DE4292340B4

DE4292340B4 - Ein elektronischer Pass

Info

Publication number: DE4292340B4
Application number: DE4292340A
Authority: DE
Inventors: John Wolfgang Hove Halpern; Steven Holway Dr. Cousins
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2012-07-17
Also published as: CA2113805A1; NL194847B; AU669120B2; GB9400814D0; US5734722A; GB2272552B; CA2113805C; GB2272552A; DE4292340T1; WO1993002430A3; US20020019807A1; NL194847C; NL9220022A; WO1993002430A2; AU2331892A

Abstract

Anordnung mit mindestens einem elektronischen Pass im Taschenformat sowie einer Vielzahl von Buchhaltungssystemen, angepasst als Mittel zur Durchführung gültiger Zahlungen von Fahrgebühren oder zum Kauf von Waren und Dienstleistungen von einem der Buchhaltungssysteme, wobei der Pass und ein Sende- und Empfangsgerät eines Buchhaltungssystems aneinander angepasste, elektromagnetische Kopplungsmittel für die kontaktlose Übertragung von digitalen Daten und Betriebsenergie zwischen dem Pass und dem Buchhaltungssystem aufweisen, wobei die elektromagnetischen Kopplungsmittel eines Buchhaltungssystems mindestens zwei nebeneinander angeordnete Spulen von annähernd gleicher Induktivität zur Erzeugung hochfrequenter Wechselfelder mit gegenläufiger Phase aufweisen und wobei ein Pass zwei in Reihe geschaltete, ähnliche Spulen ähnlicher geometrischer Konfiguration aufweist.

Description

Die vorliegende Schrift behandelt eine tragbare Informationsquelle im Taschenformat äusserlich einem Taschenrechner aehnlich und in sich vereinigend eine Anzahl von erfinderischen Eigenschaften mit dem Ziel einige wichtige Ergebnisse zu schaffen: traditionelle On-line Transaktionen mit gesicherten Off-line Transaktionen zu ersetzen; der Kunde soll Zugang zu seinen Daten haben ohne erst die Mitwirkung einer Networkstation aufsuchen zu müssen; der Datenträger soll während einer Transaktion in der Hand des Benützers bleiben um zeitraubendes Hantieren mit Maschinlesern zu vermeiden.
Was diese Patentanmeldung betrifft, so geben wir der oben erwähnten 'privaten Informationsquelle im Taschenformat' den Namen "Reisepass" beziehungsweise "elektronischer Pass", wegen der Kürze dieser Bezeichnung und wegen der ausserordentlichen Nützlichkeit die dieses Hilfsmittel im Massentransport gewinnen könnte. Einige der Ideen, welche der gegenwärtigen Vorstellung von einem "Reisepass" zugrunde liegen, wurden bereits von dem Author in früheren Schriften niedergelegt, insbesondere in US 4,661,691 (Proximity Data Transfer System), oder US 4,499,556 welche Schrift sich mit dem Problem der Datensicherheit für dauerhafte Karten beschäftigt, oder US 4,906,828 worin eine Dateneintastung auf der Karte selber beschrieben wird, und US 4,906,828 in welchem Patente eine einfache Datenmischmethode vorgeschlagen wird, welche das Ablesen der zwischen Karte und Datenleser fliessenden Daten positif unmoeglich macht.
Weitere erfinderische Taetigkeit wurde notwendig, um den "Reisepass" so auszubilden, dass die Transaktionszeit so kurz wie möglich ist; dass der Effekt elektronischer Störungen in der Umgebung vermindert wird; dass die den Reisepass benützende Person ihren PIN wählen und jederzeit abändern kann ohne dabei die Unterstützung einer Amtsperson zu bedürfen; dass ferner ein "Reisepass" je nach Bedarf einmal nur in Nahuebertragung wirksam ist, und ein andermal auf einen Datenfernverkehr umgeschaltet werden kann, und dass das mit Eintastung eines kodierten Befehls auf der Karte selber bewirkt wird.
Die Aufgaben der Erfindung werden mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
WO 87/06747 beschreibt eine persönliche Speicherkarte in der Größe einer Standardplastikkreditkarte, die in einer Vielzahl von Anwendungen, vom spezifischen Repertoire bis zur Ablage von einzelnen medizinischen und/oder Bankdaten, verwendbar ist. Obwohl die Karte wie eine gewöhnliche Kreditkarte aussieht, beinhaltet die persönliche Speicherkarte einen Computer, einen elektrisch löschbaren, feldprogrammierbaren, ausschließlich lesbaren Speicher und auch einen Schaltkreis zum induktiven Empfang eines Energiesignals und kapazitiver Übermittlungsdatensignale zwischen der Karte und einem Kartenleser/schreiber, der in einer verbundenen Station angeordnet ist.
EP-A-0 260 221 zeigt einen Apparat für berührungsfreie Informationsübertragung zwischen einem Datenträger und einem Datenleser, wobei mindestens von zwei Elektroden auf der Oberfläche des Datenträgers mit mindestens zwei Elektroden im Datenleser zusammengebracht werden, um Kapazitäten auszubilden, zur Erzeugung mindestens eines des Datenträgers und des Datenlesers gemeinsamen Stromkreises zur Informationsübertragung.
Die Beschreibung dieser verschiedenen Aspekte wird nun mit Hilfe der Illustrationen und Zeichnungen gegeben werden, wobei
1 eine Karte mit zwei eingebetteten kapazitiven Platten mit Signal-Prozessor darstellt, an dessen Ausgang Daten und andere Hilfssignale erscheinen.
1a ist eine Equivalentschaltung, welche die Art und Weise der Datengewinnung veranschaulichen soll.
2 zeigt ein Beispiel für die verschiedenen Wellenformen in verschiedenen Punkten des Schaltschemas.
3 zeigt Teile des Stromkreises im Kartenleser, die wiederum zum grössten Teile ein Spiegelbild des in der Karte befindlichen Datengewinnungsschaltkreises (interface circuit) darstellen.
4 deutet gewisse Veraenderungen im Schaltkreis der 1 an wenn an Stelle einer kapazitiven Antenne eine flache Spiralspule in die Karte beziehungsweise in das Kartenlesgerät gelegt ist.
5 zeigt im Blockdiagram das Scahltschema eines "Reisepasses" nach nach Massgabe der 1, jedoch in modifizierter Form.
6 zeigt einen Kartenleser und eine für Nahuebertragung geeignete Karte (Reisepass) mit einer sehr einfachen Schaltung zur Wiedergewinnung der Daten aus den empfangenen Signalfeldern, wobei die rechteckigen Wellen mit VHF sinuswellen ersetzt sind.
7 zeigt eine Kette von Wellen als das Medium in welchem Daten durch Modulation der Wellen dargestellt werden, und weiters eine Kette von Wellen, die zur Darstellung der Taktimpulse verwendet werden.
8 gibt ein Beispiel für eine Datenfolge, die in Wellenform auf den "Reisepass" einwirkt und an das Komputerchip (7) die gezeigten binären Spannungsformen abgibt.
9 zeigt wiederum die Taktpulse (CK β) and die Ausgangsströme (α – 3) welche die von der Karte ausgesandten Datenspannungen im Lesegerät hervorrufen.
10 zeigt zwei Spiralspulen so verbunden, dass sie in Phase arbeiten, um die Bedingungen für die Nahbeeinflussung einer Leseeinheit zu befriedigen; sie sind über elektrische Schalter verbunden mit deren Hilfe die Spulen in Antiphase geschaltet werden könneen, mit der Folge dass der Reisepass dann nur geeignet ist mit einem Radio-Empfänger über mässige Distanzen in Verbindung zu stehen.
11 zeigt die effektive Kartenschaltung wenn die elektrischen Schalter in ihrer Anfangsstellung sind
12 zeigt die effektive Kartenschaltung wenn die elektrischen Schalter in ihrer anderen Stellung sind.
13 zeigt zwei Spiralspulen so verbunden, dass sie in Phase für kurze Lesedistanzen aber in Gegenphase für Signalquellen sind, die aus grösserer Entfernung kommen.
14 zeigt dieselbe räumliche Anordnung der Spulen wie in 13, aber die Spulen sind in einem Silikonsubstrat implantiert, wobei das obere Substrat gleichzeitig den integrierten Schaltkreis eines Mikrokomputers besitzt, während der untere Silikonchip zur Darstellung von integrierten elektrischen Umschaltern verwendet wird.
15 bezieht sich auf ein System zur Registrierung und Einhebung von Fahrgebuehren mittels des "Reisepasses" und im Besonderen auf die die Programmstrukturen für das Prüfen des "Reisepasses" in Bezug auf verschiedene Kriteria bevor ein Gebührenbetrag von dem Passkredit abgezogen wird, und – sollte der im Pass befindliche Restkredit unzureichend sein um die Grundgebühr zu decken, oder respektive die noetige maximale Gebühr zu decken – dann tritt ein spezielles Programm in Kraft, welches den Kartenkredit um einen gewissen Betrag automatisch aufwertet nachdem der Reisepass erfolgreich mit einer Liste ungeeigneter (schwarzgelisteter) Karten verglichen worden ist.
16 und 17 sind Flussdiagramme für einfache und gradierte Fahrgebühren.
18 und 19 sind perspektivische Ansichten eines Reisepasses
19a ist eine Detailansicht des Displayfensters in dem Reisepass oder der Karte wobei der Kontrast der Buchstaben oder Ziffern durch eine Lichtquelle L verbessert wird.
20 zeigt einen "Reisepass"-Schaltkreis in welchem das elektroniche memory ... durch eine sogennante 'smart card' gegeben ist, welche Karte in den Reisepass eingeführt wird.
21 ist eine perspektivische Ansicht eines "Reisepasses", der so ausgebildet ist, dass ein kartenähnlicher Bestandteil, der elektronisch gewährleistetes Bargeld darstellt, in den Pass als Datenbasis aufgenommen werden kann.
22 zeigt eine andere Art und Weise, eine Karte mit einem elektronischen Gedächtnis an einen Reisepass zu koppeln.
23 zeigt weitere Einzelheiten
24 zeigt einen Querschnitt einer der fünf druckfederbelasteten Kontaktstifte.
25 zeigt ein Beispiel für eine Tastatur mit numerischen und funktionellen Tasten, mit denen ein "Universaler Reisepass" ausgestattet werden müsste.
26 liefert eine Anleitung zum Gebrauch der Tastatur nach 25.
27 ist ein logisches Flussdiagram für alternative Vorbereitungen, welche der Inhaber eines "Reisepasses" in Abhängigkeit von seinen Absichten oder Benutzungserwartungen machen kann.
28 beschreibt bildlich Prozeduren und Protokolle, die bei der Benutzung eines "Reisepasses" in einem automatischen Verkaufsapparat, oder an einer bemannten Verkaufsstelle, zur Wirkung kommen.
Für mannigfache Anwendungen, insbesondere gewisse Formen der Fahrgebühreinhebung, ist es sehr wichtig die gesamte Transaktionszeit abzukürzen, und das kann man nicht tun, ausser

(1) die Datenuebertragungsgeschwindigkeit ist beträchtlich erhöht
(2) die Karte verbleibt in der Hand des Benutzers während der ganzen Zeit der Transaktion

Es wäre wüunschenswert, wenn ein Passagier des oeffentlichen Verkehrswesens seinen Reisepass nur kurzzeitig an die Oberfläche der Lese/Schreibeinheit zu legen hätte, um die nötigen Daten auszutauschen und damit die Fahrgebühr zu bezahlen. Die Lese/Schreibeinheit könnte auch einen Schlitz mit genügendem Spielraum haben, so dass der "Reisepass" oder die Karte leicht und rasch in die begrenzte Leselage gebracht werden kann.
Es wird nun ein synkron und rasch arbeitender Schaltkreis beschrieben.
Die Synchronisierung zwischen der Reisepasselektronik und der Lese/Schreibeinheit wird durch eine neue Methode bewerkstelligt. Der Vorschlag schliesst auch einen gewissen Schutz gegen Störspannungen ein.
Die 3 zeigt die ungefähre gegenseitige Lage der Emitterplatte 1, welche einen Teil der Lese/Schreib Station bildet, und der korrespondierenden Antennenplatte 3, die auf der Rückseite des "Reisepasses" angebracht ist. Der Abstand zwischen den Metallplättchen 2α, 2β, und 4α, 4β würde 5 bis 30 mm betragen. Die α Kopplung enthält rechteckige Pulse, und dasselbe gilt für die β Kopplung, doch mit einer Phasenverschiebung von 180° gegen die erstgenannte. Die 3A, B.C, sind auf den Seiten beschrieben.
Die 2 enthält zwölf Spannungs – Zeit Diagramme. Die Reihen 1 und 2 sind Signalenergien, welche die Leseeinheit ausstrahlt. Die induzierte Spannungen in den Metallplätttchen 4α und 4β würden auf den Reihen 3 and 4 ganz ähnlich wie die Ausgangsspannungen aussehen, wenn der Belastungswidertsand sehr hoch wäre, z.B. 50 MOhm. Bei niederen Belastungswiderständen, z.B. 0.5 MOhm, kommt schon der Differentiatoreffekt zur Geltung. Siehe die Reihen 3, 4 und 5.
Der Interface- bzw. Schnittstellenschaltkreis ist in 1 dargestellt.
Die allgemeinen Datenuebetragungs Parameters koennen wie folgt beschrieben werden: Jedes binary Bit ist eingefügt in eines von drei Taktschlägen; genauer, es ist eingefügt in den Zweiten Taktpuls innerhalb von drei sich wiederholenden Taktpulsen.
Wenn eine Zahl viele Nullen hat, dann bleibt die monotone Folge von Taktpulsen entsprechend lange bestehen. Wie schon angedeutet, diese Erfindung sieht die Taktpulse in Gruppen von drei Pulsen, die ein elektronischer Zähler in sich wiederholenden drei Zuständen zählt (a,b,c – a,b,c usw.). Ein logisch '1' Daten Bit kann nur in der Taktperiode 'b' erscheinen.
Das synchronisierende Mittel beruht auch auf dem schon genannten Zähler, der aus zwei D-Type bistabilen Flip-Flops besteht (III und IV). In unserer Illustration ist der sich wiederholende Zyklus 1, 2, 3 (der Null Status is übersprungen, dank des UND Tores 6).
Wenn ein logisches '1' Bit von der Karte (oder Reisepass) auf die Lesestation zu übertragen ist, dann muss das hohe Datenbit durch ein UND Tor 9 gehem, welches nur während des Zeitsektors 'b' leitend werden kann. Wenn die Daten in einem Schiftregister enthalten sind, dann ist der Schifttakt von einem NAND Tor 7 abgeleitet, welches zu Beginn einer jeden 'b' Periode ausgegeben wird. Wenn das UND Tor 9 hoch geht wird der Transistor T3 leitend, was zur Folge hat dass die Kondenserplatte 4 auf das interne Erdpotential gebracht wird. Dies hat zur Folge, dass ein niedriger Widerstand von der Platte 4α zu 4β entsteht, was equivalent ist mit einer starken Verminderung der 2 α Linienimpedanz. Das bedingt einen Anstieg des Stromflusses durch den Widerstand R α in der Lese/Schreibeinheit 1. Diese Zustandsänderung wird im Detektor dA verstärkt und zur Darstellung eines logischen '1' Datenbits am Eingang der Komputerstation verwendet.
Eine Datenübertragung in der umgekehrten Richtung, vom Lese-/Schreibkopf zur Karte, geht folgendermassen vor sich:
Wie man aus der 3 entnehmen kann, wird ein logisch hohes Datenbit an die Base des Transistors T6 angelegt, was im Zeitsektor 'b' das respektiven Taktpulspotential (Gα) für den Kapazitor 2α/4α beseitigt. Infolgedessen wird in 1 der Taktpuls 'b' auf einen sehr niedrigen Spannungswert verminder, was zur weiteren Folge hat, dass die Spannung an der Reset Terminale R_S hoch bleibt (siehe Reihe 5, 2). Der Datenausgang QI, Reihe 7, 2) verbleibt positiv über eine Periode von zwei Halbwellen (Reihe 9, 2). Dies beeinflusst den Status der nächsten bistabilen Einheit II (Reihe 9, 2). Der Taktpuls CK β 2 treibt den Ausgang von QII hoch, und zwar kurz nach Beginn des 'b' Zeitabschnittes 'b' und verbleibt so bis kurz nach dem Ende dieses Zeitsektors. Man koennte durch Einsatz von ExtraToren den logisch-hohen Zustand mit dem Ende der 'b' Periode abbrechen, doch ist eine kleine Verlängerung derselben ohne Belang. Der Ausgang vom UND Tor 5 besteht aus einem strobing spike ungefähr in der Mitte jedes Zeitsektors (a,b,c) und kann daher als Taktpuls für den, die QII-Daten empfangenden, Schaltkreis angewendet werden.
Wenn schliesslich der Lesekomputer ein Rücksetzsignal aussendet, um sicherzustellen, dass alle Register und bistabilen Kreise der Kartenelektronik von vorhergehenden Schaltzuständen frei sind bevor ein Programmbefehl an die Karte (Reisepass) übertragen wird, – das kann auch mittels des hier beschriebenen Interface Schaltkreis durchgeführt werden. Um ein Rücksetssignal dem 'RESET' Eingang der Karte zuzufuehren, muss die Lesestation ein binäres Hoch ('1') sowohl in dem Zeitabschnitt 'b' als auch unmittelbar darnach auch im Zeitabschnitt 'c' an die Karte übertragen. Der CK β₁ Spitzenpuls während des Zeitabschnittes 'c' des Zaehlers produziert zusamen mit dem QIII und dem QIV des Zaehlers ein unique Ausgangssignal, nämlich ein Rücksetzsignal.
Die 1A macht klar, wie ein Datenbit übertragen wird. Hochfrequente Taktpulse werden in entgegengesetzten Phasen den Klemmen α und β zugeführt. Wenn der Schalter offen ist, wird die Nutzbelastung vielleicht 3 M-Ohm sein, wenn der Schalter geschlossen wird, kan der Widerstand auf wenige hundert Ohm sinken.
Es verbleibt jetzt nur noch zu beschreiben wie die Lese-Einheit, dessen Interface Schaltkreis im Wesentlichen identisch mit dem der Karte (oder des Reisepasses, 1) ist, den Kartenzähler synchronisiert (und vize versa).
Es wird bereits klar sein, dass die Hauptstation und die Karte ein logisches 'Hoch' nur im Zeitabschnitt 'b' des Zählers übertragen kann. Man nehme nun an, dass der Zähler der empfangenden Seite in dem Augenblicke der Uebertragung aus irgend einem Grunde sich nicht in seinem Zeitabschnitt 'b' befindet sondern schon im Zeitabschnitte 'c'. Das wuerde ein Rücksetz-Signal produzieren. Bevor sich das auswirken kann, geschieht aber das Folgende: Das QII der bistabilen Einheit II, das kurz zuvor noch das V_DD Spannungspotential hatte, schaltet auf das interne Erdpotential um während der QII Ausgang hochgeht. Wie das Schaltschema zeigt wird damit über den kleinen Kopplungskondensator C₂ an den "setting" Eingang des Zähler-Bistabilen Schalters IV, und an den "resetting" Eingang des Zähler-Bistabilen Schalters III ein fallender Spannungsimpuls angelegt. Diese Massnahme bringt den Zähler sofort in die Zeitperiode 'b' zurück.
Dasselbe würde in der Lese/Schreib Station geschehen, wenn die Karte ein logisch hohes Datenbit in einem Augenblick aussenden würde, wenn sein 'Interface' Zähler nicht synchronisiert wäre: Das blosse Aussenden eines logisch hohen Datenbits wirkt als der synchronisierende Faktor.
Wie die 1 zeigt, kann der vom Lesekopf ausgehende elektrische Energiefluss (α und β) auch zum Aufladen eines Kondensators C_o über Gleichrichterdioden d₁und d₃ benützt werden. Das Laden dieses Kondensators, ebenso wie die Stromlast die durch den integrierten Schaltkreis (IC) fliesst, haben denselben Effekt wie der Widerstand R₁ indem er ein Abfallen der induzierten Impulsspannung verursacht. Folglich könnte der Widerstand R₁ weggelassen werden. Die Widerstände R₂ und R₄ sollen nicht kleiner gemacht werden als für die dynamische Stabilität notwendig ist.
Wenn der "Reisepass" mit einer Batterie betrieben wird, (was für den LCD Betrieb auf alle Fälle nötig ist), dann würde das Taktsignal dem G signal ganz aehnlich sein.
Da der "Reisepass" gut funktionieren muss obwohl er in der Hand des Benützers bleibt, kann es wichtig sein, dass keine lokalisierten elektrischen Streufelder, die von der Hand ausgehen, die Integrität der Datenforming während einer Transaktion beeinflusst. Man kann solche Einfluesse harmlos machen indem man den α und β Signalenkanälen die gleichen aber polarisch entgegengesetzten Signale zuführt und auf der Empfangsseite durch einen Differentialverstärker dA gehen lässt. Dies ist in 5 gezeigt. Da in dieser Version beide Kanäle für Datensignale in Anwendung kommen, musss die Darstellung der Taktsignale vom Datenfluss selber rekonstruiert werden. Diese Aufgabe wird dem, mit "Clock Pulse Emulator" bezeichneten Schaltblock zugeordnet.
Die Karte 3 enthält eine in die Karte eingebettete Schichte 3a welche als ein elektrischer Schirm wirkt. Zweck dieser Schichte ist, statische Potentialdifferenzen innerhalb der Schichtebene auszugleichen. In der unteren Hälfte der 5 werden die übrigen Hauptelemente eines "Reisepasses" gezeigt, nämlich das flüssige Kristall Displayfenster, die Dateneingabetastatur, und das Mikrokomputer Chip. Die hauptsächlichen Eingangs- und Ausgangspforten eines Mikrokomputers werden hier gezeigt, die mit dem Interface in der oberen Hälfte der Zeichnung verbunden sind. Die Datenrate ist ein Drittel der vom Leser ausgsendeten Taktfrekvenz.
Wie 6 zeigt, enthält die Karte 3 wiederum zwei metallisch leitende Schichten 4 und 4. Diese Schichten können entweder eine dünne metallische Ablagerung über eine rechteckige Fläche oder eine spiralförmige Spule sein. Im zweiten Fall wuerde die Anordnung den in der 4 gegebenen Andeutungen folgen.
Wenn nun eine hohe Frquenz angwendet wird, so induziert man in der Umgebung der Kondensatorplatten (oder der Spulenspiralen 4α und 4β) genügend Energie, um den Energiebedarf der Karte zu decken. Die Signalkanäle α und β haben dieselbe Frequenz aber sind in Gegenphase zu einander.
Das bedeutet, dass mit zunehmendem Abstand von den zwei Signalquellen, deren Effekte würden sich aufheben und würden somit schon in mässiger Entfenung von der Karte keine Wirkung ausüben.
Wenn die Arbeitsspannung in der Karte ein Mindestmass erreicht, kommt der Mikroprozessor 7 in Funktion mit seinem Programm das mit der Aussendung von Taktpulsen vom Chip 7 (6) via der PA_oKlemme beginnt. Diese ist an das UND gate 5 (6) angelegt, dessen Ausgangspulse den Transistor 8 leitend machen. Dies bringt mit sicheine kurze Stromspitze (α – 3) in den Lese/Schreibkopf. Dieser Puls dient als ein Startsignal für die Komputer Einheit, das Programm des Datenaustauches zu beginnen.
8 zeigt die Hüllenkurve der elektrischen Wellen für die Datenfolge 0 – 1 – 0. Die 9 zeigt ein Datenbit am Ausgang des Differential Verstärkers 6 in der Lese-Einheit, um den Datenfluss von Karte zu Leseinheit zu demonstrieren.
Auch fuer diese zweite Version einer Nahübertragung von Daten gilt das Prinzip dass der Zwillingsinput amplituden-balanziert sein soll, wie es für 5 besprochen wurde. Zu diesem Zwecke müssen die Daten mit dem bekannten 'Manchester Kod" verarbeitet werden, sodass man die Taktpulse aus ihnen fortlaufend ableiten kann.
Ein "elektrischer Reisepass" sollte universell anwendbar sein, aber im Zusammenhang mit Straßenmaut würden Verzögerungen im Verkehrsfluss eintreten wenn die Autos in den Einfahrstrecken zu den Autobahnen oder in den Auslaufstrecken zum Stehen gebracht werden müssten. Besonders gefährlich würden Staus in den Auslaufstrecken sein, da dadurch die Autobahn blockiert würde.
Es würde deshalb wünschenswert sein, wenn die elektronischen Registrierungsgeräte die "Reisepasse" über beträchtliche Entfernungen lesen könnten.
Die finanziellen Transaktionen an automatischen Verkaufsmaschinen oder bei Checkouts in Grossverkaufshäusern benötigen ganz verschiedene Arbeitsbedingungen: Die Karten sollen nur in ganz naher Annäherung an die Lese-Einheit funktionieren, und soll auf Ferneinflüsse nicht reagieren.
Es würde daher aussehen, als ob ein Reisepass niemals die obengenannten, widersprechenden Bedingungen erfüllen könne. Dies braucht nicht zwingend zu sein wenn man überwägt, integrierte Umschalter mit den Kartenstromkreisen zu vereinigen. Es würde dann möglich werden, am "Reisepass" gewisse logische Befehle einzutasten, welche dann die Umschalter betätigen würden.
Mit Hilfe der 10 bis 14 können die Möglichkeiten, welche von geschalteten Spulen oder Antennen ausgehen, erklärt werden.
Die 10 zeigt die Spulen 1 und 2, Kondensatoren 3 und 4, als separate Komponente die aber durch Umschalter-Kontakte 5, 6, 7 und 8 verbindbar sind.
In 11 werden zwei Schwingungskreise gezeigt, die unabhaengig voneinander arbeiten während in 12 die zwei Systeme wie ein einziger Resonanzkreis arbeiten. Die Resonanzfrequenzen vor und nach der Umschaltung der Resonanzkreise brauchen nicht dieselben zu sein.
In 13 kann man sehen, dass die zwei Resonanzsysteme auf demselben Kartensubstrat arbeiten, und zwar in der einen Schaltposition in Gegenphase, und in der anderen in Phase. Es ist also möglich, die Spulenleiter in der Form von sehr feinen leitenden Linien in dem Silikonsubstrate auszubilden wobei der Abstand zwischen den Spulenwindungen sehr konstant gehalten werden koennte. Die Kapazität der Spulenwindungen zusammen mit der Induktivität derselben bilden einen Oscillatorkreis. Die Schalter 26, 27 und 28 dienen der beschriebenen Umschaltung. Wenn der Flux aus dem Zentrum der einen Spule kommt (23), und in das Centre der anderen Spule geht (24), dann liegt ein Nahverkehr – Reisepass vor.
Wenn beide in Paralell arbeiten, dann liegt ein Pass mit Fernwirkung vor. Mit der Umschaltung der Spulenverbindungen können gegebenenfalls auch zusätzliche kapazitive Werte eingeführt werden, um die Resonanzfrequenzen auf einen gewünschten Wert zu bringen.
Dise zwei Faktoen, Phasen Aenderung und Grequenzaenderung würden es erlauben, die zwei Betriebsversionen klar zu trennen und nach Belieben anzuschalten. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Umschalter auch in integrierter Form vorliegen können. In 14 ist eine Karte gezeigt, welche zwei integrierte Chips unfasst; das eine Chip fuer den Mikroprozessor, das zweite für die Umschaltlogik. Die periphere Chipflächen in beiden Silikonsubstraten ist für die mikrofeinen Spulenkörper 21 und 22 reserviert.
Von Hand betaetigbare Schalter (A,B) veranlassen den Mikroprozessor ein Kontrollsignal (l,r,) zu bilden, von welchem es abhängt ob der "Reisepass" eine lokale Transaktion durchführt oder eine Parkierung-oder eine Strassenbenutzunggebühr bezahlen muss.
Bis jetzt wurden nur die wichtigen Aspekte des Signalaustausches zwischen Reisepass und Lesestation vorgebracht. Die Programmprinzipien, die jetzt besprochen werden soolen, gehoeren zu dem allgemeinen Gebiete der Bezahlung von Fahrgenuehren durch ein Kartensystem, insbesodere angehend in jenen kritischen Augenblicken, wenn jemand eine Fahrgebuehr bezahlen soll wenn der restliche Kartenkredit sich als ungenuegend erweist. Ein Prinzip der Fahrgebuehreneinhebung das hier beschrieben wird, könnte besoders nüthlich im öffentlichen Verkehr sein, doch wahrscheinlich auch für mannigfaltige Kleingeldbezahlungen.
Es ist schon seit langem bekannt, dass Karten als garantierte Wertscheine fuer Kreditgewährung in Betracht kommen und von finanziell stabilen Institutionen ausgegeben werden. Solche Organisation behalten sich aber vor, ihre Dienste zeitweise gegenueber Personen zu entziehen, die nicht imstande sind sich den Regeln nachzukommen. Die Karten solcher Personen koennen schwarzgelistet werden. Ein Beispiel, wie die Distribution von schwarzgelisteten Serienzahlen technisch effektif durchgefuehrt werden kann, ist dem Britishen Patente GB 2,092345 zu entnehmen. Die Rentabilität einer Kreditkarte im Zusammenhang mit der Einhebung von Fahrgebuehren ist aber fraglich: Die Anzahl der täglichen Transaktionen wuerde einen zu grossen Ams@ruch an die Datenverarbeitungsmaschinen machen der sich in diesem Gebiete nicht rentieren würde. Man kann leicht verstehen, dass die normale Routine der Kreditkartenzahlungen für Kleinausgaben nicht anwendbar ist; die Unkosten würden zu gross werden. – Es ist nichtsdestoweniger ein Zweck dieser Erfindung, eine Art von Reisepasskredit zu schaffen, und diesen der reisenden Oeffentlichkeit zugänglich zu machen.
Es wird vorgeschlagen, dieses Ziel damit zu erreichen, dass ei Register fuer schwarzgelistete Reisepässe mit einem Akkummulator von Fahrgebuehren kombiniert wird.
Es wird vorgeschlagen, dieses Ziel damit zu erreichen, dass ein Register fuer schwarzgelistete Reisepaesse mit einem Akkummulator von Fahrgebuehren kombiniert wird. Der letztere wuerde am Ende einer jeden Reise die auflaufende Fahrgebühr zu den akkummulierten Fahrgebuehren hinzufuegen; ferner wir das Resultat mit einem festgesetzten Kreditbetrag vergleichen. Wenn nun der Vergleich zeigt, dass die Summe aller Fahrgebuehren inklusive der last bezahlten gleich oder groesser ist als die erwähnte feste Kreditzahl, wird der Mikroprozessor veranlasst, ein weiteres Programm anzuwenden welches

(a) von der der festen Kredit-Referenzzahl die akkummulierten Fahrgebuehren abzieht
(b) das verbleibende Debit wird nun vomfesten Kreditbetrag abgezogen und der verbleibende Kredit wird zur Aufwertung des Reisepasses verwendet
(c) gleichzeitig wird die Kontonummer des "Reisepasses" zusammen mit dem Bank and Branchkod, sowie die Telephon Nummer des Bankkomputers von dem Reisepass in das Memory Register der Transaktions-Einheit uebrtragen.

Throughout des ganzen regionalen Transportsystems wird der oben angedeutete Kreditwert als Norm von den Banken und den Gerätherstellern anerkannt; mit anderen Worten, alle Reisepaesse werden zu allen Zeiten mit ein-und demselben Wert-Inkrement aufgewertet, oder in gewissen Fällen mit einem Vielfachen dieses Standardwertes. Eine solche Abmachung erleichtert nicht nur das Programming der Automaten, sie würde auch die Anzahl der zu verarbeitenden Daten stark verringern und Ersparnisse für alle beteiligten Unternehmen und Individuen mit sich führen. Vom Gesichtsdpunkt des gewoehnlichen Reisenden hat der Plan den Vorteil, dass er nicht darüber zu grübeln braucht, wann der vorausbezahlte Kredit in der Karte erschoepft sein wird. Auch der Chauffeur eines Autobusses würde irritiert werden, wenn er gezwungen waere im Gedränge des Verkehrs den Pass gegen Bargeld zu erneuern. Auf alle Faelle wuerde die Effektivität der Verkehrsanlage beeintraechtigt werden. Die hier vorgeschlagene Methode würde in der Praxis bedeuten, dass im Durchnitt zehn mal weniger Datenuebersendungen durchgefuehrt werden müssen. Die Kosten des Kreditsystemes würden auf annehmbaren Umfang heruntergebracht werden. Die Verkehrsunternehmungen würden leict kontrolierbare Grossbezahlungen für ihre Dienste erhalten, wobei Interbankzahlungen den grössten Anteil ausmachen würden. Man wuerde dabei viel Papierarbeit ersparen und das riskante Transportieren von Münzen und Banknoten etc. ganz ausschalten.
Zu all dem kommt eine drastische Verminderung der Einstiegzeiten in Autobussen, was insgesamt einen besseren und rascheren Verkehrsdienst ermöglicht.
Die Durchführbarkeit der in Aussicht genommenen Funktionen kann am Besten mit Bezug auf die 15 verstanden werden, wobei das Zusammenspiel zwischen dem "Reisepass" 20, dem Prozessor 1, dem Buss Depot Komputer 14 und einem Clearing Komputer 19 in der Form von Blockdiagrammen dargestellt ist. – Der Karten-Leser besteht aus einer Platte, die eine Drahtschleife oder kapazitive Platte 3 enthält, eine wahlweise eingebaute Lasmpe 2, einen "interface circuit" 5 zum Aufbereiten der Signale zur Karte 20, als auch fuer das Entgegennehmen und Angleichen der Signale die von der Karte kommen, um sie in den Mikroprozessor 7 einzuschreiben. Zwischen den Blockeinheiten 5 und 7 kann eine Enkryption- oder Datenmischeinheit 6 eingeschaltet sein, welche die Daten am Uebertragungspunkt unkenntlich machen. (Siehe die veröffentlichte Schrift GB 2 130 412 B .
Der Mikroprozessor 7 leitet die Seriennummer der Karte 20 zur Einheit 8, welche die Mittel enthält, die Seriennummer der Karte mit jeder Nummer der scxhwarzgelisteten Karten zu vergleichen. Dies wird mit einer hohen Taktfrequenz durchgefuehrt.
Vergl Seite 9 des Originals. Wenn eine der Kartenkennzahlen die in dne Block 8 gelagert sind, gleich ist derjenigen welche gerade von der Karte gelesen wird, dann wird dieser Funktionsblock über seine Verbindung 7-2 ein Warnungssignal an den Mikroprozessor 7 senden, so dass derselbe sein Programm abbricht, auch eine Information auf der Konsole 12 des Wagenführers erscheinen lässt, und/oder einen Summer ertönen lässt, ausserdem die Lampe 2 abschaltet (die Lamepe 2 kann auch dazu dienen eine Photozelle am Reisepass 20 zu belichten und damit zusätzliche Energie der Karte zufuehren). Der Wagenfuehrer wird nun Barbezahlung für die Aufwertung der Karte verlangen. – Es sei nun angenommen, dass die Karte nicht "schwarzgeschrieben" war, der nächste Schritt würde darin bestehen, dass der Mikroprozessor die Echtheit des Reisepasses prüfen würde. Die s wird durch eine Prozedur gemacht, die schon in dem britischen Patente GB 2,092,344 beschrieben wurde und in dem Flussdiagram der 16 rekapituliert ist.
Zu der 15 zurückkehrend, muss betont werden, dass die Datenmischeinheit 6 und das Register 10 und auch der Prozessor 7 auf demselben Silikonsubstrat dargestellt werden müssen, damit kein zugänglicher Leiter vorliegt, aus dem die geheime Schutz-Nummer abgelesen werden könnte. Das ist wesentlich für System-Integritaet. – Der Block 9 in 15 ist wichtig fuer die vorliegende Erfindung, denn er hat ein non-volatile Register, in dem der schon besprochene standard "Update" Wert gelagert ist, and mit dem die Summe aller Ausgaben zu vergleichen ist. Wenn da ein Ueberschuss von summmierten Ausgaben vorhanden ist, dann beginnt der Mikroprozessor 7 ein Programm, welches

(a) von den akkummulierten Fahrgebuehren den festgesetzten Update Wert abzieht,
(b) in das Register 11 die Seriennummer der Karte einschreibt.

Weitere Daten brauchen in das Register 11 nicht eingeschrieben zu werden.
Wenn der öffentliche Autobuss am Ende der Tagesschift im Depot 14 ankommt, dann wird eine Kabelverbindung zwischen der Transaktionseinheit 1 und dem Depotkomputer 14 hergestellt, welcher dann die Uebertragung aller Kartenseriennummern auf Band vornimmt, die der beschriebenen Aufwertung unterzogen worden sind. Die Datenuebertragung vom Buss geschieht vorzugsweise mittels eines optischen Kabels 15-8. Bei dieser Gelegenheit wird auch die jüngste Liste der sogenannten schwarzgelisteten Karten Nummern (wie sie von den Banken des letzten Tages auf den gegenwärtigen Stand gebracht worden sind) von dem Depot Komputer in das Register 8 des Autobusses eingefuehrt.
In den frühen Morgenstunden wird der Depotkomputer auf Grund von Tabellen all Seriennummern, die von Fahrzeugen uebertragen worden waren, in die korrespondierenden Bankkode, Branchenkode und Konto Nummern zu übersetzen. Mit Hilfe dieser aufbereiteten Information wird der Depotkomputer nun die entsprechenden Daten an die Bankkomputer weiterleiten. Auf Grund dieser Daten werden die Kontos der Fahrgäste mit dem Einheitsaufwertungsbetrag belastet; gleichzeitig erhaelt jede Bank eine Aufstellung welche zeigt, welche Gesamtbetraege an die verschiedenen Verkehrsgesellschaften oder individuaellen Entrepreneurs zu senden sind. Diese Information kann natuerlich auch an die verschiedenen Depot-Komputern 14, 14', 14'' ... usw. gesandt werden.
Dieser letztgenannte Schritt kann ausgelassen werden, vorausgesetzt, dass die verschiedenen Autobussgesellschaften Bankkonten mit den in Betracht kommenden Banken öffnen. Das würde zu weiteren Ersparnissen fuehren.
16 zeigt ein Fluss-Diagram für die oben beschriebene Datenverarbeitungsvorgänge, in der Annahme, dass die Fahrgebuehren immer im Voraus im Fahrzeug zu bezah;len sind.
17 ist ein Flussdiagram für abgestufte Fahrgebühren. Die Sektion 'A' dieses Diagrammes ist identisch mit dem schon besprochenen in 16, und ist daher nur angedeutet. Das Diagramm illustriery auch die Unterschiede fuer Eisenbahn und Bussdienste.
Das Aufarbeiten von abgestuften Gebuehren im öffentlichen Verkehr wurde schon vor vielen Jahren veröffentlicht (siehe UK Patent 857,658) und braucht daher hier icht beschrieben zu werden. Jene Schrift wurde für die Anwendung von magentischen kodierten Karten verfasst, während das gegenwaertige Projekt sich mit elektronisch enkodbaren Semikonduktoren befasst wobei die Karte selber geeignet wird an der Datenverarbeitung teilzunehmen. Im Vergleich mit der alten Techni sind die elektronischen Leser klein und koennen an eine Stange festgeklemmt werden. Passagiere brauchen die Karte nicht in eine Machine einführen.
Die in Aussicht genommene Technik für den "Reisepass" würde so gewählt sein dass der Reisende seinen Pass bloss kurzzeitig gegen eine Leseplatte zu halten braucht.
Obwohl die neue Datenübertragungstechnologie (siehe UK Patentansuchen Nr. 9 115 408.8) möglich macht das Plazieren der Leseeinheiten sehr nahe an den Eintritts- und Aussteigtüren, da existiert Zweifel, ob diese Methode i Zusammenhang mit turnstiles in Fahrzeugen anwendbar ist.
Ein Weh, diese Problem fuer die Einhebung von abgestuften Fahrgebühren zu lösen, würde den Passagier schon am Eingang mit der längsten übrigen Fahrrute zu belasten, und, wenn der Passagier das Fahrzeug verlässt und seine Karte oder seinen Reisepass beim Ausgang registriert, die Fahrgebuehr wiederberechnet wird und der bezahlte Ueberschuss der Karte gutgeschrieben wird. Diese Methode schliesst jedoch nicht aus, dass der Passagier seine Karte beim Ausgang registriert, vielleicht schon lange bevor er das Fahrzeug verlaesst.
Es wird daher vorgeschlagen, dass die folgende alternatiove Prozedur in Langstreckenbusslinien zur Verwendung komme: Der Passagier bezahlt für die ganze Fahrstrecke bis zum Ende der Linie. Kein Gerät befindet sich nahe der Ausstiegtüre. An Stelle solcher Holfsmittel werden sogenannte "Rückbezahlungseinheiten" in der Nähe von Busshaltestellen montiert, von welchen die Passagiere ihre Exzessbzahlung voll zurückgewinnen können.
Die Elektroniks dieser "Rückbezahlungseinheiten" würde auf Grund der Datenschutzmassnahmen welche schon in den Patenten GB 2055740 und GB 2092344 beschrieben wurden gegen Fälschung gesichert sein.
Nachdem nun der "Reisepass" mit Bezug auf den Datenaustausch und die Datensystematik beschrieben worden ist, soll nun die weitere Beschreibung mehr auf die elektrischen und mechanischen Formen eingehen. (Siehe 18, 19, 25 bis 28). Man kann da unterscheiden den Mikorkomputer Chip 1, eine Tastatur 2, ein Wiedergabefenster 3 mit seiner integrierten Kontroleinheit 4, eine Batterie 9, und einen Spannungsstabilisator 5; eine Antenne 7, die an den Interface Circuit 6 angepasst ist. Der letztgenannte integrierte Schaltkreis kann auch die schon besprochene Enkryptungseinheit 6a enthalten. An Stelle eines elektromagnetischjemn Ausstrahlungselementes 7 können auch optische Komponenten verwendet werden, um die "Feldstoerungen interpretierbar als Daten" zu beschaffen.
Auch einfache kapzitive Kopplungsmittel wie sie in dem UK Patentansuchen 9115403.9 und 9 122242 vorgebracht wurden, können hier hinzugefügt werden.
19 zeigt den oberen Teil des Datenträgers 10, ausgerüstet mit einer Tastatur 2a, auch funktionellem Tasten 2b, und einen speziellen, seitlich montierten Schaltknopf 2c (für Daumenbetätigung wenn die rechte Hand den Gegenstand gegen eine Leseplatte hält). Ein Displayfenster mit flüssigem Kristell Optik 3 gibt dem Eigentümer des "Reisepasses" sofortige Auskunft über die Ergenissse einer Transaktion. Zwei Loecher erlauben, den Pass z.B. in einem Fahrzeug aufzuhängen. 19a zeigt die Möglichkeit eine Leuchtquelle für ein scharfes und klares Erkennen der Ziffern im LCD Display anzuwenden.
Ein Teil der hinteren Flache 10d kann mit Vorteil dazu verwendet werden, photoelektrische Energie dem "Reisepass" zuzuführen. Eine kapazitive Antenne 10p kann in der Platte 10a eingebaut sein, um als ein Datenwandler zu arbeiten (siehe das oben zitierte Ansuchen 9122242).
Der Datenträger der in 25 illustriert ist, wendet elektrische Hilfsmittel an, die in 18 dargestellt sind, aber erbietet Dienste von merh mannigfaltiger Art als der in 19 gezeigte. Dieser Datentraeger hat ein grösseres Auslesefenster 3. Abgesehen von der normalen Tastatur für Zifferneingabe (0–9), da sind auch längliche Tasten wie der Knopf 15 (mit En bezeichnet), dann der doppelte Pfeil Knopf, der zur Kontrolle eines Cursors im Displayfenster verwendet wird. Ein anderer rechteckiger Tastenknopf 2d (U) ist vorgesehen, durch den die Tasten 0–9 gleichsam in einen Upper Case ... gehoben werden, um damit eine Bedeutung zu erhalten, die ganz verschieden von der aussen markierten ist (Siehe die Tabelle I, 26).
Ferner betreffend Knopf 2d, wenn er einmal betätigt wird, dann bekommt eine nachfolgend betätigte Zifferntaste "1" die Bedeutung einer bestimmten ART von Produkt, es bekommt ein "Einkaufskod", den der Reisepassbesitzer beliebig bestimmen kann. Er könnte z.B. "2d+ 1" immer anwenden, wenn er in einer Papierhandlung einen Einkauf macht.
Die den Pass anwendende Person ist jederzeit bewusst. in welcher Bedeutungsebene eine Zifferntaste gerade arbeitet, denn dies is visuell mitkleinen farbi gen Leuchtdioden angezeigt.
Die unterste Diode steht für die normale Bedeutungsebene der Ziffern; die zweite darüber, für den 'upper case', die dritte, für den 'doppelten upper case'. Die dritte Referenzebene ist somit erreicht, wenn die 'U' Taste zweimal hintereinander niedergedrückt wird.
Die Horizontaltasten I, II, III, und IV koennen nicht Zutritt zu Daten geben, ausser die richtige persönliche Kennnummer (PIN) wurde erst eingetastet. Diese memory sections halten Kaufkraft in einer oder anderen Form, z.B. kreditierte Kaufkraft Wenn der Besitzer des Reisepasses in erster linie in einer Sichtbarmachung eines dieser Kreditpostens interessiert ist, muss er z.B. eine weitere Ziffer eintasten, z.B. '9'. Wenn also sofort nach der korrekten PIN Wahl noch die Tasten 9 + III gedrückt werden (welche Tastenbezeichnungen auch im LCD Fenster sichtbar werden, so dass der Inhaber sich überzeugen kann, dass der Tasteneinschlag korrekt war), und darnach die Taste En (entry) gedrückt wird, dann wird die noch verbleibende Kaufkraft sichtbar; all dies ist in dem Programm des Mikroprozessors Chip 1 eingeschrieben.
In der vorgeschlagenen Tastatur kann man weiters Tasten merken, die mit alpha, beta und gamma bezeichnet sind. Wenn diese mit '9' kombiniert werden, erhaelt man eine Angabe der totalen Preisabzuege, welche die Warenhäuser alpha respektibe beta oder gamma dem Kunden im Verlauf seiner Einkäufe gewährt haben.
Diese Summen mögen normalerweise nicht für oder Zahlungen im allgemeinen anwendbar sein, sondern können nur für zusaetzliche Einkäufe in demselben Kaufhaus benützt werden welches den Diskont gewährte. Doch ist es denkbar, dass manche der Kaufhäuser dem Kunden einen Diskont gewähren werden der nicht mit einem speziellen Kod behaftet ist und deshalb für ganz beliebige Ausgaben in beliebigen Geschäften verwendet werden können. Eine technische Grundlage, diese verschiedenen Möglichkeiten in flexibler Weise zu bestimmen, wurde in dem US Patent 4,859,837 entwickelt.
Die Tastatur, welche in 25 gezeigt ist, erbietet noch weitere Moeglichkeiten fuer die Bedürfnisse persönlicher, finanzieller Verwaltung. Die Beispiele hierunter sollen nur als Richtlinien oder Anregungen aufgefasst werden, den "Reisepass" zu programmieren, aber sind Teil dieser Erfindung.

(a) Die Kombination eines doppelten Upper Case levels mit einer Taste bringt im LCD Fenster die zuletzt gemachte Ausgabe in numerischer Form. Wenn nun die Taste wieder betätigt wird, kommt die vorletzt-gemachte Ausgabe auf das LCD Fenster; der Psssinhaber dann in sein Notizbuch einschreiben. – Man erhält dasselbe Resultat wenn die Taste gewählt wird, mit dem Unterschied dass jeder Ausgabeposten, nachdem er am LCD Fenster erscheint, aus dem elektronischen Gedaechtnis des Apparates ausgelöscht wird. In dieser Weise kann der Stack fuer die Ausgabentaetigkeit des folgenden Tages klar gemacht werden. Jede Stack Row würde die folgenden Daten sichtbar machen: Datum des Einkaufs, Betrag, Klassifikations-Kod, und das Konto welches in Anspruch genommen wurde (i.e. I, II, III oder IV)
(b) Ein anderer Weg zur Leerung des Stacks ... wenn das LCD Fenster anzeigt, d dass es voll ist, wuerde ein Sortierungskommando sein. Der Prozessor wird angewiesen, Summen von Ausgaben zu bilden die denselben Klassifikationskod haben, und moglicherweise diesen Betrag auf das Ergebnis einer vorhergehenden Sortierung in derselben Kategorie hinzu addieren (Siehe Tafel I, 26). Dieses Vorgehen wird fuer all zehn Klassifikationskode wiederholt. Nachdm der Kontrolschaltkreis diese Rutine durchgefuehrt hat, wird der Stack von allen seinen Daten geleert.

Das oben angeführte "Sortierungskommando" könnte z.B. kodiert werden als eine Kombination der Upper Case Taste ( ) mit einer Zifferntaste, ausser 9. Sollte ein solcher Befehl nicht ausgefuehrt werden wenn der Stack voll ist, dann würde der frühest eingeschriebene Posten am Boden des Stacks bei dem nächsten Einkauf verloren gehen, wobei der letztere an der Spitze des Stacks eingesetzt würde.

(c) Eine noch weitere Methode einen vollen Stack leer zu machen, würde darin bestehen, dass man den Stack zunächst gross genug macht, um 63 oder 127 Kauftransaktionen aufnehmen zu können, dann aber wenn er voll ist, keine weitere Transaktion mit dem Reisepass zulässt. Der Passinhaber muss dann seinen Reisepass für einen 'Update' über das Telephonnetz vorbereiten. Das bedeutet. dass der Pass mit einem Bankkomputer zu verbinden ist (welcher Zugang zu den Daten aller kreditgebenden Banken hat). Wenn die Verbindung hergestellt ist und der Komputer ein volles Stark memory bzw. Speicherblock erkennt, wird im Bankamte ein Ausdruck der ganzen Kaufliste ausgefertigt und darnach ein spezielles Rücksetzsignal an den Reisepass gesandt, welches den Stark von allen Daten befreit, mit Ausnahme der ersten Reihe desselben, in welche das laufende Datum, Bankkod und Kennzahl des Anrufortes eingeschrieben werden. Diese Information wird dem Passinhaber gelegentlich mit anderen Bankpapieren zugesandt.
(d) Eine wichtige automatische Addierung muss der "Reisepass" ausführen, so dass die automatisch eingehobenen Teilzahlungen für den Ankauf des Reisepasses aufhören sobald der festgesetzte Preis erreicht ist. Jene Teilzahlungen sind nicht eine Gebühr für die Bankdienste, sondern würden sich auf eine Art anwerben/kaufen Abkommen stützen.

Ein aehnliches Prinzip könnte man auch auf Versicherungsbeiträge ausdehnen. Eine Versicherung gegen ein Abhandenkommen oder unabsichtliche Zerstörung des Reisepasses würden viele Inhaber wuenchen. Die Beitraege würden sehr klein sein, z.B. 5 Pfennig mit jeder Aufwertungsprozedur. Der Betrag oder Percentsatz sollte aber mit jedem wiederholten Verlust ansteigen.
Elektronische Börsen haben keinen Bargeldwert für einen Finder, ausser dem Geldwert der in dem sogenannten "Money Store" übrig ist. Sogar dieses quasi Bargeld kann oft für den Finder nicht zuganglich sein dank der automatischen Rueckfuehrung von der 'Geld-Abteilung' zur 'Kreditabteilung des Reisepasses. (Siehe disbezgl. Beschreibung weiter unten).

(e) Wenn eine Uebertragung eines Teiles der Kreditkaufkraft in einer der Sektionen I, II, III oder IV auf die sogenannte Geldsektion des Reisepasses gewünscht wird, dann wird der Reisepassbesitzer vermittels des LCD Fensters aufgefordert auch noch die Zeitspanne zu bestimmen, nach dessen Ablauf der Prozessor die noch in der Geldsektion verbleibende Kaufkraft in die respektive Kreditsektion zurückzuführen, zu der sie ursprunglich gehörte. Es bedarf keiner speziellen Befehlseintastung, vorausgesetzt, dass eine Angabe für die Anzahl von Stunden oder Minuten (von dem jeweils gegenwärtigen Zeitpunkt an gerechnet) bis zur automatischen Transferierung der Geldkaufkraft in die Kreditsektion, sofort nach dem Uebertragungsbefehl gemacht wird. (Siehe Fluss Diagram 27).

In der 27 sieht das gewaehlte Beispiel vor, dass eine gewisse Bezahlung aus dem Kredit Nr. IV gedeckt werden soll. Die PIN Nummer wurde von dem Passinhaber schon eingetastet, um den Inhalt des 'Bargeldes' im der Geldsektion des Reisepasses sichtbar zu machen. Es ist daher nicht noetig PIN Eintastung zu wiederholen um den Inhalt der Kreditsektion sichtbar zu machen. Das Displayfenster zeigt: Abtlg. IV: DM238.20 (in irgend einer Valuta). Der Passinhaber tastet nun die Zahl 125.00 ein um diese Kaufkraft in die 'Geldabteilung' zu bringen. In der Ueberlegung, dass das Einkaufen der benötigten Sachen nicht mehr als eine halbe Stunde dauern wird, tastet der Pass-Inhaber die Zahl 40 (Minuten) ein und drückt dan die Taste En (enactment). Dies will sicherstellen, dass der "Reisepass" in seiner 'Geldabteilung' nach Ablauf von 40 Minuten keine Bargeldmittel besitzt, die ohne PIN-eintastung ausgegeben werden können, unabhängig davon ob ein Einkauf gemacht worden ist oder nicht.

(f) Um eine Karte oder einen Reisepass für eine UPDATE Transaktion vorzubereiten, eine persönliche Kennzahl muss korrekt eingetastet werden. Di vorliegend Erfindung sieht die Moeglichkeit, zwei verschiedene persönliche Kennzahlen vorzusehen, nämlich eine fuer alle Einkäufe und Zugang Transaktionen, und eine andere die nur für Aufwertungstransaktionen zur Anwendung kommt. Eine solche Einrichtung würde die Sicherheit gegen Betrugsversuche weiter erhöhen. Nachdem die PIN Eingebung erfolgreich durchgeführt worden ist wird der Passinhaber entscheiden welche der Kontos er/sie wieder auf Normalhöhe bringen will, das Konto I, II, III oder IV. Das Displayfenster wird die Wahl wiederspiegeln. Diese Vorbereitung wirkt gleichzeitig als eine Addresswahl so dass der Reisepass (manchmal auch Portmonnais oder Purse genannt), wenn in eine Telephon-nische gelegt, automatisch das gewünschte Komputer Center anrufen kann. Dieses Wahlsignal kann nur durch Feldstörungen die Daten representieren ausgesendet werden wenn er in eine geeignete Ables-Einheit gelegt worden ist. (Die Telephone Nummer selbst wuerde niemandem zugänglich sein.)

Nach Massgabe der vorliegend Erfindung kommen hauptsächlich zwei Plätze in Betracht, wo UPDATE TERMINALS installiert werden. Erstens, in Banken welche an dem "Reisepass" Projekt teilnehmen. Zweitens, für Fernaufwertung, Endstations die an das Telefonnetz angeschlossen werden. Solche Apparate können via dem Standard Telephone Umschaltsystem mit einem Bankkomputer verbunden werden, in derselben Weise wieein Reisepass die Nummernwahl selbst vornimmt, wie oben beschrieben.
Doch müssen lang-distanz und internationale Telephonverbindungen vom Reisepassinhaber selber vorgewählt werden (die nationalen Kode und Regional Kode), bevore der Reisepass in die Nahkopplungsnische für den Datentransfer in der Telefonterminale eingelegt wird. Sobald der Pass Kontakt macht mit dem Bankkomputer, ein Daten Dialog begins der durch ein striktes Protokoll geregelt ist, im Verlaufe dessen verschiedene Sicherheits Prüfungen aufgerufen werden (einschliesslich das Datum und der Zeitpunkt der vorhergehenden Auwertungstransaktion, die auch im Pass Stack eingeschrieben wurde). Wenn diese Daten mit dem Bank Rekord in Uebereinstimmung sind, wird der Kredit in dem gewünschten Fach des Reisepasses wieder auf das mit dem Bankprokurist uebereingekommene Niveau gebracht. Das Ende einer Update Transaktion wird durch einen Summerton angedeutet und der Passinhaber entfernt den Pass von der Telefonterminale.

(g) Der Reisepass kann auch zur Lagerung von verschiedenen Telefonnummern angewendet werden. Zugang zu der gewaehlten Tekefon Nummer geschieht, indem sie am Displayfenster gesehen wird nachdem die entsprechenden Addresskode eingetastet worden sind (ein Kod für die zweite oder dritte Schiftebene mit Hilfe des U -knopfes plus einer leicht zu erinnern zwei-digit Nummer). Telephones die mit Reisepass Lese/Schreib Geräten ausgerüstet sind, können gebaut werden (sowohl private Telephones als auch Münz-Telephones). When ein Reisepass in eine Les/Schreib Einrichtung eines solchen Telephones gelegt oder gelehnt wird, dann wird es der Reisepass selber sein, der die Instruktionen und die volle Telephone number in die Leitung weitergibt, nach Massgabe der vorgewaehlten zwei Digit Nummern.
(h) Einer der Vorteile eines finanziellen Daten Traegers ausgerüstet mit Daten-Eingabetasten, ist dass die persönliche Kennzahl (PIN), durch seinen Besitzer geändert werden kan ohne sich mit einem zentralen Komputer in Verbindung setzen zu müssen, und dass demgemaess eine solche Aenderung vorgenommen werden kann so bald irgend ein Verdacht aufkommt, dass jemand Kenntnis erhielt von dem PIN Kod. (Siehe Flussidagram, 27).

Als ein Teil der vorliegenden Erfidnung ist es auch vorgeschlagen, dass das Passprorgamm es dem Besitzer erlauben würde, seinen Pass einem Freund oder einem Verwandten, eine der PIN-nummern zu wissen, aber nicht eine zweite. Der Passbesitzer wuerde nur die zweite Nummer benützen. Der Besitzer kann die zweite PIN benutzen um die erste zu ändern, doch kann die erste PIN Nummer nicht dazu dienen PIN Nummern abzuändern. Diese Bedingungen können durch geeignete Hard-und Software erfüllt werden.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Massnahme, dass der Passinhaber, wenn er in eine Zwangslage gebracht wird um geheime Nummern an Dritte zu verraten, eine zusätzliche Digitgruppe als einen Teil der normalen Address oder PIN Nummern anzugeben, welche, wenn ausgesendet in einem beabsichtigten Kredittransfer von einer Bank, einen Alarm schlagen würden und würde auch den Platz des öffentlichen Telephones definieren, von welchem der Anruf gemacht wird. Dies würde es möglich machen, dass Organe der öffentlichen Ordnung auf der Scene rasch erscheinen.
Die konventionelle Smarte Karte als eine Datenquelle für den "Reisepass.
Die Beschreibung eines Reisepasses oder "smarten Portmonnais" kann an diesem Punkte für abgeschlossen betrachtet werden; sie skitziert eine fundamental-neue Methode der Datentransferierung und gibt genügend Aufmerksamkeit für diametralentgegengesetze Bedürfnisse i.e. für Nahkopplung und für Fernkopplung; wo der Datenträger verbleibt in der Hand des Besitzers während einer Transaktion; wo die Kartenprogrammierung genügend die Bedürfnisse im Felde des öffentlichen Verkehrs und anderer Anwendungen in Betracht zieht. Und wobei die physische Struktur des Reisepasses eng definiert worden ist.
Doch verbleibt da ein Problem des Anwendungsüberganges. Der Markt is mit Kontaktkarten überschwemmt, welche Les/Schreib Transducers von ganz anderer Art anwenden im Vergleich mit den hier beschriebenen. Wenn die Experten des öffentlichen Verkehrs an Stelle von Kontaktkarten, induktionsgekoppelte Karten empfehlen würden, da würde es bald keine Anwendung für Kontaktkarten in diesem Anwendungsfeld geben. Der Zweck mit den folgenden Anregungen ist zu zeigen, dass Kontakt smart Karten könnten eine nützliche Datenquelle für vielseitige und rasch-arbeitende "Reisepässe" sein.
Die elektrischen Verbindungen fuer die genannte Kombination werden in der 20 gezeigt. Es ist möglich, den Serienausgang PA_o des Mikrokomputers 1 mit dem I/O Punkt der Karte 8 zu verbinden, weil diese drei-state Ausgang/Eingang sind und weil eine gemeinsame Taktquelle vorhanden ist die eine einheitliche Programmfolge sichert.
Fuer rein interne Les/Schreib Operationen und Nummer Ueberführungen zwischen Memorysektionen, sind die Taktpulse einem Oscillator entnommen der sich im Interface Schaltkreis 6 befindet. Wenn aber der Reisepass mit einer Terminale kommuniziert, dann ist dessen Taktfrequenz unter der Kontrolle der Lese/Schreib Einheit oder dessen Komputer. Die Schaltgruppe 6 verarbeitet die Signale die von der Antenne 7 empfangen werden und interpret und form sie zu standard logisch-binär Signale. Ein Beispiel für solche Adapterschaltungen findet man in dem Patentansuchen Ser. Nr.9115403, oder dem älteren Patente GB 1,314,021 , oder GB 2,075,732 B . Andere Beispiel sind das F/2F binäre Datenkoder System; Phasenmodulation von Trägerwellen; Frequenzschift Koding, und die Anwendung von infrarot Detektoren. Eine Batterie 9 muss stark genug sein, den Strombedarf: sowohl des Purse-elektrischen Systems also auch der Kartenelektronik der Karte 8 zu decken. Die Schaltgruppe 5 ist ein 3% toleranter Spannungsstabilisator.
21 illustriert wie in einem spezifischen Beispiel eine Chipkarte mit einem einfachen "Reisepass" verbunden werden kann. An seinem unteren Ende ist eine flache Feder 13 befestigt an welche ein druckubertragendes Polster oder dergl. befestigt ist. Dasselbe durchdringt die äussere Schale 10 und sperrt den Schlitz 12, so dass eine Karte in denselben nicht eingefuehrt werden kann ausser man hebt das erwähnte Federblatt 13 etwas aufwärts. Wenn darnach die Karte in den Schlitz eingeführt und voll eingeschoben wird, wird die Feder losgelassen sodass dieselbe nun die Karte in ihrer Lage festhält, und die Karte kann von nun an mittels der Kontaktgruppe 14 gelesen werden. Ein alternativer Weg, eine smarte Karte in einen funktionellen Zusammenhang mit einer smarten Purse zu bringen ist in den 22, 23, 24 gezeigt.
Der rückwärtige Teil des Hauptrahmens 10 ist überdeckt mit einem Metalldeckel 20, der am oberen Ende beweglich verbunden ist. Die Spindel 22 ist in zwei Flanschen 10f befestigt. Das untere Ende des Deckels 20 lehnt während des Schliessens des Deckels gegen einen verdickten Vorsprung 21a eines federnden Metalwinkels 21. Wird die Schliessbewegung mit einem zusätzlichen Druck unterstützt, dann gibt der Metalwinkel 21 etwas nach und der Deckel schnappt zu. Will man eine Karte 8 einlegen, dann wird erst der Deckel 20 geöffnet; die Karte eingelegt wie die 6b zeigt, und dann wird der Deckel zugeschnappt.
Die Innenwand des Deckels is elastisch gefüttert, so dass die Karte mit einem gewissen Druck gegen die Innenseite der Rahmenplatte 10k gedrueckt wird. Um den Handgriff am Deckel 20 zu verbessern wenn er zu öffnen ist, hat die Hauptrahmenplatte 10 in der Mitte eine verminderte Breite; diese Mittelregion ist mit 10g bezeichnet. Dasselbe Ziel kann auch mit anderen Mitteln erreicht werden.
Die elektrische Verbindung mit der Kart 8 und seine Kontaktflächen 14 wird mittels platiniertes Stifte 23, (in der 24 mit ungefähr vierfacher Vergrösserung gezeigt) hergestellt. Die kleine Zylinderfeder 24 (24) wird auch als Zuführdraht 24a verwendet um gute Stromverbindung zwischen den integrierten Kreisen der beiden Teile zu erhalten. Die zylindrische Feder hat in einem prezis gedrillten Loch in der mittleren Hauptplatte 10h eine gute Führung, und ist auf beiden Seiten durch die Platten 10i und 10k in Position gehalten. Die Löcher in der Platte 10h sichern eine gute Beweglichkeit für die Kontaktstifte 23.
Der Deckel 20 kann als kapazitive Antenne zum Senden und Empfangen von Daten von und zu dem "Reisepass" Kommunikationsterminale. Die schon besprochenen Methoder der Datenübertragung können auch in diesem Zusammenhang verwendet werden.
Die Lösung, die hier vorgebracht wird um eine Kontakt-Smart-Karte und eine reaktiv gekoppelte elektronische Taschenbörse zu kombinieren, kann für Personen die eine Anzahl von Kontaktkarten besitzen von denen jede Kredit einer Bank oder Baugesellschaft, etc. enthält, nützlich sein. Die Vielseitigkeit eines Reisepasses kann in dieser Weise auch auf andere Karttechnologie übertragen werden.
3A illustriert die Art und Weise mit der ein Reisepass an eine Terminale gekoppelt werden kann: einfach damit, dass man ihn gegen eine Leseplatte RP hält.
3B zeigt ein Interface- bzw. Schnittstellenterminal mit kapazitiver Kopplung, besonders geeignet für dünne memory Karteh und smart Karten.
Die Karte C wird in einen Schlitz im plastischen Material eingelegt, der an den Innenwänden mit zwei leitenden Schichten, die voneinander isoliert sind, hat. Diese SDchichten sind mit je einer Verbindung mit einem LSI Chip verbunden (CH). Jede dieser Schichten umgeben die Karte und formen eine Art Faraday Kaefig. Die Zeichnung der 3A zeigt diee Schichten im Querschnitt.
Die Karte selbst wird aus drei Schichten zusammengesetzt. Die mittlere Schichte hat eine Ausnehmung in die das Silikonsubstrat gelegt werden kann, um die zwei elektrischen Verbindungen mit den zwei Schichten durchzuführen. W ist ein LCD Fenster, das man als eine Optionelle Erweiterung ansehen kann.
Ein Vorteil der beschriebenen Konfiguration mit dem kapzitiven Lese/Schreib Einheit ist, dass man einen goten Kopplungsfaktor erhält, mit dem Prospekt genügend Energie in die Karte zu leiten sodass sowhol der LSI Schaltkreis als auch das Flüssige Kristall Fenster damit betrieben werden können. Das letztere kann genügend Ladung aufnehmen, sodass die Sichtbarkeit des Display auch nach Entfernung von der Lese-Einheit anhält und leserlich mehr als eine Minute verbleibt. – Man kann billige 'Read-Only' Lese-einheiten bauen, mit Hilfe derer die Oeffentlichkeit leicht den Stand ihrer Karten prüfen können, ohne die Zeit von Transaktionsgeräten zu belegen.
3C gibt eine Andeutung der Datenübertragungs Schaltkreis in der Karte von 3B.
Die Karte ist wieder teilweise umgeben von den Transferelementen (α – 2) und (β – 2). Sie sind an Spannungsverstärkern angewchlossen (A) über Widerstände R und sind von rechteckigen Pulsen angetrieben (CLK). Wenn kein Datenfluss D_o von dem Leser kommt, dann wird das Paar kapzitiver Platten geladen und entladen im Rythm der hochfrquenten Pulsen der selben Form, Phase, Frequenz und Amplitude. Diese elektrischen Zustaende sind auch innerhalb der Karte in deren Transferelementen (α – 1) und (β – 1) gespiegelt. Die Gleichrichterdioden bauen auf ein positives und negatives Spannungspotential in den Stromschienen drs Chipschaltung. Dieser Prozess bedingt eine vorübergehnde Ladungsperiode die die Leseschaltung mit Hilfe der Vergleichsschaltung CO detekts Der Differentiator D produziert eine Taktgebenden Puls um ein logische Hoch das an die Ausgangsterminale Di gelegt ist, zu übertragen in das Bufferregister des Mikroprozessors des Chips CH (3B). Wenn der besagte Buffer ein hohes logische Signalniveau produziert, dann ist es an ein UND Gate G verbunden welches leitend nur dann ist, wenn ein hochgehendes Datenbit eine Bistabile Einheit hochsetzt. Der Ausgang derselben geht zu einem Field Effekt Transistor TR worauf die Platten α – 1 und β – 1 für die Dauer eines Taktzyklus kurzgeschlossen werden. In der Lese/Schreib Einheit entwickelt sich eine Potentialdifferenz am Widerstand R und ein Ausgangssignal Di wird in der Vergleichsschalter CO gewonnen. Das Schaltschema auf der linken Seite ist nötig um den Wechsel des Inputs α – 2 in slcher Weise zu ändern, dass der Differentialverstaerker dA in dem Kartschaltkreis ein Databit (Di) für jeden Datbit Output auf der Leseeinheit's Seite.

Claims

Anordnung mit mindestens einem elektronischen Pass im Taschenformat sowie einer Vielzahl von Buchhaltungssystemen, angepasst als Mittel zur Durchführung gültiger Zahlungen von Fahrgebühren oder zum Kauf von Waren und Dienstleistungen von einem der Buchhaltungssysteme, wobei der Pass und ein Sende- und Empfangsgerät eines Buchhaltungssystems aneinander angepasste, elektromagnetische Kopplungsmittel für die kontaktlose Übertragung von digitalen Daten und Betriebsenergie zwischen dem Pass und dem Buchhaltungssystem aufweisen, wobei die elektromagnetischen Kopplungsmittel eines Buchhaltungssystems mindestens zwei nebeneinander angeordnete Spulen von annähernd gleicher Induktivität zur Erzeugung hochfrequenter Wechselfelder mit gegenläufiger Phase aufweisen und wobei ein Pass zwei in Reihe geschaltete, ähnliche Spulen ähnlicher geometrischer Konfiguration aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch elektrische oder elektronische Umschaltmittel unter der logischen Steuerung eines der Buchhaltungssysteme, wobei das Phasenverhältnis der zwei Spulen im Pass derart umgeschaltet werden kann, dass der Pass gegenüber Nahsignalen unempfindlich wird und empfänglich für Signale von einer weiter entfernt liegenden Quelle.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Offline-Terminal des Buchhaltungssystems, d.h. der Prozessorterminal, folgendes aufweist: ein Register zur Speicherung der Seriennummern von fehlerhaften Pässen; Mittel zum Vergleichen eines für eine Transaktion präsentierten Passes zur Überprüfung gegen eine Liste von fehlerhaften Pässen in dem Register; Mittel zum Vergleichen eines zu zahlenden Fahrpreises mit einem Restwert des getesteten Passes; in dem lokalen Offline-Prozessorterminal vorhandene Mittel zur Werterhöhung eines Passes um einen vorbestimmten Betrag unter der Bedingung, dass der zu zahlende Fahrpreis den Restwert in dem Paß übersteigt und weiterhin unter der Bedingung, dass die Seriennummer des getesteten Passes nicht identisch ist mit irgendeiner Seriennummer, die im Fehlerregister gespeichert ist; und ein Offline-Soll-Register in dem Prozessor, in welches die Seriennummern all derjenigen Pässe geladen werden, welche während einer laufenden Arbeitsschicht die vorbestimmte Krediterhöhung erhalten haben.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Pass eine vollständige Tastatur zur manuellen Dateneingabe auf eine Oberfläche des Passes und ein LCD-Fenster aufweist.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der zusätzlich zu der Tastatur auch Spezial-Dateneingabeelemente vorgesehen sind, die direkten Zugang zu bestimmten individuellen Datensektoren ermöglichen, welche in Form von binären Zuständen innerhalb der Datenträgerkomponente vorhanden sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Daten und Signalen zwischen Pass und einem Sende- und Empfangsgerät eines Buchhaltungssystems mit Hilfe von Phasenmodulation einer Trägerwelle erfolgt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Daten durch Modulation einer zur Übertragung von Betriebsenergie vorgesehenen Trägerwelle erfolgt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragung von Daten und Betriebsenergie gekennzeichnet ist durch einen Strom von Taktpulsen (CKα) durch eine der beiden Spulen und in Gegenphase durch die andere Spule, wobei sowohl der Pass als auch ein Ausgangsprozessor von jedem der Buchhaltungssysteme jeweils einen 1,2,3-zählenden, binären Zähler aufweisen, und wobei ein logisch hohes Datenbit durch die Abwesenheit eines mittleren einer Gruppe von drei Pulsen sowohl im Prozessor des Passes als auch im Prozessor des Sende- und Empfangsgerätes repräsentiert wird.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Zähler synchron laufen und im Falle einer fehlenden Synchronisierung das unmittelbar nachfolgende hohe Datenbit den Synchronisierungszustand wiederherstellt.