Magnetstreifen aus einer der Spuren verwendet wurden. So zum Beispiel wurde vorgeschlagen, die relativ flachen Signalabschnitte zu nutzen, welche repräsentativ sind für die magnetisierten Zonen des Streifens, die sich zwischen den magnetischen Übergängen befinden.

Es wurden außerdem zahlreiche Methoden vorgeschlagen, um konsisten­ tere Ergebnisse der Lesesignale der Charakteristika zu erzielen, so zum Beispiel: Durchschnittsbildung der Ergebnisse mehrerer Lesedurchläufe, Über-Abtastung (mehrfach Abtastung mit einem Faktor von zum Beispiel 100), und Verwendung einer Phasenregelschleife zur Abtaststeuerung. Es wurde auch die Meinung vertreten, daß zum Zweck der Identifizie­ rung Schwankungen innerhalb bestimmter Grenzen zwischen einzelnen Lesevorgängen der Magnetstreifen-Charakteristika akzeptierbar seien.

Ungeachtet der verschiedenen Vorrichtungen und Methoden in Verbin­ dung mit dem "Magnetstreifen-Fingerabdruck" gelangte dieses Konzept nicht zur breiten Anwendung. Mit anderen Worten, die Nutzung des remanenten Rauschens in dem von Magnetstreifen gelesenen Signalen zur Prüfung individueller Dokumente fand keine Verbreitung. Obschon es zahlreiche Vorschläge gab, wie das magnetische Rauschen zur Charakterisierung von Dokumenten genutzt werden könnte, fand die Methode keinen kommerziellen oder industriellen Erfolg.

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung basiert allgemein auf dem Erkennen verschiedener Probleme bei der Nutzung wiederholbarer Charakteristika eines Magnetstreifens zum Zweck der Dokumentenprüfung beispielsweise in umfangreichen kommerziellen und industriellen Anwendungen. Dabei wird berücksichtigt, daß es bei solchen Anwendungen zahlreiche Probleme gibt, die im Laborbereich nicht in Erscheinung treten. Zahlreiche dieser Probleme stehen in direktem Zusammenhang mit Kunststoff-Magnetstreifenkarten, wie sie typischerweise für Bank-Transaktionen eingesetzt werden.

Ein Hauptgesichtspunkt bezüglich der umfangreichen Nutzung von magnetischen Charakteristika oder Eigenheiten zur Kartenerkennung betrifft die Anzahl von Karten in einem System. Ein typisches kommer­ zielles System muß viele tausende individueller Karten auf Zufallsbasis in Kombination mit hunderten, wenn nicht tausenden individueller Ver­ arbeitungseinheiten verarbeiten.

Bei extensiven Systemen ist die Zuverlässigkeit ein äußerst wichtiger Gesichtspunkt, insbesondere bei finanziellen und gesicherten Transaktio­ nen, wie es z. B. bei Bankkarten der Fall ist.

Das erfindungsgemäße System schafft Verbesserungen, mit deren Hilfe Prüfmethoden anhand magnetischer Charakteristika eingesetzt werden, die weite Verbreitung in kommerziellen und industriellen Anwendungen versprechen. Die erfindungsgemäßen Verfahren und Systeme richten sich auf verbesserte Lesestrukturen auf Magnetstreifenkarten, außerdem auf verbesserte Verfahren zum konsistenten Orten und Verarbeiten charak­ teristischer Merkmale von Magnetstreifen. Außerdem soll aus solchen charakteristischen Merkmalen eine Charakteristik-Kennzeichnung für den Magnetstreifen entwickelt werden.

Erfindungsgemäß werden hierzu Verfahren geschaffen, um in wiederhol­ barer Weise Signale für magnetische Charakteristika (die aus spezifi­ schen charakteristischen Merkmalen des Magnetstreifens resultieren) aus definierten Zonen eines mit einer digitalen Aufzeichnung versehenen Magnetstreifens auszuwählen. Die definierten Zonen befinden sich zwischen den Magnetdaten-Übergängen. Solche definierten Zonen des Streifens können auf einen Sättigungspegel magnetisiert sein, so daß sie relativ flache (stabile) Abschnitte des gelesenen Analogsignals bilden. Obschon diese Signalabschnitte relativ flach sind, bilden sie dennoch ein Signal geringen Pegels (Rauschen), welches repräsentativ ist für die wiederholbaren magnetischen Charakteristika oder Merkmale des Strei­ fens. Mithin lassen sich diese Signalabschnitte dazu nutzen, jeden Magnetstreifen genau zu identifizieren, und zwar in einer Weise, die dem Fingerabdruck-Verfahren analog ist.

Nach dem Lesen eines Magnetstreifens zur Erzeugung eines "magneti­ schen" Analogsignals wird eine Sollanzahl von Abtastungen oder Proben aus mehreren relativ flachen Abschnitten des Analogsignals herausgegrif­ fen, wozu eine Frequenzregelschleife verwendet wird. Die Menge oder Gruppe individueller Proben für jeden Abschnitt wird in digitaler Form umgesetzt, anschließend selektiv verarbeitet, um einen vorbestimmte Untermenge von Proben zu erhalten. Diese vorbestimmte Untermenge digitalisierter Proben wird dann weiterverarbeitet mit Hilfe einer Ver­ satz-Auswahl, um einen Unter-Untermenge digitalisierter Proben zu erhalten, die eine Komponente einer magnetischen Charakteristik- Kennzeichnung wird. Das heißt: mehrere Unter-Untermengen digitali­ sierter Proben werden miteinander kombiniert, um eine magnetische Bestimmung oder Kennzeichnung für die den Magnetstreifen tragende Karte zu bilden. Wenn als Bezugs- oder Referenzgröße die Charakteri­ stik-Kennzeichnung für eine Karte verfügbar ist, läßt sich eine gerade erzeugte Kennzeichnung prüfen durch Korrelation, um die Echtheit der Karte nachzuweisen.

Im Hinblick auf die relativ kleine Amplitude der Signalkomponente der magnetischen Charakteristik stellen fälschlicherweise erzeugte Signale möglicherweise ein beträchtliches Problem dar. In diesem Zusammen­ hang kommt als Quelle für identifizierte fälschliche Störsignale die typische Form der derzeit verwendeten Magnetwandlerköpfe in Frage. Folglich wird hier auch ein verbesserter Lesekopf vorgeschlagen, mit dem die Entstehung störender Fremdsignalkomponenten in dem analogen Magnetstreifensignal verringert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Systems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung eines Abschnitts von Daten, die auf einer Magnetstreifenspur aufgezeichnet sind und mit dem in Fig. 1 gezeigten System verarbeitet werden;

Fig. 3 ist ein übertrieben vergrößertes Bild eines Magnetdatenmusters, in welchem ein kleiner Ausschnitt einer Streifenspur gemäß Fig. 2 dargestellt ist;

Fig. 4 zueinander in Beziehung stehende graphische Darstellungen eines kleinen Ausschnitts aus der in Fig. 2 dargestellten Spur;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Form einer Charakteristik-Extrahier­ schaltung, die in dem in Fig. 1 gezeigten System verwendet werden kann;

Fig. 6 eine Folge graphischer Darstellungen für ein winziges Fragment eines repräsentativen Signals von einer aufgezeichneten Magnetstreifen­ spur, wie es in Fig. 4 dargestellt ist;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Form einer Charakteristik-Former­ schaltung, die bei dem System nach Fig. 1 eingesetzt werden kann;

Fig. 8 ein Flußdiagramm eines beispielhaften Prozesses gemäß der Erfindung, der in Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten System eingesetzt werden kann;

Fig. 9 eine perspektivische und schematische Darstellung einer Lese­ vorrichtung, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden kann; und

Fig. 10 eine Teil-Schnittansicht einer Lesevorrichtung.

Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen bezieht sich konkret auf ein System und ein Verfahren, wobei allerdings die bauli­ chen magnetischen Systeme, Datenaufzeichnungsformate sowie Betriebs­ merkmale erfindungsgemäß in einer Vielfalt möglicher Ausführungs­ formen ausgestaltet sein können, die sich von den hier offenbarten Aus­ führungsformen deutlich unterscheiden, aber dennoch im Schutzumfang der Erfindung liegen. Die hier angeführten speziellen Beispiele sind also lediglich repräsentativ, wenngleich sie derzeit als die besten Ausfüh­ rungsformen angesehen werden.

Gemäß Fig. 1 wird eine Magnetstreifenkarte 10 von links her gemäß Pfeil 12 in eine Leseeinheit 14 eingeführt. Die Einheit 14 enthält eine magnetische Leseeinheit zum Fühlen eines Magnetstreifens 16 auf der Karte 10, um ein Analogsignal zu bilden, welches Komponenten sowohl bezüglich der aufgezeichneten digitalen Daten als auch bezüglich wiederholbarer magnetischer Charakteristika des Streifens beinhaltet.

Durch wiederholtes Lesen lassen sich auch bei Änderung der aufgezeich­ neten Daten die magnetischen Charakteristika als wiederholbare Kom­ ponente des Analogsignals erfassen. Wie oben ausgeführt wurde, wurde früher das charakteristische Signal traditionell als Rauschen betrachtet. Allerdings hat es ein charakteristisches Merkmal genau für den jeweili­ gen Magnetstreifen 16 und dient erfindungsgemäß als Grundlage zum individuellen Identifizieren der Karte 10.

Die Magnetstreifenkarte 10 kann die Form einer Bankkarte oder Scheck­ karte mit dem typischen Brieftaschenformat in Form einer Kunststoff­ karte mit darauf befindlichem Magnetstreifen 16 haben, wobei auf dem Magnetstreifen digitale Daten aufgezeichnet sind. In der beispielhaften Form trägt die Karte 10 auch Prägezeichen oder andere Beschriftungs­ zeichen mit dem Namen des Karteninhabers, der Kontonummer etc. Natürlich läßt sich das erfindungsgemäße System auch in Verbindung mit zahlreichen anderen Formen von Magnetstreifenkarten oder anderen Dokumenten einsetzen.

Wie oben angedeutet, enthält der Magnetstreifen 16 eine wiederholbare magnetische Charakteristik MC. Diese Charakteristik liefert ein gelese­ nes Analogsignal AS (das unten noch näher erläutert wird) in Verbin­ dung mit der eigentlichen Datensignalkomponente DD. Es sei wiederum angemerkt, daß die magnetische charakteristische Signalkomponente MS häufig als Rauschen betrachtet wurde, welches dem gelesenen digitalen Datensignal DD untergelegt war.

Die zwei Signalkomponenten DD und MS werden getrennt aus dem Analogsignal AS mit Hilfe von Extrahier- oder Erfassungsschaltungen 18 und 20 extrahiert. Das digitale Datensignal DD wird einer Einheit 26 und einem System 28 zur weiteren Verarbeitung zugeleitet. Gleichzeitig extrahieren die Erfassungsschaltungen 20 das wiederholbare Signal MS der magnetischen Charakteristik (in Fig. 1 nicht dargestellt), um eine Vorverarbeitung durchzuführen. Insbesondere wird das charakteristische Signal MS abgetastet und digitalisiert, um eine Folge von digitalen Wörtern oder digitalisierten Proben DS zu erhalten, die Darstellungen der magnetischen Charakteristik MC beinhalten.

Wie weiter unten ausführlich erläutert wird, werden die digitalisierten Proben DS erfindungsgemäß so verarbeitet, daß schließlich eine Magnet­ charakteristik-Kennzeichnung MI erhalten wird, die in ausreichender Weise konsistent ist, um in zuverlässiger Weise in einem umfangreichen System benutzt werden zu können. Die digitalen Proben DS können Wörter verschiedener Bit-Länge enthalten, beispielsweise eins bis fünf Bits, und sie werden durch eine Formerschaltung 22 verarbeitet, um die aktuelle Magnetcharakteristik-Kennzeichnung MI zu bilden, deren reprä­ sentative Signale (Lese-SMI oder Referenz-RMI) an eine Korrelations­ schaltung 24 gegeben werden. In einer Ausführungsform haben sich Zwei-Bit-Wörter als völlig zufriedenstellend erwiesen.

Die Korrelationsschaltung 24 (oben rechts dargestellt) empfängt außer­ dem eine Referenzform der magnetischen Charakteristik-Kennzeichnung RMI von einer Quelleneinheit 26. Bei verschiedenen Anwendungen kann die Referenzquelleneinheit 26 unterschiedlichste Formen aufweisen. Beispielsweise kann die magnetische Charakteristik-Kennzeichnung auf der Karte 10 aufgezeichnet sein, bei einer derzeit bevorzugten Ausfüh­ rungsform jedoch greift die Referenzquelleneinheit 26 auf eine Daten­ bank zu, um den Wert RMI zwecks Korrelation mit einer gerade gelese­ nen Kennzeichnung SMI durchzuführen.

Die Korrelationsschaltung 24 liefert an das Transaktionssystem 28 ein Korrelationssignal CO. Natürlich bestätigt ein hohes Maß der Korrela­ tion die Echtheit der Karte 10. Man beachte, daß das Transaktions­ system 28 vom System getrennte Komponenten aufweisen kann, es kann außerdem teilweise oder vollständig die Referenzquelleneinheit 26 bein­ halten. Beispielsweise kann das Transaktionssystem 28 integral mit der Referenzquelleneinheit 26 ausgebildet sein und eine Vorrichtung zu Adressierung einer Datenbank mit Hilfe der Kontonummer des Karten­ besitzers aufweisen. Demzufolge liefert die Datenbank eine Charakteristik-Kennzeichnung RMI zum Vergleich mit der gelesenen magnetischen Charakteristik-Kennzeichnung SMI. Man beachte außer­ dem, daß die Charakteristik-Kennzeichnung MI mit anderen Kennzeich­ nungen kombiniert werden kann, so z. B. mit einer PIN, PAN etc. um einem Betrug durch Mehrfach-Vergleiche noch sicherer vorzubeugen.

Das Transaktionssystem 28 kann verschiedene Betriebseinrichtungen und/oder -systeme aufweisen, z. B. einen Geldautomaten, eine Zugangs- oder Zugriffssteuerung, eine Kartenprüfeinheit und dergleichen. Im allgemeinen wird das digitale Datensignal DD auf von dem Transak­ tionssystem 28 verarbeitet und genutzt.

Anzumerken ist, daß in Verbindung mit einem System, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, vornehmlich bestimmte Komponenten vorhanden sind: Die Leseeinheit 14, die Erfassungsschaltungen 20 und die Formerschal­ tung 22 für die magnetische Charakteristik. Einzelheiten dieser Einheiten werden weiter unten behandelt. An dieser Stelle sei jedoch festgehalten, daß einige funktionelle Elemente aus der graphischen Darstellung beginnend bei Fig. 2 ersichtlich sind.

Ein typisches Format für eine Spur 29 eines Magnetstreifens 16 ist in Fig. 2 fragmentarisch (nicht im Maßstab) dargestellt. Zunächst spei­ chert ein Abschnitt 30 eine Reihe (etwa zwanzig) führender Nullen (leading zeros), hier mit LZs bezeichnet. Das Signal betreffend die magnetische Charakteristik, MS, aus dem Führungsnullen-Abschnitt 30 dient zum Entwickeln der Charakteristik-Kennzeichnung MI. Zu diesem Zweck ist die gleichförmige digitale Aufzeichnung der Führungsnullen erwünscht.

Als nächstes findet sich in dem in Fig. 2 gezeigten Spurformat ein Abschnitt 32, der ein Startsymbol SS beinhaltet. Daran schließen sich ein Abschnitt 35 zur Speicherung einer Hauptkontozahl (PAN = primary account number) für den Kartenbesitzer, ein nachfolgender Abschnitt 36 für einen Feld-Trenner FS und ein Abschnitt 38 zum Speichern verschiedener zusätzlicher Daten AD an. Diese Codierelemen­ te sind an sich bekannt und gemäß der internationalen Normenorganisa­ tion definiert. Allerdings sind sie in der vorliegenden Darstellung lediglich beispielhaft und stellvertretend für eine Vielfalt möglicher Formate, mit denen das erfindungsgemäß System arbeiten kann.

Bezüglich der auf dem Streifen 16 aufgezeichneten digitalen Daten, beispielsweise in Form der Spur 29, gibt es bekannte Geräte zum Erfas­ sen der magnetischen Anordnung, die das digitale Aufzeichnungsmuster beinhaltet. Magnetisierte Zonen sind deutlich sichtbar getrennt durch magnetische Übergänge. Eine solche Ansicht ist in Fig. 3 gezeigt, wo individuelle magnetische Übergänge 40 und 41 zwischen magnetisierten Zonen 42 vorhanden sind. Man beachte, daß auch Kratzer 44 in der . Zeichnung dargestellt sind.

Wichtig ist das Verständnis, daß magnetische Kennzeichnungen MS aus den magnetisierten Zonen 42 der Spur gelesen werden. Beim Lesen erzeugen diese Zonen 42 Signale, die relativ flach sind, wie es weiter unten näher ausgeführt wird. Die Zonen 42 erfahren also eine Um­ setzung in flache oder stabile Signalabschnitte, verglichen mit den übrigen Teilen des Signals AS, welches unten näher beschrieben wird.

Um die Spur 29 in größerer Einzelheit in Verbindung mit dem erzeugten Analogsignal AS zu betrachten, soll nun auf Fig. 4 Bezug genommen werden. Fig. 4A zeigt ein stark vergrößertes Fragment 39 der Magnet­ streifenspur 29. Ein Paar von magnetischen Übergängen 40 und 41 (die Daten repräsentieren) sind scharf dargestellt mit Hilfe der dazwischenlie­ genden magnetisierten Zone 42. Einzelne magnetische Partikel 46 sind ebenfalls im Querschnitt (rechts) dargestellt. In der Vergangenheit wurde bereits allgemein erkannt, daß es die diesen Partikeln 46 innewohnenden Schwankungen sind, die den magnetischen Charakter oder die magneti­ sche Kennzeichnung (den Fingerabdruck) des Streifens 16 ausmachen.

Unmittelbar unterhalb des Fragments 39 in Fig. 4A ist in Fig. 4B der Verlauf 47 der Magnetisierung des Fragments 39 über dessen Länge aufgetragen. Die Kurve 47 spiegelt die Zone 42 des Fragments 39 wider, die auf einen Sättigungspegel magnetisiert ist. Man beachte, daß der Kurvenverlauf 47 etwas idealisiert dargestellt ist, ebenso wie die in Fig. 4C dargestellte Wellenform 50 des von dem Fragment 39 gelese­ nen Analogsignals AS.

Die Wellenform 50 zeigt deutlich die magnetischen Übergänge 40 und 41 (Aufzeichnungsdaten) mit positiv und negativ verlaufenden Impulsen 52 bzw. 54. Die dazwischenliegende magnetisierte Zone 42 (Fig. 4A) des Fragments 39 ist dargestellt durch einen relativ stabilen oder flachen Abschnitt 56 (Fig. 4C) der Wellenform 50. Der Signalinhalt der Ab­ schnitte 56 kennzeichnet die magnetische Charakteristik, die erfindungs­ gemäß ausgenutzt wird. Die Kennzeichnung MI der magnetischen Charakteristik stammt in der schließlich entwickelten Weise aus den flachen Abschnitten 56 (die hier als Zwischenabschnitte IP) bezeichnet werden, die sich in dem Führungsnullen-Abschnitt 30 (Fig. 2) der magnetischen Spur 29 finden. Insbesondere wird die Charakteristik- Kennzeichnung MI aus Signalen von mehreren letzten Zwischenabschnit­ ten IP des Signals AS gebildet, das aus dem Führungsnullen-Abschnitt 30 gelesen wurde. Die ausgewählten Abschnitte werden abgetastet, digitalisiert, verarbeitet und kombiniert, um die gewünschte magnetische Charakteristik-Kennzeichnung MI zu erzeugen, wie es im folgenden weiter ausgeführt wird. Die Magnetcharakteristik-Signalkomponente MS aus den Zwischenabschnitten 56 (Fig. 4C) der Wellenform 50 läßt sich in verschiedener Weise darstellen oder aus dem Analogsignal AS mit Hilfe verschiedener Methoden extrahieren oder erfassen. Wie weiter unten jedoch im einzelnen ausgeführt wird, wird zunächst das Analog­ signal AS abgetastet und digitalisiert. Als Grundlage für ein Abtastinter­ vall werden Spitzen der Impulse 52 und 54 der Wellenform 50 erfaßt. Wie in Fig. 4C gezeigt ist, ist ein Abtastintervall 51 definiert zwischen den Spitzen der Impulse 52 und 54 der Wellenform 50.

Der Abtastvorgang erfolgt mit Hilfe der Erfassungsschaltungen 20 (Fig. 1), von denen ein Beispiel in der Fig. 5 dargestellt ist. Die Arbeits­ weise der Schaltungen 20 (Fig. 5) soll nun unter gleichzeitiger Bezug­ nahme auf die in Fig. 6 dargestellten Prozeßschritte erläutert werden. Im vorliegenden Fall ist in Fig. 6 zur Veranschaulichung des Prozesses eine Reihe von etwas idealisierten Kurven dargestellt, die nicht maß­ stabsgetreu sind. In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, daß der Maßstab der Fig. 6 gegenüber den in Fig. 4 gezeigten Kurven stark vergrößert ist. Außerdem wurde zu Veranschaulichungszwecken die Reihe der in Fig. 6 gezeigten Kurven mit Unterbrechungen darge­ stellt, um die Darstellung zu vereinfachen.

Nunmehr auf Fig. 5 bezugnehmend, gelangt das Analogsignal AS an den Spitzenwertdetektor 60. Solche Schaltungen sind bekannt, sie definieren Intervalle zwischen einzelnen Spitzen in einem Analogsignal AS (Fig. 4C). Dementsprechend liefert der Spitzenwertdetektor Binär­ signale 62 (Fig. 6A), die jedes Abtastintervall SI definieren. Das Analogsignal AS ist in Fig. 4B durch eine Wellenform 64 dargestellt, um die Zeichnung so zu vereinfachen, daß das Verständnis erleichtert wird, indem das Analog mit Unterbrechungen dargestellt ist.

Während des Definierens des von Spitze zu Spitze des Signals reichen­ den Abtastintervalls SI (Fig. 6A) wird das Analogsignal AS (in Fig. 4B entsprechend der Kurve 64) abgetastet, um angenähert 128 indivi­ duelle Abtastwerte oder Proben DS zu liefern (Fig. 6C). Die indivi­ duellen Abtastintervalle werden von einer einen (nicht gezeigten) Oszil­ lator beinhaltenden Frequenzregelschleife 66 eingerichtet. Ausführungs­ formen solcher Schaltungen sind bekannt, sie dienen zum Überwachen einer Folge von Intervallen mit dem Ziel, eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen während jedes Intervalls zu definieren. Beim dargestellten System hat die Frequenzregelschleife als Sollgröße 128 Zyklen oder Proben in jedem Abtastintervall SI (Fig. 6A). Auf diese Weise gelan­ gen etwa 128 Proben aus der Regelschleife 66 (Fig. 5) an einen Analog-Digital-Wandler 68. Die Schwankungen des Systems und des Datenträgers sind Ursache für Schwankungen bei der tatsächlichen Anzahl von Proben.

Der Wandler 68 in Fig. 5 wandelt jede (analoge) Signalprobe in eine digitale Form um, die z. B. definiert wird durch eine gewisse Anzahl von binären Bits, beispielsweise durch zwei Bits, wie oben erläutert wurde. Obschon in digitale Form umgesetzt, sind die Proben DS in Fig. 6C als vertikale Striche oder Säulen dargestellt. Das Analogsignal AS ge­ langt über einen Verstärker 70 zu dem Analog-Digital-Wandler, der die einzelnen digitalisierten Proben DS erzeugt. Signale entsprechend den digitalisierten Proben DS werden von der Erfassungsschaltung 20 (Fig. 1) an die Formerschaltung 22 gegeben.

Wie oben angedeutet, wird aufgrund der dem System innewohnenden Variablen die Anzahl der Proben tatsächlich häufig von der Soll-Anzahl abweichen. Während eines Abtastintervalls SI oder eines Betriebszyklus können auch 129, es können aber auch z. B. 126 Proben anfallen.

Dementsprechend wird bei der Ausbildung der Charakteristik-Kennzeich­ nung MI darauf geachtet, daß in konsistenter Weise eine genau vorbe­ stimmte Anzahl digitalisierter Proben für jedes Abtastintervall SI bereit­ gestellt wird. Um eine solche gleichmäßige Anzahl von Proben für jedes einzelne Abtastintervall zu erreichen, erfolgt eine Größen- oder Um­ fangseinstellung, um eine Untermenge zu schaffen, die eine vorbestimm­ te Anzahl von Probenelementen enthält. Diese Größenanpassung erfolgt in der Formerschaltung 22 (Fig. 1) und soll im folgenden näher be­ trachtet werden. Vorab sollen jedoch einige Rekapitulationen und Be­ trachtungen der Graphik erfolgen.

Bei dem hier offenbarten Ausführungsbeispiel werden gemäß Fig. 2 Proben von der Charakteristik-Kennzeichnung MI aus den letzten acht Zwischen-Abschnitten des Führungsnullen-Abschnitts 30 der Spur 29 genommen. Insbesondere werden bei dieser Ausführungsform die Proben aus den acht Zwischen-Abschnitten 56 (Fig. 4B) des Analogsignals AS genommen. Diese Signalabschnitte repräsentieren die magnetisierten Zonen 42 (Fig. 4A) der Spur 29 zwischen Datenübergängen, beispiels­ weise den Übergängen 40 und 41 in dem Führungsnullen-Abschnitt. Wie bereits angemerkt, werden bei der vorliegenden Ausführungsform Proben aus den letzten acht aufeinanderfolgenden eingefügten Abschnit­ ten des Analogsignals A genommen, die den Führungsnullen entspre­ chen. Insbesondere werden die letzten acht Abschnitte 56 (Fig. 4C) aus dem Führungsnullen-Abschnitt 30 verwendet (Fig. 2). Man beachte, daß die Fig. 4 und 6 ein einzelnes Abtastintervall SI darstellen, das einen eingefügten oder Zwischen-Abschnitt beinhaltet. Wie weiter unten im einzelnen ausgeführt werden wird, werden die letzten acht Abschnitte (aus dem Führungsnullen-Abschnitt 30) in der Formerschaltung 28 (Fig. 1) gespeichert, und sie werden verarbeitet, um eine Folge von Binär­ wort-Werten zu erhalten, die dann so kombiniert werden, daß die Kenn­ zeichnung für die magnetische Charakteristik, MI, gebildet wird.

Wie oben erläutert, liefert die Erfassungsschaltung 20 (Fig. 1) Mengen oder Gruppen digitalisierter Proben DS an die Formenschaltung 22. Jede Menge wird aus einem eingefügten Abschnitt (zwischen magnetischen Übergängen, die digitale Daten repräsentieren) des Analogsignals As herausgenommen, was durch den in Verbindung mit Fig. 5 beschriebe­ nen Schaltungsaufbau geschieht. Die Mengen digitalisierter Proben werden dann von der Formerschaltung 22 verarbeitet, die im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 7 und die graphischen Darstellungen der Fig. 6 erläutert werden soll.

Die im einzelnen in Fig. 7 dargestellte Formerschaltung 22 enthält eine Steuereinheit 80, die so angeschlossen ist, daß sie Probenintervallsignale SI zusammen mit einem Signal von einem Detektor 82 enthält, der seinerseits das Analogsignal AS empfängt. Im Betrieb liest der Detektor 82 ein Signal bezüglich des Startsymbols SS (Fig. 2), welches das Ende der führenden Nullen angibt. Das Ende des Führungsnullen- Abschnitts 30 (Fig. 2) wird auf diese Weise der Steuereinheit 20 ange­ zeigt.

Das Abtastintervall SI wird durch die gleichnamigen Signale entspre­ chend der Wellenform 62 (Fig. 6A) angegeben. Dementsprechend steuert die Steuereinheit 80 den Formvorgang, indem die digitalisierten Proben DS in Gruppen oder Mengen definiert werden, die während jedes Abtastintervalls SI des Führungsnullen-Abschnitts auftreten.

Die Steuereinheit 80 (Fig. 7) ist an ein Register 86 angeschlossen, welches Mengen digitalisierter Proben DS von dem Analog-Digital- Wandler 68 (Fig. 5) empfängt. Das in Fig. 7 gezeigte Register 86 ist im Grunde genommen ein Überlaufregister, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel nur die letzten acht Mengen empfangener digitali­ sierter Proben DS beinhaltet. Folglich hält das System die Daten, die zum Verarbeiten der letzten acht Mengen digitalisierter Proben DS benötigt werden. Beim Abschluß der führenden Nullen LZs (Fig. 2) werden die gespeicherten acht Gruppen digitalisierter Proben DS in einem Zug aus dem Register 86 zu einem Arbeitsspeicher 88 übertragen, um von der Steuereinheit 80 verarbeitet zu werden.

Der Arbeitsspeicher 88 ist so verschaltet, daß er eine Schnittstelle zu einem Prozessor 90 für die N-te Probe und zu einen Versatz-Prozessor 92 bildet. Die Prozessoren 90 und 92 sind ebenfalls an die Steuereinheit 80 angeschlossen.

Zunächst werden im wesentlichen Mengen von digitalisierten Proben DS (Fig. 6C) von dem Prozessor 90 (Fig. 7) verarbeitet, um eine redu­ zierte Untermenge zu schaffen, die konsistent exakt eine vorbestimmte Anzahl digitalisierter Proben beinhaltet. Nach dem Auswahlvorgang durch den Prozessor 90 werden die resultierenden Untermengen digitali­ sierter Proben von dem Prozessor 92 weiter auf Unter-Untermengen reduziert. Die zweite Reduktion beschränkt die Proben auf solche, die gut in dem Abschnitt 56 des Abtastintervalls SI (Fig. 6A) liegen. Die Einzelheiten dieser Vorgänge werden weiter unten behandelt. Wesentlich ist jedoch, daß jede Menge oder Gruppe digitalisierter Proben DS auf ein spezielle Anzahl von Unter-Untermengen von Proben reduziert wird, um eine Komponente für die Charakteristik-Kennzeichnung MI zu bil­ den. Die Unter-Untermengen digitalisierter Proben DS werden in dem Kennzeichnungsspeicher 94 angesammelt.

Es sei angemerkt, daß gewisse Elemente der Formerschaltung gemäß Fig. 7 lediglich aus Gründen der deutlicheren Darstellung separat dargestellt sind. In einem Betriebssystem können diese Elemente inkor­ poriert oder miteinander kombiniert sein, beispielsweise in einem Trans­ aktionssystem, wobei sie eine gewisse Erweiterung des Transaktions­ systems 28 (Fig. 1) darstellen. Natürlich gibt es eine große Vielfalt unterschiedlicher Verarbeitungsmethoden, um den Prozeß durchzuführen, der weiter unten anhand eines logischen Flußdiagramms näher erläutert werden soll. Man beachte, daß diese Operationen beinhalten: Digitalisie­ ren einer ungefähren Anzahl von Proben für mehrere Abtastintervalle, Größenumstellung dieser Mengen von Proben auf Untermengen mit einer ganz genauen Anzahl von Elemente, weiteres Auswählen von Unter-Untermengen mit einer spezifischen Anzahl aus den flachen Ab­ schnitten des Analogsignals.

Um ein spezielles Beispiel anzugeben, sind hier einige Zahlen für ein erfolgreiches Ausführungsbeispiel herausgegriffen. So z. B. wird eine Menge GDS von digitalen Proben DS aus einem Abtastintervall SI aus annähernd 128 individuellen Proben gebildet. Es wird eine spezifische Anzahl digitaler Proben DS aufweisende Untermenge SDS (Fig. 6D) gebildet, welche genau 64 ausgewählte Proben DS enthält. Eine Unter- Untermenge SSDS (Fig. 6E) wird durch 24 digitale Probenwerte gebil­ det. Zum Zweck der Erläuterung werden einzelnen digitalisierten Proben DS (Fig. 6C) laufende Ziffern 1 bis 128 zugeordnet, wobei die Werte jeweils durch analoge Striche repräsentiert werden.

Ausgehend von den obigen Angaben soll im folgenden der gesamte Prozeß zum Erzeugen einer Charakteristik-Kennzeichnung MI anhand der einzelnen Figuren erläutert werden. Vorausgesetzt wird eine Magnet­ streifenkarte 10 (Fig. 1) mit einem Magnetstreifen 16, der eine Auf­ zeichnungsspur 27 (Fig. 2) in Form von magnetischen Übergängen enthält, eingeleitet durch eine Abschnitt 30 mit einer Reihe aus führen­ den Nullen LZs.

Die Einheit 14 (Fig. 1) liest die Führungsnullen und bildet ein Analog­ signal AS (Fig. 4C), welches an Datenerfassungsschaltungen 18 (Fig. 1) und Erfassungsschaltungen 20 für die magnetische Charakteristik gegeben wird. Die Datenerfassungsschaltungen 18 können konventionelle Form haben, sie dienen zum Erfassen oder Extrahieren der digitalen Daten auf der Spur 29. Diese Daten enthalten Darstellungen für den Zugriff auf einen Speicher durch Betrieb der Einheit 26, um eine Referenz-Charakteristik-Kennzeichnung RMI zu erhalten. Die Verwen­ dung der Referenz-Kennzeichnung MRI in einer Gültigkeitsprüfung wird weiter unten im einzelnen behandelt.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Erfassungsschaltungen 20 in Bezug auf das Analogsignal AS betrachtet werden. Hierzu sei ange­ merkt, daß die Daten über die magnetische Charakteristik hier in dem Führungsnullen-Abschnitt 30 (Fig. 2) der Spur 29 enthalten sind. Wenn also die Spur 29 gelesen wird (oben links in Fig. 8 durch einen Block 100 angegeben), um ein Analogsignal AS zu erhalten, so wird an­ schließend dieses Signal abgetastet und digitalisiert, wie es in Verbin­ dung mit den Fig. 5 und 6 erläutert wurde, um aufeinanderfolgende Sätze oder Mengen GDS digitalisierter Proben DS während der Abtast­ intervalle SI zu erhalten. Dieser Betrieb wird in Fig. 8 durch einen Block 102 dargestellt, er ist graphisch für ein einzelnes Abtastintervall SI in den Fig. 6B und 6C veranschaulicht. Der Vorgang schafft Mengen GDS digitalisierter Proben DS mit Hilfe des in Fig. 5 darge­ stellten, oben erläuterten Schaltungsaufbaus.

Die Mengen GDS (Fig. 6) digitalisierter Proben DS werden von den Erfassungsschaltungen 20 gemäß Fig. 1 an die in Fig. 7 dargestellte Formerschaltung 22 gegeben. Weiter unten wird diese Schaltung näher erläutert. Im wesentlichen trennt die Formerschaltung 22 die letzten 8 Gruppen GDS aus dem Führungsnullen-Abschnitt 30 (Fig. 2), um repräsentative digitalisierte Signale zur Speicherung für die nachfolgende Verarbeitung zu erhalten, vgl. 104. In dem Arbeitsspeicher 88 gemäß Fig. 7 befinden sich nun zur Verarbeitung acht Mengen GDS von Proben DS (Fig. 4), bezeichnet mit "1" bis "128".

Der Formprozeß für jeden Satz GDS digitalisierter Proben beinhaltet zwei einzelne Auswahlschritte. Der erste Schritt beinhaltet die Schaffung einer Untermenge SDS mit einer exakten Anzahl digitalisierter Proben DS, beispielsweise einer Untermenge aus genau 64 digitalisierten Proben. Dieser Betrieb findet deshalb statt, weil zwar die Abtastinter­ valle von einer Frequenzregelschleife gesteuert werden, in der Betriebs­ umgebung jedoch die Anzahl der während eines Abtastintervalls gewon­ nenen Proben oder Abtastwerte Schwankungen unterliegt, weil z. B. einige zusätzliche Proben vorhanden sind oder einige Proben fehlen. Ein Größenanpassung zum Erreichen einer speziellen, genauen Anzahl von Proben hat sich für gewisse Anwendungen als etwas kritisch erwiesen.

Mit der Schaffung einer Untermenge SDS einer vorbestimmten Anzahl von Proben erfolgt z. B. eine weiter Auswahl zum Trennen der aus­ gewählten Proben von dem relativ flachen Abschnitt 56 (Fig. 4C) des Analogsignals. Wie oben erläutert, ist es wichtig, Proben von den magnetisierten Zonen 42 (Fig. 4A) des Streifens 16 zu verwenden.

Für die acht Mengen GDS digitalisierter Proben DS, die in dem in Fig. 7 gezeigten Arbeitsspeicher 88 gespeichert sind, sollen nun die logischen Schritte betrachtet werden, die der Untermengen-Prozessor 90 ausführt, um exakt 64 digitalisierte Proben DS als eine Komponente der Charak­ teristik-Kennzeichnung MI zu erhalten. Hierzu sei angenommen, eine Menge GDS digitalisierter Proben DS werde durch den Block 106 in Fig. 8 zur Verarbeitung identifiziert.

Der Prozessor 90 (Fig. 7) vollzieht die Auswahl der Untermenge SDS und läßt sich entsprechend der in Fig. 8 skizzierten Logik implementie­ ren. Gemäß dieser beispielhaften Logik bedeutet eine Anfangsabfrage im Block 108 (Fig. 8, oben rechts), daß es drei Möglichkeiten bezüglich der Probenmenge GDS gibt, wobei insbesondere die Anzahl der digitali­ sierten Proben DS sein könnte: (1) gleich der Sollmenge von 128, (2) größer als die Sollmenge oder (3) kleiner als die Sollmenge.

Wenn die Soll-Anzahl von 128 Proben vorhanden ist, geht der Prozeß zu einer Verbindungsstelle 110 (Fig. 8, unten Mitte), von der aus die nachfolgenden Schritte unten diskutiert werden. Wenn allerdings die Anzahl der tatsächlich vorhandenen digitalisierten Proben in der Menge GDS kleiner als 128 ist, geht der Prozeß zu einem Abfrageblock 112, wo sich drei Möglichkeiten stellen, nämlich eine Probenanzahl von 125, von 126 oder von 127. Natürlich sind auch noch größere Anzahlen eines Versatzes gegenüber dem Sollwert möglich, jedoch ist hier zur Verein­ fachung der Darstellung eine Beschränkung auf "drei" überschüssige Proben erfolgt.

Wenn man annimmt, daß eine Abweichung von der Soll-Anzahl von 128 Proben DS in der Weise vorliegt, daß die tatsächliche Anzahl der Proben in der Menge GDS 125 beträgt, so geht der Prozeß zu einem Schritt im Block 114.

Der im Block 114 dargestellte Vorgang ist graphisch in Fig. 6D ange­ deutet. Grundsätzlich gilt: Jede zweite Probe wird fallengelassen, wobei gewisse Ausnahmen bei diesem Fallenlassen dafür sorgen, daß die vor­ bestimmte Anzahl, z. B. 64, erreicht wird.

Die alternierende Auswahl (jeder zweiten Probe) ist effektiv, allerdings ergibt sich durch Hinzufügen oder Löschen von Proben an verteilten Stellen eine Verschiebung der Folge auf abwechselnd ungeradzahlige und abwechseln geradzahlige Proben. Um dies zu veranschaulichen, soll eine Menge aus 14 Proben betrachtet werden, aus der eine Untermenge von acht Proben gemacht werden soll. Wenn man zunächst die ungera­ den Proben auswählt, so kommt es bei einer Hinzufügung zu einem Wechsel auf geradzahlige alternierende Proben. Im folgenden Beispiel werden acht unterstrichene Proben ausgewählt:

Bei Hinzufügung: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14.

Um Proben zu beseitigen, kann eine ähnliche abwechselnde Auswahl verwendet werden. Um z. B. eine Untermenge aus acht Proben aus einer Menge von 17 Proben zu bilden, kann folgendes Muster verwendet werden:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17.

Auf diese Weise erfolgt eine alternierende Auswahl mit hinzugefügten oder beseitigten Proben an verteilten Stellen, um die gewünschte Anzahl von Proben innerhalb der Untermenge SDS zu erhalten. Wie also durch den Block 114 in Fig. 8 dargestellt ist, werden abwechselnde Proben mit Hinzufügungen genommen, um eine Untermenge SDS aus exakt 64 digitalisierten Proben zu erhalten. Mit einer solchen Untermenge geht der Ablauf weiter zu der Verbindungsstelle 110, die weiter unten er­ läutert wird.

Für den Fall, daß die Menge GDS digitalisierter Proben DS aus 126 Proben besteht, geht der Prozeß zum Block 116. Auch hier macht der Prozeß eine Auswahl von jeweils den zweiten Proben DS, verknüpft mit der Hinzufügung von Proben, um die gewünschte Untermenge aus 64 Elementen zu erhalten.

Wenn 127 Proben erhalten wurden, geht der Prozeß zum Block 118, wo wiederum eine alternierende Auswahl erfolgt und eine Hinzufügung stattfindet, um auf 64 zu kommen. Durch Verwendung von beabstan­ deten oder verteilten Proben, die normalerweise fallengelassen würden, werden die ausgewählten Proben also ergänzt, um eine Untermenge SDS von dem Prozessor 70 zu erhalten, die eine exakte Anzahl von Proben enthält.

Wie oben ausgeführt, kann die aktuelle Anzahl von Proben DS in einer Menge GDS auch die Soll-Anzahl der Proben übersteigen. In diesem Fall geht der Prozeß zu einem Abfrageblock 120 (oben rechts in Fig. 8), wo ermittelt wird, ob die überschüssige Anzahl an Proben 1, 2 oder 3 beträgt. Existiert eine überschüssige Probe, so geht der Vorgang zu einem Block 122, in welchem wiederum die alternierende Auswahl von Proben DS erfolgt, zusätzlich aber eine Probe entfernt wird, um auf die gewünschte Anzahl von 64 zu gelangen. Auf diese Weise erhält man eine genaue Untermenge aus "64" Proben, der Betrieb geht dann weiter zu der Verbindungsstelle 110.

Ein ähnliches Fallenlassen erfolgt bei zwei oder drei überschüssigen Proben, dargestellt durch die Blöcke 124 und 126. Diese Proben werden also zusätzlich zu der alternierenden Auswahl fallengelassen. Man erhält im Ergebnis immer eine Untermenge SDS aus exakt 64 Proben, bevor der Prozeß zur Verbindungsstelle 110 weitergeht.

Mit der Untermenge SDS aus exakt 64 digitalisierten Probenelementen DS geht es zur nächsten Prozeßphase durch den Prozessor 92 (Fig. 7), um einen Versatz-Auswahl durchzuführen. Hierbei werden zahlreiche der anfänglichen und endgültigen digitalisierten Proben DS aus dem Raum zwischen den Impulsen 42 und 54 fallengelassen (Fig. 4C), so daß digitalisierte Proben DS übrig bleiben, die aus dem relativ stabilen (mittleren) Abschnitt 56 des Analogsignals AS stammt. Auf diese Weise wird der eingefügte Abschnitt des Probenbereichs ausgewählt, der die magnetisierte Zone 42 (Fig. 4A) repräsentiert, wie es oben erläutert wurde. Der Betrieb des Versatz-Prozessors 92 kann relativ einfach sein, wie durch den Block 128 in Fig. 8 deutlich wird. Insbesondere wird ein mittlere Unter-Untermenge SSDS digitalisierter Proben DS, bei­ spielsweise 24 Proben, ausgewählt, wie in Fig. 6E angegeben ist. Die ausgewählten digitalisierten Proben DS könnten z. B. die 24 mittleren (eingefügten) Proben aus der 64 Elemente umfassenden Untermenge sein.

Mit der Schaffung einer Unter-Untermenge (mit 24 Proben) SSDS geht der Prozeß weiter zu einem Abfrageblock 130 (Fig. 8), wo ermittelt wird, ob sämtliche 8 Mengen GDS bereits verarbeitet sind. Wenn die letzte der acht Mengen fertig ist, geht der Prozeß zum Zusammenstellen der fertigen Magnetcharakteristik-Kennzeichnung MI in dem Speicher 95 (Fig. 7). Der Schritt ist durch einen Block 132 in Fig. 8 angegeben, ist allerdings der Auswahlprozeß nicht der letzte von sechs, so geht der Arbeitsablauf über einen Pfad 134 zu dem Block 106 zurück, so daß die nächste Menge GDS verarbeitet wird.

Man sieht, daß der Prozeß der Entwicklung der Charakteristik-Kenn­ zeichnung MI vorab für jede in Betrieb befindliche Karte 10 durch­ geführt wird. Wie oben angesprochen, wird die so erstellte Kennzeich­ nung als magnetische Referenz-Kennzeichnung RMI bezeichnet, die in einer (hier nicht getrennt dargestellten) zentralen Datenbank abgespei­ chert wird, um für den Korrelationsvorgang verfügbar zu sein. Darstel­ lungen der Referenz-Kennzeichnung RMI werden von der Einheit 26 (Fig. 1) an die Korrelationsschaltung 24 gegeben.

Nach dem Präsentieren der Karte 10 erfolgt eine Prüfung, bei der eine frisch gebildete Magnetcharakteristik-Kennzeichnung SMI (die gemäß dem obigen Ablauf erstellt wird) von der Formerschaltung 22 (Fig. 2) an die Korrelationseinheit 24 geliefert wird. Wie bereits erwähnt, kenn­ zeichnet das Maß der Korrelation zwischen Referenz-Kennzeichnung und frisch gebildeter Kennzeichnung die Echtheit der Karte.

Zusammengefaßt: Erfindungsgemäß erfolgt unter der Steuerung einer Frequenzregelschleife eine Abtastung, um eine Soll-Menge mit einer vorbestimmten Anzahl von Abtastungen oder Proben zu erhalten. Es werden dann zwei Auswahlschritte ausgeführt, um eine präzise Anzahl von Proben aus dem magnetisierten Bereich zu erhalten.

Digitalisierte Proben DS aus zwei Bits erscheinen ausreichend, und bei einer Ausführungsform wurde eine Menge aus 128 Proben durch eine N- Auswahl (hier: die Auswahl jedes zweiten Elements) sowie eine Versatz- Auswahl durchgeführt, um exakt 24 Proben für jeden abgetasteten Ab­ schnitt zu erhalten. Dann wurde eine Gruppe aus acht Unter-Untermen­ gen zusammengesetzt, um die Charakteristik-Kennzeichnung MI zu bilden.

Wenngleich die Methoden und die Schaltungen gemäß obiger Beschrei­ bung für einen zuverlässigen Arbeitsablauf sorgen und gleichzeitig be­ trächtliche Flexibilität bei den einzelnen Karten und Verarbeitungs­ systemen ermöglichen, würde ein verwandtes Problem bei den Einrich­ tungen zum Lesen der Magnetstreifen erkannt. Speziell geht es hier um eine nicht-konventionelle Leseeinheit, die sich als bedeutende Verbes­ serung der Zuverlässigkeitsanforderungen eines umfangreichen Systems erwiesen hat.

Frühere Vorschläge für die Verwendung von Magnetstreifen-Charak­ teristika zwecks Echtheitsprüfung von Karten waren relativ indifferent, was gewisse Eigenschaften der magnetischen Leseeinheit anging. In einem gewissen Ausmaß jedoch basieren die Aspekte der vorliegenden Entwicklungsarbeit auf dem Erkennen, daß gewisse bauliche Besonder­ heiten der Leseeinheit günstig sind. Hierzu sei zunächst die symbolische Darstellung eines Magnetlesekopf betrachtet, wie er in Fig. 9 darge­ stellt ist.

Typischerweise enthält der in Fig. 9 dargestellte induktive magnetische Wandlerkopf 199 einen Kern 200 aus magnetischem Werkstoff, der einen offenen oder nicht magnetischen Spalt 202 definiert. Mit dem Kern 200 ist induktiv eine Spule 204 gekoppelt, und diese Anordnung wird von einer Halterung 206 aufgenommen. Die Halterung 206 hat hier typischerweise die Form eines Kunststoffblocks, in den der Kern 200 und die Spule 204 eingebettet sind.

Gemäß Fig. 9 befindet sich der Kopf 199 benachbart zu einem Magnet­ streifen 210 (dieser ist nur fragmentarisch dargestellt), der auf einer relativ steifen oder nicht flexiblen Karte 202 angeordnet ist (die Karte ist ebenfalls nur teilweise dargestellt). Der Streifen 210 bewegt sich relativ zu dem Kopf 199, wobei die magnetischen Änderungen am Spalt 202 in Form eines Analogsignals in der Spule 204 gelesen werden. Auf diese Weise werden Daten ebenso wie charakteristische magnetische Dichte­ schwankungen oder Anomalien (Rauschen) als Analogsignal AS gelesen, das in der oben beschriebenen Weise behandelt wird.

Umfangreiche kommerzielle und industrielle Systeme beinhalten eine Vielzahl von Magnetstreifenkarten, die in Verbindung mit zahlreichen verschiedenen Transaktionseinheiten dazu benutzt werden, die oben angesprochenen Prozesse auszuführen. Dementsprechend sind verschie­ dene Merkmale oder Spezifikationen festgelegt worden, weil sie äußerst wichtig sind, um die erforderliche Zuverlässigkeit bei vielen Anwen­ dungsfällen des vorliegenden Systems mit herkömmlichen Magnetstrei­ fenkarten zu erreichen. Um diese Anforderungen zu erläutern, sollen nun gewisse Einzelaspekte betrachtet werden.

Wie in Fig. 9 zu sehen ist, definiert der nicht-magnetische Spalt 202 eine Ebene 214, die durch einen Pfeil und eine senkrechte Linie 215 angedeutet ist. Ein Winkel zwischen der Ebene 214 und der Ebene des Streifens 210 ist mit A bezeichnet, wobei üblicherweise Abweichungen gegenüber einem rechten Winkel als Azimut bezeichnet werden. Gemäß einem Aspekt sind derartige Abweichungen auf weniger als ein Grad zu beschränken. Insbesondere wurde herausgefunden, daß Abweichungen vom rechten Winkel auf weniger als 0,05 Grad beschränkt werden sollten. Als weiteres Kriterium soll das Produkt aus der Azimut- Abweichung in Graden und der Breite des Kopf-Lesekanals in Zoll kleiner als 0,02 sein.

Eine weitere Erwägung hinsichtlich der Beziehung des Kopf 199 zu dem Streifen 210 betrifft die Stelle der überquerten Bahn 218. Eine Bahn 218 des Kopfs 199 ist in Bezug auf den Streifen 210 durch gestrichelte Linien angedeutet. Hierzu wurde ermittelt, daß die Lage der Bahn um nicht mehr als zehn Prozent der Breite der gelesenen Zone schwanken sollte. Ein Versatz zwischen den Leseeinrichtungen sollte also weniger als zehn Prozent betragen.

Ein weiterer etwas kritischer Winkel wird als Zenith bezeichnet und stellt Abweichungen von dem angegebenen Winkel Z dar, der neunzig Grad beträgt. Erfindungsgemäß sollte die Abweichung zwischen ver­ schiedenen Sensoren beschränkt werden auf weniger als drei Grad.

Im Verlauf der Jahre haben magnetische Wandlerköpfe verschiedenste Formen und Konfigurationen angenommen. Ein beispielhafter Kopfauf­ bau 220 für die hier offenbarten Systeme enthält einen Kern 222 mit einer Spule 224 (symbolisch dargestellt), angeordnet in einem Block 226. Wie in Fig. 10 zu sehen ist, definiert der Kern 222 einen nicht- magnetischen Spalt 228, der einen Magnetstreifen 230 auf einer Karte 231 überquert. Signifikant ist, daß der Kern 222 keinerlei Grate senk­ recht zu und in der Nähe von dem Streifen 230 aufweist, welche sich parallel zur Ebene des Spalt 228 erstrecken würden. In diesem Zusam­ menhang sind seit beträchtlicher Zeit schon sogenannte Kontureffekte beobachtet worden. Insbesondere wird verwiesen auf ein Buch mit dem Titel Magnetic Recording Techniques, 1958, Seiten 70 bis 73. Eine Lösung unerwünschter Kontureffekte bestand darin, den Aufzeichnungs­ träger um das Lesebauelement herumzuschlingen, allerdings sind Magnetstreifenkarten für eine solche Lösung nicht flexibel genug. Basierend darauf und ähnlichen Konturausbildungen wird ein unendlich langer Pol angestrebt. Insbesondere sollte der Abstand D, in welchem die Poloberfläche mit derjenigen des Block 226 übereinstimmt, eine Länge von mindestens einem Zoll haben. Dabei laufen von dem Spalt 228 und die Oberfläche 232 des Kerns 222 glatt und ohne Unter­ brechungen von dem Spalt weg. Hierdurch werden induzierte Streu­ signale spürbar reduziert, was eine erhöhte Genauigkeit bei dem Er­ fassen der charakteristischen magnetischen Merkmale ermöglicht.

Claims (20)

1. Identifikationssystem zum Identifizieren von Dokumenten, die einen Magnetstreifen tragen, auf dem digitale Daten aufgezeichnet sind und der eine wiederholbare magnetische Charakteristik aufweist, um­ fassend:
einen Magnetstreifenfühler zum Lesen des magnetischen Feldes des Magnetstreifens, um ein Analogsignal (AS) zu bilden, welches re­ präsentativ ist für die aufgezeichneten digitalen Daten und die wiederhol­ bare magnetische Charakteristik;
einen Detektor zum Definieren von Abtastintervallen in den Analogsignalen;
eine Schaltung zum Definieren einer Soll-Anzahl von Proben in den Abtastintervallen;
einen Digitalisierer zum Abtasten des Analogsignals entspre­ chend den in den Abtastintervallen definierten Proben, um eine Soll- Anzahl digitalisierter Proben zu bilden, die repräsentativ sind für die wiederholbare Charakteristik;
einen Auswahlprozessor zum Auswählen einer vorbestimmten Anzahl der digitalisierten Proben aus der Soll-Anzahl digitalisierter Proben; und
einen Speicher zum Speichern von mindestens einer der vor­ bestimmten Anzahl der digitalisierten Proben als Kennzeichnung für das Dokument.

2. System nach Anspruch 1, bei dem auf dem Magnetstreifen eine Reihe von Nullen gespeichert ist und der Speicher die vorbestimmte Anzahl digitalisierter Proben aus demjenigen Abschnitt des Analog­ signals speichert, der die Folge von Nullen repräsentiert.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Magnetstreifen aufgezeichnete digitale Daten enthält, die durch magnetische Übergänge dargestellt werden, wobei der Speicher die vorbestimmte Anzahl digita­ ler Proben aus mindestens einem Abschnitt des Analogsignals speichert, der Zwischenräume zwischen den magnetischen Übergängen repräsen­ tiert.

4. System nach Anspruch 1, bei dem der Auswahlprozessor einen Auswahlprozeß für eine N-te Anzahl bezüglich der Soll-Anzahl digitalisierter Proben mit Abweichungen ausführt, um die vorbestimmte Anzahl digitalisierter Proben zu erreichen.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Magnetstreifen aufgezeichnete digitale Daten in Form von rmagneti­ schen Übergängen enthält, wobei der Auswahlprozessor eine Versatz- Verarbeitung in der Weise durchführt, daß die vorbestimmte Anzahl digitalisierter Proben ausgewählt wird, die repräsentativ sind für solche Bereiche des Streifens, die sich zwischen den magnetischen Übergängen befinden.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dokumente Magnetstreifenkarten umfassen, wobei die auf den Magnetstreifen aufgezeichneten digitalen Daten Daten beinhalten, mit deren Hilfe die mindestens eine aus der vorbestimmten Anzahl digitali­ sierter Proben als Kennzeichnung für die Dokumenten-Korrelation geholt wird.

7. System nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Magnetstreifensensor einen Wandlerkopf aufweist, der einen Magnetkern beinhaltet, um einen nicht magnetischen Spalt zum Positionieren etwa senkrecht zu dem Magnetstreifen zu definieren, wobei der Kern so ausgebildet ist, daß Kontureffekte vermieden werden.

8. System nach Anspruch 7, bei dem der Magnetstreifensensor außerdem eine Halterung zum Haltern des Magnetkerns aufweist, um eine vorbestimmte Zenitwinkel-Abweichung von weniger als drei Grad zu definieren.

9. System nach Anspruch 7, bei dem der Magnetstreifensensor außerdem eine Halterung aufweist, um den magnetischen Kern so zu positionieren, daß der nicht-magnetische Spalt eine Azimut-Abweichung von weniger als einem Grad definiert.

10. System nach Anspruch 7, bei dem der Magnetstreifensensor außerdem eine Halterung für den Magnetkern in der Weise enthält, daß der nicht-magnetische Spalt an einer vorbestimmten Stelle bezüglich eines Randes des Streifens positioniert wird, wobei Schwankungen von nicht mehr als zehn Prozent der Breite der Lesezone vorhanden sind.

11. System nach Anspruch 7, bei dem das Produkt aus Azimut- Abweichung in Grad und der Breite des Kopf-Lesekanals in Zoll weni­ ger als 0,02 beträgt.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schaltung eine Frequenzregelschleife enthält.

13. System zur Verwendung in Verbindung mit einer einen Magnetstreifen tragenden Karte, wobei der Magnetstreifen eine wieder­ holbare magnetische Charakteristik enthält, und auf dem Streifen digitale Daten in Form magnetischer Übergänge aufgezeichnet sind, und das System eine gelesene Charakteristik-Kennzeichnung für die Karte liefert, umfassend:
eine Einrichtung zum Lesen des Magnetstreifens, um Darstel­ lungen von digital aufgezeichneten Daten sowie Darstellungen der wie­ derholbaren magnetischen Charakteristik in Form mindestens einer Menge digitaler Probensignale in einer Soll-Anzahl zu schaffen, wobei digitale Probensignale enthalten sind, die von einer Stelle zwischen den magnetischen Übergängen stammen;
eine Einrichtung zum Auswählen einer Untermenge aus der mindestens einen Menge digitaler Probensignale, wobei die Untermenge eine vorbestimmte Anzahl digitaler Proben enthält, die von einer Stelle zwischen den magnetischen Übergängen gelesen wurden; und
eine Einrichtung zum Speichern mindestens der einen Unter­ menge aus der mindestens einen Menge digitaler Probensignale als Kennzeichnung zum Identifizieren der Karte.

14. System nach Anspruch 13, bei dem die Einrichtung zum Auswählen der Untermenge den N-ten Teile mit Abweichungen aus­ wählt, außerdem eine Versatz-Auswahl bezüglich der magnetischen Übergänge erfolgt.

15. System nach Anspruch 13, bei dem mehrere Untermengen digitaler Proben zum Identifizieren er Karten gespeichert sind.

16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die Einrichtung zum Fühlen einen Wandlerkopf und eine Abtast- und Digi­ talisiereinheit mit einer Frequenzregelschleifenschaltung enthält, um Abtastzeiten zu definieren.

17. System nach einem der Ansprüche 13 bis 16, umfassend eine Korrelationseinheit zum Korrelieren einer Referenz- und einer frisch gelesenen Kennzeichnung, um eine Karte zu prüfen.

18. System nach einem der Ansprüche 13 bis 17, außerdem umfassend: eine Einrichtung zum Adressieren einer entfernten Daten­ bank, damit diese eine Referenz-Kennzeichnung liefert, und eine Korrelationseinheit zum Korrelieren einer Referenz- und einer neu gelesenen Kennzeichnung, um eine Karte zu prüfen.

19. Magnetischer Wandlerkopf zur Verwendung in einem Iden­ tifikationssystem für Dokumente, die einen Magnetstreifen tragen, der eine magnetische Charakteristik aufweist, die wiederholt als wiederhol­ bares magnetisches Kennzeichnungssignal gelesen werden kann, umfassend:
einen Magnetkern, der einen nicht magnetischen Spalt zur etwa senkrechten Orientierung bezüglich des Magnetstreifens definiert, wobei der Kern ununterbrochene durchgehende Oberflächen aufweist, die sich von dem nicht-magnetischen Spalt ausgehend erstrecken;
eine induktiv mit dem Kern gekoppelte Wicklung; und
eine Halterung zum Haltern des Kerns benachbart zu einem Weg der Magnetstreifen auf den Dokumenten.

20. Verfahren zum Identifizieren von Dokumenten, die einen Magnetstreifen tragen, der eine besondere magnetische Charakteristik aufweist, und der wiederholt gelesen werden kann, um individuelle Dokumente zu identifizieren, umfassend folgende Schritte:
Lesen des Magnetstreifens, um ein Analogsignal zu erzeugen, welches repräsentativ für die magnetische Charakteristik ist;
Definieren von mindestens einem Abschnitt des Analogsignals;
Aufteilen des Abschnitts des Analogsignals in einer Soll-Anzahl von Abtastzeitpunkten;
Abtasten des Analogsignals zu den Abtastzeiten, um eine Soll- Anzahl von Proben zu erhalten und Digitalisieren der erhaltenen Proben;
Reduzieren der Soll-Anzahl von Proben auf eine vorbestimmte Anzahl von Proben, um eine bestimmte magnetische Charakteristik für das Dokument festzustellen.