在我们早期的美国专利6,371,473中公开了一种纸币鉴定器/分配 器，其具有一系列的三个纸币存储器，这些纸币存储器与纸币分配器 设备相配合，以便提供适当的交易兑换。支付接收的纸币由鉴定器进 行处理，由此验证纸币的真伪，而设备中的控制器确定所接收的纸币 是否应当存储用于未来使用。通常，每个纸币存储器存放单一面额的 纸币。
本申请的货币鉴定器/分配器以及我们早期专利中公开的纸币鉴 定器/分配器与其他系统大不相同，那些系统对正常交易期间提供给设 备的纸币不再次使用，因而使这些纸币得以返回用于未来交易的兑换。 一些系统允许操作者基本给纸币鉴定器与分配器的组合体装载一定纸 币，以便分配兑换，但是这些系统不允许纸币在装载操作之间再次使 用。
对于允许纸币再次使用的纸币鉴定器/分配器的组合体，操作者通 常认可的做法是对每个纸币存储器进行分配，以使其存放单一面额的 纸币。设备的控制系统监控每个存储器和所接收的纸币，并对交易支 付接收的纸币进行适当引导以及确定这些纸币随便哪个是否应当存放 在存储器无论哪个中，以便未来分配。该控制系统掌控每个存储器的 容量，并对纸币的存放作出适当决定。此外，该控制系统还可以识别， 尽管某些纸币已经验证了真伪，但纸币的质量可能多少有点问题并确 定不适于存放。因此，这些纸币被引导至纸币盒或其他存储设备中， 并使这些纸币不得再次使用。
类似地，如果收到一张纸币并非是待存放的面额，则被引导至纸 币盒中。设有多个存储器的纸币鉴定器/分配器具有下列优点：能够接 收更多交易的支付，因为纸币由于支付而积聚并可用来分配兑换。如 果设备不能给用户提供适当的纸币兑换，这些设备将不能按照输入的 纸币接收支付。这种可提供适当纸币兑换的可能性随着存储器存在的 数量而增大。
人们已经发现，不同的纸币存储器体现不同的状态，且操作者对 纸币存储器最合适的币值分配难以预测。此外，操作者还难于预测分 配中任何变更是否会改善设备的性能。
本发明试图通过对上述设备的存储器进行更为有效的控制来改善 纸币鉴定器/分配器的性能。这种性能改善同样适用于自动换币器，在 该自动换币器中不同币值的硬币得以存放和/或退出。因此，尽管对纸 币及待存放纸币的面额分配描述了操作原理，但它同样适用于自动换 币器及根据实际情况待存放和调节的硬币的面额确定。本申请尤其适 用于货币中具有一些显著更大币值的硬币。这种系统可以用来对硬币 和纸币组合的存储面额进行改变。

本发明的货币鉴定器/分配器设备包括：一用于接收支付货币的货 币鉴定器、至少两个与所述鉴定器相配合并为交易兑换进行分配而临 时接收和存放货币的货币存储器、一与各个纸币存储器操作相连以将 所述货币存储器提供至此的货币进行分配的货币分配器、以及一用于 储存纸币收据和分配交易历史信息并利用所述历史信息进行统计分析 和模式预测的计算机控制模块，每个货币存储器具有可分配的货币面 额，该货币面额确定待存储其中的货币的面额，所述计算机控制模块 分析所述交易历史信息，并基于所述分析根据鉴定器/分配器设备的实 际交易历史信息再次分配所述存储器中至少一些的可分配货币面额。
本发明的一个方面，所述货币存储器是纸币存储器。
本发明的一个方面，所述至少两个货币存储器是至少三个纸币存 储器。
本发明的另一方面，所述计算机控制模块包括预测程序，该预测 程序在与纸币存储器的分配面额改变相关联的转变期间对鉴定器/分 配器设备的性能作出预测。
本发明的另一方面，鉴定器在转变期间预测的性能是鉴定器/分配 器设备确定分配面额改变是否应当发生所用的一个因素。
本发明的不同方面，所述至少两个纸币存储器是至少三个纸币存 储器，而所述计算机控制模块以保持设备能够进行未来交易兑换分配 的能力的方式控制作为交易的一部分将被分配的纸币的组合。
本发明的又一方面，所述计算机控制模块保存每个存储器中所储 存纸币相关的信息，并利用该信息来确定待分配的纸币组合。
本发明的另一方面，所述计算机控制模块还包括逻辑部分，用于 拒绝因纸币鉴定器/分配器设备性能确定下降而进行的具体交易，以便 为未来交易分配必需的纸币。
本发明的一个方面，所述计算机控制模块包括逻辑部分，用于根 据储存在存储器中的实际纸币来确定为指定交易待分配的纸币优选组 合。
优选地，所述至少三个纸币存储器是至少四个纸币存储器。
本发明的不同方面，所述计算机以以下方式控制模块确定待分配 的纸币组合：根据每个存储器中的纸币相对于其他存储器中保存的纸 币数量在可能的地方将存储器保持在目标填充水平。通过这种系统， 每个存储器的目标填充水平可以相对于其他存储器设定为一个比值。 可将三个存储器中每个存储器设定为相同填充，例如1∶1∶1，或者设定 为比例填充，例如2∶1∶1。这些填充比可由操作者设定，或由控制模块 根据实际情况的分析自动设定。
本发明的纸币鉴定器/分配器设备包括：一用于接收支付纸币的纸 币鉴定器、至少三个与所述鉴定器相配合并为交易兑换进行分配储存 纸币而临时接收和存放纸币的纸币存储器、一与各个纸币存储器操作 相连以将所述纸币存储器提供至此的纸币进行分配的纸币分配器、以 及一用于存放纸币收据和分配交易历史信息并利用所述信息进行统计 分析的计算机控制模块，所述计算机控制模块利用统计分析来确定用 于所述交易兑换待分配的货币组合，所述交易考虑到该鉴定器/分配器 设备将能接收未来交易的能力。
在一个优选方面，纸币鉴定器/分配器根据鉴定器/分配器设备的实 际纸币交易历史利用所述计算机控制模块来控制纸币存储器的操作， 并包括设备未来性能的预测模式。
本发明的一个方面，每个纸币存储器具有用于储存纸币的可分配 面额，并且该分配的面额由计算机控制模块控制，所述计算机控制模 块利用预测模式来确定存储器的不同分配的面额的分配是否被预测以 显著改善纸币鉴定器/分配器设备的性能，并在预测显著改善性能时对 所述分配的面额进行改变。
本发明的不同方面，所述计算机控制模块包括转变程序，以在要 求改变分配的纸币面额转变期间用于控制存储器的操作。
本发明的另一方面，所述计算机控制模块利用交易历史信息来改 变转变程序。
附图说明
本发明的上面所述和其他优点及特征将根据本发明的优选实施例 予以更详细的描述，其中：
图1是纸币鉴定器/分配器的透视图；
图2是整个纸币鉴定器/分配器的剖视图，示出其各个部件；
图3是纸币鉴定器/分配器的示意图；以及
图4是示意图，示出纸币存储器的操作和控制细节。

图1中所示的纸币鉴定器/分配器2包括鉴定器4，该鉴定器通过 其斜面上的输入槽8来接收纸币6。任何随具体交易发生的纸币兑换 通过纸币分配槽10提供给用户。可以向鉴定器提供智能卡性能，因而 所示的鉴定器4包括智能卡接收槽20，用于接收智能卡12。
纸币鉴定器/分配器2包括多个不同的组件，这些组件被容纳和保 持在外壳16中。一个此类组件是可拆卸的上锁纸币盒14。该上锁纸 币盒接收这种纸币，这些纸币已被纸币鉴定器/分配器确定不必或不适 于临时存放再次使用。
图2示出纸币鉴定器/分配器的其他一些细节。纸币6通过输入槽 8提供给鉴定器4，并且每张纸币沿着纸币通道22单独地被处理，以 确定纸币的真伪以及是否可以接收用于支付。如果纸币是可接受的， 鉴定器4则包括逻辑部分，以便确认纸币是否适于临时存放在三个纸 币存储器30a、30b和30c随便哪个中。通常，这些纸币存储器中的每 一个存放单一面额的纸币。所述纸币鉴定器/分配器还包括情况这样要 求时对存放的纸币改变其面额的能力。临时存放在任何一个纸币存储 器中的纸币可以提供给纸币分配器10，并通过纸币分配槽10提供给 用户。在图2中所示一系列的纸币18表示为随着具体交易的纸币兑换 向用户提供的纸币。
所述取决于其具体应用和其他因素的纸币鉴定器/分配器将随时 间而配备大量的纸币6，这些纸币提供给具体交易的支付设备。这些 提供的纸币由组合设备进行检查，以确定它们是否适于临时存放在存 储器随便哪个中。对于任何现金出纳机型的系统，所述设备需要一定 的浮存，以便能够提供适当的纸币兑换。在独立无人操控的应用时， 如果设备不能提供适当纸币兑换，交易将无法完成。所述纸币鉴定器/ 分配器包括图4中所示的、用于控制鉴定器/分配器操作的逻辑控制器 26。该逻辑控制器包括处理逻辑部分和硬件40，该处理逻辑部分和硬 件40包括鉴定器逻辑部分、智能卡或信用卡支付所必需的通讯逻辑部 分、以及用于鉴定器/分配器正常操作的其他逻辑部分。此外，所述设 备设有对纸币流转统计和分析操作的性能44。这包括统计46，该统计 可包含一定时期内提供给鉴定器/分配器用作一部分支付交易的纸币 相关的实际情况。这种流转中的纸币对确定纸币鉴定器/分配器能够临 时存放纸币以便再次使用的性能是重要的因素。此外，对于包含提供 用作兑换的实际纸币和提供的兑换量的实际纸币兑换信息，统计随时 间而保持。该信息与存储器30a、30b和30c中每一个目前分配的面额 值相结合用作图4中模型化和预测48过程中统计分析的一部分。鉴定 器/分配器检查目前分配的模式，即存储器保持的面额数值结合纸币输 入和纸币输出相关的实际情况，并能够提供该分配是否适当的评估。 此外，该模型化还被用来帮助实际提供用作兑换的纸币。例如，本纸 币鉴定器/分配器具有三个存储器，它们分别存放1美元纸币、5美元 纸币和10美元纸币；现对12美元数额的纸币交易兑换提出决定。可 以提供12张1元、或者2张5元和2张1元、或者2张1元和1张 10元。鉴定器/分配器的实际历史，即其纸币输入和纸币输出的实际情 况连同各个存储器的状态使鉴定器/分配器能分配出最适当的组合。鉴 定器/分配器组合所用的一般原理是，将存储器的每一个保持为大致半 满状态。这样可提供接收另外纸币的容量，并为很多交易提供纸币兑 换的能力。显然，最好是纸币鉴定器/分配器能够为很多交易提供纸币 兑换。此外，还须能作出是否应当完成一个具体交易的决定。模型化 还使设备能确定是否优选拒绝需要相当多纸币兑换的特殊交易，而这 种纸币兑换会进一步降低设备处理更多正常交易的能力。因此，统计 信息结合模型化预测使鉴定器/分配器能确定将要提供的适当兑换，也 就是将被退回的具体纸币。
所述纸币鉴定器/分配器的模型化和预测还包括对纸币存储器的 分配面额的检查。这种模型化和预测还使分配值将能再分配成被确定 为更加合适的各种值。如果需要只是通过将保持在存储器中的一些另 外纸币引导到纸币盒中，鉴定器/分配器则要设备具有对具体存储器清 空的能力。一旦清空之后，存储器可被分配给不同的纸币值进行存放， 并返回到其正常操作。此外，可以仅将保持存储器中的检验纸币保留 在存储器中，并重新分配其面额值。所述逻辑部分保持位置点的轨迹， 并由此可将第二面额的新纸币装到存储器中再次使用。这些存储器根 据始终输出的原理来存放纸币，并由此，设备只需保持变化点的轨迹。 优选地，存储器按照上面所述进行清空。
下面提供关于存储器面额分配的概括性软件操作的进一步描述。 这种概括性描述是有帮助的，因为不同的货币具有不同的面额和相互 作用。
1.最佳的纸币存储器分配算法问题定义：从现有的一组面额N 选出必需的M，要求对纸币存储器所需数量给予改变，并保持从最需 要的纸币存储器进行分配兑换的能力。
其目标是寻求具有以下两个限制条件下的最佳解决方案：
-通过保持固定数量的纸币来提供必需的兑换量；
-提供所需兑换的离散性(结束任何兑换的可能性)。
如果我们取消这些限制之一，则消除最优化的必要性。
通常，任务是离散规划的多准则问题，其方式如下：
最小化的判据函数
min xj，式中j＝纸币存储器的数量               (1.1)
具有以下限制
·ajxij＝bi(所有兑换都应给出)                  (1.2)
·xij＜＝ki(一个给定兑换的纸币数量不得大于·)    (1.3)
·xij＜＝nj(作为兑换给出的j面额纸币的数量不得大于纸币存 储器中可用纸币的数量，也就是现有纸币数量加上输入的纸币)
                                  (1.4)
xij＞＝0；xij·z；(正性和整数限制)    (1.5)
式中aj-指定用于j纸币存储器的纸币面额；ki-兑换组中纸币的 最大量；bi-i兑换的量(例如这里发生两次$13的分配，我们假设为 差值i)。
在限制条件1.4中，nj的含义可由所需结果来限定。例如，为了 从给出兑换的策略(与输入纸币的量成比例或是将给出量保持在一定 水平)中得出，该数量可以临时计算。戈莫里法通常用来解决这种任 务。然而，如果兑换交易的数量超出500-1000，则要求解决任务的计 算能力(运行时间、计算负荷)要大于此。考虑到这个问题，aj是某 些固定系列，可以通过采用该系列的特性来使任务简化。特别是，如 果对所有的aj应用aj＝n*ak，式中n是任意整数，则任何兑换可按照 分配存储器面额基数呈现为唯一的展开式。
定义1.我们应明确地理解因式分解，其中，集合基数的某个数字 (改变)的表达式和相同数字的表达式是它的相同基数基本分量的连续 因式分解，它们给出明确的结果。
定义2.如果来自有限集的所有数字具有唯一的因式分解，基数是 简单基数，否则我们得到组合基数。
如果面额系列是简单基数，那么该任务的解决方案可通过下列算 法进行：
1.使用最大数量的大面额纸币来因式分解可用的兑换。
2.如果大面额纸币的所需数量大于固有的，则按照下级基数元素 对这种偏差进行因式分解。
这种循环持续发生直至最小面额的纸币。最小面额纸币的储备是 该系统稳定性的标记。如果在算法完成后没有足够的小面额纸币，则 系统将在一定数量的交易之后停止。如果面额系列是组合基数，而该 组合基数又给出一定兑换因式分解的有限集，则采用算法2：
1.将初始基数表示为简单基数的集，这是它的子集。
2.通过可用基数中的一个来因式分解现有兑换，这在部分1中示 出(按照算法1)。如果该解决方案不能接受，则意味着不能提供必 需的兑换，我们跳至步骤3。
3.为所有基数的元素形成残差向量。如果必需面额纸币的数量大 于现有的量，则将偏差视为负数，相反视为正数。
4.通过从部分1接收来的其他基数来因式分解现有兑换的一部 分，并求出最小的残差向量。
如算法1中所示，最小面额纸币的储备是系统稳定性的标记。完 成以后算法的步骤4是独立的任务，它可通过离散规划的任何现有方 法来加以解决，例如通过回收向量的方法。
作为示例，我们将使用以下组合：1、2、5、10、20、50、100、 200、500的面额系列。这些面额系列由两个简单系列构成：1、5、10、 50、100、500和1、2、10、200。
与此同时，歧义因式分解仅能用于下列兑换：6、8、10(如果它 不存在于基数中)、60、80、100(如果它不存在于基数中)。而且8 和80如同2+6(20+60)的因式分解消除了歧义性。
通过对算法1输入必需的修正，以便对上述例外(6＝5+1或6 ＝2+2+2；10＝5+5或10＝2+2+2+2+2；更高面额依此类推)进 行最佳因式分解兑换的额外分析，我们获得必要的算法。
2.形成最佳兑换的算法。
问题定义：依靠以下约束条件来形成存储器中可用面额的兑换：
-输出的纸币数量不应大于k；
-纸币存储器中剩余数量的纸币的比例关系应当非常接近于mj (兑换策略的限制)。
通常，当前任务是离散规划的任务，其设定如下：
min|(nj-mj)-xj|，式中j＝纸币存储器的数量    (2.1)
·ajxj＝b(兑换应当发出)    (2.2)
·xj＜＝k(纸币的数量不大于k)        (2.3)
·xj＜＝nj(作为兑换给出的纸币数量不应大于可用纸币的数量)
                                  (2.4)
xj＞＝0；xj·z；  (正性和整数限制)    (2.5)
值得注意的是，如果我们除去约束条件2.3，则任务的解决方案得 到简化并变成简单的迭代公式：
xj＝(Pj-Sj)/Nj，    (2.6)
式中，xj-用于从纸币存储器j发出的纸币数量；Pj-存储器中从 较小面额到j许多的量；Sj-在步骤j用于发出所保持的兑换；Nj- 存储器j中的纸币面额。
yj＝Sj-k*Nj′/Nj′，    (2.7)
式中，Nj′＝Pj/Zj，Zj-纸币存储器中从较小面额到j的纸币数量；
其结果是，问题决定的算法变成：
1.按照公式(2.6)，将大面额纸币的优选数量限定用于兑换(2.6)。
2.按照公式(2.7)，将最小容许数量的大面额纸币限定用于兑 换。
3.如果xj＞yj，则发出xj纸币作为兑换，否则发出yj。
4.如果纸币存储器中的可用纸币数量小于yj，则任务没有解决方 案，否则减少从纸币存储器j给出量的兑换。现在将下一面额视为主 要部分。
5.如果j面额不是最小的，则转到步骤1，否则结束计算。
上述描述和说明表现优化鉴定器/分配器设备操作的一般原理，以 便评价影响设备操作的各种因素。偏离完全优化仍然使能有效操作， 并被包括作为本发明的一部分。
通过本系统，纸币鉴定器/分配器能响应于它的实际情况并在纸币 存放过程中作出用于再使用的适当调整，以便初始和将来基于设备的 实际需要来满足设备的预期需求。提供纸币存储器的初始分配，但要 随时间利用鉴定器/分配器的实际情况进行适当调整，并在认为适当时 对该信息可加以进一步分析。在优选实施例中，纸币鉴定器/分配器对 其实际性能进行检查，并在认为必要时作出适当改变。此外，操作者 还可根据纸币鉴定器/分配器的建议对此作出最终确定。例如，操作者 注意这些设备以将全部纸币存储器清空，或是每天、每周或以其他基 准将纸币提供给存储设备以便纸币兑换。纸币鉴定器/分配器可以根据 它的实际情况只向这一操作者提出通知，应对纸币存储器的分配(所 存放的面额)作出改变，然后操作者可以确定，该步骤是否应当执行。
对于保存的统计信息，智能卡阅读器还可以包括将统计信息和交 易信息输出给操作者的性能。这可用作鉴定目的、模型化目的或作为 通常推荐的纸币存储器重新分配的测试评估。
本发明已经对纸币的储存作出描述，然而，该过程也适用于硬币 的储存，用于以后的分配兑换。将硬币储存在硬币筒中已知有各种装 置，这种装置可包括自动放置适当尺寸的硬币筒。因此，用于跟踪和 改善性能的系统适用于任何货币类型，包括硬币。
此外，本技术也可用来对储存的和/或可加以分配的货币类型的兑 换给出建议，以改善其性能。货币类型的再使用并不总是需要的。
尽管对本发明的各种优选实施例作了详细描述，但本领域的技术 人员将会理解，在不偏离本发明的精神或附属权利要求范围的情况下， 可以作各种修改。