CN103650010A - 火器传感器系统 - Google Patents

Abstract

火器传感器系统，包括一个或多个传感器组和数据存储装置。各个传感器组配置用于连接至火器。其中一个传感器组包括一个用于测量枪栓相对于枪栓起始位置所在位置的传感器，以及用于无线传输传感器数据的无线传输组件。数据存储设备包括一个计算机可读介质，其上存储有可执行应用程序。当在计算设备上执行该应用程序时，应用程序经由无线通信系统接收来自传感器组的数据，并将数据呈现在显示器上显示的用户界面中。在一实施例中，传感器包括与火器上的枪栓复位弹簧联接的弹力传感器。

Description

火器传感器系统

相关申请的交叉引用。

参考2011年5月26日提交的发明名称为“火器传感器系统”的美国临时申请No.61／490，413，且本申请要求该申请的优先权，该申请的全部内容将以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及一种用于感测并分配与火器(例如，M4s、M16s以及其它步枪和卡宾枪)有关的数据的系统。

背景技术

火器使用者和制造者有时会追踪火器的使用和／或维护事件。火器监测装置有时用于此目的。

上述内容的提供仅作为一般背景信息，并不旨在于作为辅助确定所声明主题的保护范围使用。

发明内容

本说明书一方面，火器传感器系统包括传感器组，所述传感器组包括用于测量枪栓相对于所述枪栓起始位置所在位置的传感器。所述火器传感器系统进一步包括用于将来自所述传感器的数据传送至计算设备的通信系统。所述火器传感器系统进一步包括数据存储装置，所述数据存储装置包括具有其上存储有可执行应用程序的计算机可读介质。当在计算设备上执行所述应用程序时，所述应用程序经由通信系统接收来自所述传感器组的数据，并将来自传感器组的数据呈现在用户界面中。

本说明书的另一方面，火器传感器系统包括一个或多个传感器组和数据存储装置。各个所述传感器组配置用于连接至火器。其中一个传感器组包括用于测量枪栓相对于枪栓起始位置所在位置的传感器，以及用于无线传输传感器数据的无线传输组件。所述数据存储装置包括其上存储可执行座用程序的计算机可读介质。当在计算设备上执行所述应用程序时，所述应用程序经由无线传输系统接收来自一个或多个所述传感器组的数据，并将来自一个或多个所述传感器组的数据呈现在显示器上显示的用户界面中。

本发明的另一方面中，一种用于评价火器使用参数的方法，包括：提供包括相连传感器组的火器的步骤。所述传感器组包括控制器电路和无线电发射机。所述方法进一步包括提供适于接收无线电发射机的无线电发射的主机的步骤。所述方法进一步包括使用所述传感器组中的至少一个传感器监测火器使用参数的步骤。所述使用参数包括枪栓相对于枪栓起始位置所在位置。所述方法进一步包括收集来自所述至少一个传感器的数据并将所述传感器数据无线传输至所述主机的步骤。

“发明内容”仅意在根据一个或多个示意性实施例对所公开的主题提供简要的概述，并不作为解释权利要求的指导或用于限定或限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求限定。

附图说明

本文所说明的特征通过参考下文说明的附图可以得到更好的理解。附图不一定按比例绘制，一般反而是一般放在强调示出本发明的原理。

图1描述了根据示意性实施例的火器传感器系统的组件。

图2描述了根据示意性实施例的火器传感器系统的方法的流程图。

图3描述了根据示意性实施例的位于火器枪托内的火器传感器组的透视图。

图4A和4B描述了根据示意性实施例的传感器控制面板的俯视图。

图5A和5B描述了根据示意性实施例的传感器控制面板的仰视图。

图6描述了根据示意性实施例的位于火器的接收器延长部内且在延长位置处具有缓冲弹簧的火器传感器组的侧面局部剖面图。

图7描述了根据示意性实施例的位于火器的接收器延长部内且在中间位置处具有缓冲弹簧的火器传感器组的侧面局部剖面图。

图8描述了根据示意性实施例的位于火器的接收器延长部内且在压缩位置处具有缓冲弹簧的火器传感器组的侧面局部剖面图。

图9表示一幅根据示意性实施例的由火器传感器组测出的适当火器装填时间之后的力和枪栓位置的图。

图10表示一幅描述了根据示意性实施例的由火器传感器组测出的默认火器装填时间之后的力和枪栓位置的图。

图11描述了根据示意性实施例的构成火器传感器系统一部分的软件应用程序的图形用户界面窗口。

图12描述了根据示意性实施例的构成火器传感器系统一部分的软件应用程序的图形用户界面窗口。

具体实施方式

图1描述了根据包括大量M4火器11、12、13、14、15、16和17的示意性实施例的火器传感器系统100的组件，各个火器包括嵌入火器的传感器组(图1未示出)。各个传感器组包括一个或多个检测火器使用参数并生成相应数据的传感器。各个传感器组还包括配置用于将来自传感器的数据转给其它无线通信资产的无线电发射机。如图1所示，例如，火器11-17中的嵌入式传感器组可将无线电传输121发送至无线网关111。在一个示意性实施例中，无线网关111例如可以2.4千兆赫(GHz)直接序列扩频(DSSS)无线网关的形式实现，而在其它实施例中可采用多种其它网关或使用了多种频率和／或协议的通信基础架构元素中的任一种。

网关111可依次通过通信网络将数据发送至具有用户界面的装置，该通信网络可包括硬接线通信链路和／或无线通信链路。例如，在图1所述的系统100中，网关111通过电缆122将数据发送至路由器113，路由器113则过电缆125将数据发送至笔记本电脑101。路由器113还通过电缆123将数据发送至无线路由器115，无线路由器115则通过RF信号124将数据传输至智能手机102。在其它实施例中，也可采用使用任一种网络通信节点和协议将来自嵌入在火器11—17中的传感器组或是连接到火器11-17的传感器组的数据传送至用户界面装置，比如，笔记本电脑101或智能手机102的任意其它配置的通信网络。在大量示意性实施例中，各个火器11-17中的传感器组还可将数据传递至火器上的其它仪器或系统，而这些其它仪器或系统也可与火器传感器系统100的其它元件，比如无线网关111进行通信。这些其它仪器、使用参数或系统可示意性包括例如枪筒温度传感器、剩余弹药传感器、光学系统或射击控制系统。作为示意性示例，例如可包括：包括自动电子仰角调节的光学系统、或者利用比如IFF(敌我识别)应答器或频率编码红外标识器顺着发射方向标记友方的射击控制系统。在各种不同示意性实施例中，来自任意这些仪器或系统的数据会通过火器传感器系统100传输且被其记录。

图2描述了根据示意性实施例的火器传感器系统的方法200的流程图。方法200例如可由作为火器传感器组一部分的控制器电路实施。方法200可从读取来自传感器组的一个或多个传感器的数据的步骤201和将从一个或多个传感器读取的数据存储在循环队列的步骤203开始。节点205用于评价从传感器读取的数据是否超出了为该类数据的给定阈值。例如，传感器组可包括弹力传感器，当枪栓和枪机框在装填过程中回退时，该弹力传感器测量枪栓和枪机框相对于火器内枪栓起始位置的所在位置，并且，对力进行评价看其是否超过了力的阈限值，如下文参考图3进一步的解释。力的阈限值可选择为指示所发射的子弹。该阈限值可选择为大于火器正常操作或运输所期望的力。这为仅基于加速计的系统提供了实质性的优势，其中火器的操作和运输会导致大量信号读数，而这些信号读数会为装填提供较少的对比基础。如果没有超出阈值，根据需要可不断重复步骤201和203。

如果超出了阈值，则可实施设置事件起始的步骤207。之后是读取传感器的步骤209和将传感器读数存储在循环队列中的步骤211。如节点213中所示，当队列未满时，则可重复步骤209和211，一旦队列满了，可将队列数据移至RAM缓存，如步骤215。如节点217所示，如果RAM缓存仍未满，该方法可回到步骤201，而如果RAM缓存满了，那么可将RAM缓存数据移至闪存组件，如步骤219。类似的，如节点211所示，当闪存未满时，该方法可回到步骤201，一旦闪存满了，如果有需要可将数据转移至主机，比如主计算机，如步骤223。

在各种实施方式中，控制器也可将数据转移到各类其它协议的主机中。例如，可在方法200的过程中的任何时间任何地点从主机接收指令到给定传感器组上，而传感器组可通过将其部分或者全部可用数据传输至例如主机或另一计算资源或存储资源而做出响应。作为另一示例，在各种实施方式中，例如，控制器还可根据固定时间表或者当网络可用时(如果网络间歇性可用)将其数据的一部分或全部上传至其RAM缓存、至其闪存、或者至其较早时间表上的外部网络可用资源。作为一种示意性示例，设定一套火器所使用的传感器组，例如可在每天的预选时间默认上传任何可用的数据。上传过程可由联网的计算机上运行的火器传感器系统软件应用程序发起或协调，其可协调将来自部分或所有相关传感器组的数据顺序地上传至数据库或网络上可用的其它数据存储。在各种示例中，该数据库或其它数据存储区可寄存在本地服务器或本地网络上的其它资源上，也可寄存在云数据库或其它远程系统或资产上。

图3描述了根据示意性实施例的位于接收器延长部300上的火器传感器组301／303的透视图。接收器延长部300例如可与火器的枪托，比如，图1所述M4火器11—17其中之一的枪托，一起定位。火器传感器组301／303包括传感器控制面板301和力传感器303。枪托300形成接收器延长部，且包括缓冲管311、缓冲器313、缓冲器或枪栓复位弹簧315、球状物317、压盘319、枪托盖323和电池325。枪栓和枪机框(未图示)通常设置为在火器装填期间弹回缓冲管311内。枪栓和枪机框可在火器装填过程中弹回，从而向后推动枪栓和枪机框使得枪机框部分位于缓冲管311内且撞击在缓冲器313上。这反过来可能引起缓冲弹簧315的压缩，进一步使力通过球状物317和压盘319。因此，枪栓的位置通过该机构可以直接解释为确定施加在压盘319上的力和由力传感器303测出的力。下面参照图6至图8对将力传递通过这些部件并压缩缓冲弹簧315的过程进行进一步描述。

力传感器303可直接感测压盘319的力和／或位移，从而示意性测出枪栓位置的变化，并将力和／或位移有关的数据传送至传感器控制面板301。例如也可采用大量的各种各样的其它类型或额外类型的传感器来检测并报告压盘319或相关枪栓的力、位移或位置，比如，霍尔效应传感器、压力传感器、接近开关或激光传感器。在示意性实施例中，也可包括气压传感器，该气压传感器可用作射击次数指示器。在另一示意性示例中，例如可采用具有力感应墨水的带子，其中，该墨水的电阻率随着所施加的力而下降，这个例如可通过电流上升测出。

图4A和4B分别描述了根据示意性实施例的传感器控制面板301的俯视图。在示意性示例中，传感器控制面板301可与图3所述的火器传感器组300中所用到的相同。在各种示意性实施方式中，传感器控制面板301可包括任意数量任意类型的组件，包括一个或多个传感器、一个或多个与传感器通信或者对来自传感器的数据进行说明或传送的电路元件、一个或多个存储组件、一个或多个控制组件、一个或多个用于将数据与传感器组外部的资产连通的通信组件、用于为其它电路元件提供适当通信路线和电力的电路元件、电阻器、电容器、电感器、二极管、DC／DC变换器、运算放大器、晶体振荡器以及其它部件。例如，在本示意性实施例中，示意性传感器控制面板301可包括芯片天线401、用于802.15.4145-L6A无线通信的平台403、三轴回转仪405、加速度计407、闪存芯片409和温度传感器411。虽然可以采用大量各种各样频率和天线类型，如一种示意性示例所示，芯片天线401可为RF芯片天线比如，2.45GHz芯片天线。其它实施方式例如可包括这些组件中的一些或全部，也可包括各类其它类型组件。图5A和5B分别描述了根据示意性实施例的传感器控制面板301的仰视图。这些组件都可为传感器控制面板301、火器传感器组300和火器传感器系统100的多功能做出重大贡献。例如，回转仪405可用于收集训练数据，比如用于携带具有火器传感器组300的火器的受训者的现场运动，尤其是在具有复杂运动，比如，房间搜索的训练演习期间。

如上，用于一套火器的传感器组例如可在每天的预选时间，比如，午夜默认上传任何可用的数据。在示意性实施例中，火器传感器组也可在夜间或者其他不用时装药。例如，带有火器传感器组的火器夜间储存时可贴近感应板装药器放置以便为传感器组装药。作为另一示例，运动装药器可与火器一起使用，从而火器使用期间所承受的运动用于为火器传感器组装药。

图6至图8分别描述了位于火器21A／21B／21C的接收器延长部300内的火器传感器组301／303的侧面局部剖面。图6至图8共同描述了传输来自火器21A／21B／21C的枪栓和枪机框的力使其通过接收器延长部300中各类部件并压缩缓冲弹簧315A／315B／315C的过程。图6描述了根据示意性实施例的位于火器21A的接收器延长部300内的火器传感器组301／303。如图6所示，缓冲弹簧315A处于松弛的，伸展的位置，而缓冲器313处于完全向前的位置。例如当不装填火器21A时，缓冲弹簧315A可能处于该延长状态。图7描述了根据示意性实施例的位于火器21B的接收器延长部内的火器传感器组301／303，具有处于中间位置的缓冲弹簧315B。图8描述了位于火器21C的接收器延长部内的火器传感器组301／303，具有处于压缩位置的缓冲弹簧315C。由于力是通过缓冲弹簧315A／315B／315C传送到枪栓的位置的，所以该力由力传感器303测量并传送至传感器控制面板301。

图9绘制一幅根据示意性实施例的由火器传感器组301／303测出的用于火器适当装填的时间之后力511A／511B和加速度512A／512B的图。在示意性示例中，例如可基于力511A／511B确定出枪栓的位置，比如将力峰值与撞击事件，比如，枪栓和枪机框撞击在缓冲器上相匹配。因此，图形开始时的力511A和加速度512A被之前装填且发展到力511B和加速度512B，力511B和加速度512B表示指示适当火器装填的力和加速度。图10绘制一幅根据示意性实施例的由火器传感器组测出的默认火器装填时间之后的力521A／521B和加速度522A／522B的图。在示意性实施例中，可基于力521A／521B确定出枪栓的位置。因此，图形开始时的力521A和加速度522A被之前装填且发展到力521B和加速度522B，力521B和加速度522B表示指示默认火器装填的力和加速度。

图11描述了根据示意性实施例的构成火器传感器系统一部分的软件应用程序的图形用户界面(GUI)窗口601。下拉字段611允许用户选择需要连通的火器(例如，图1中的火器11—17)。一旦选择好，特定火器的各种数据都能显示出来。在一种实施例中，数据可包括总射击次数612，上次维修以来的射击次数613、射击故障614和平均循环速率615。事件表620可显示传感器组中的传感器，比如，弹力传感器超出阈限值的事件。在所述示例中，事件621、622和623分别记录失败的抛壳、失败的退壳和异常循环。同样记录并显示在事件表620中的是每个事件的温度，该温度由传感器组中的温度传感器记录。第一6UI窗口601可进一步包括：用于火器序列号的用户输入641和将火器的维护形成文档的维修日志642。

图12描述了根据示意性实施例的构成火器传感器系统一部分的软件应用程序的第二图形用户界面(GUI)窗口701。第二GUI窗口701例如包括使用户对使用参数和限值进行重配置、选择或取消选定的配置屏幕。在所述实施例中，火器使用参数包括温度702、弹力703、压力705、三轴加速计707和回转仪709。可通过首先选择传感器选择菜单715中的传感器对各个参数进行调节，该传感器选择菜单715也可表示传感器输出的类型。例如，温度702、弹力703和加速计707利用模数转换器(ADC)，压力传感器705和回转仪709闲置。对于各个参数，可对采样周期716进行调节，参数的监测可通过选择复选框711使能，可对用于触发事件的阈值713进行定义，可通过复选框712实现触发。另外，数据字段722可显示生成的文件自动保存路径以便自动保存与特定火器传感器系统相关的火器传感器系统文件。用户可在数据字段721种输入基本文件路径实现自动保存，软件可通过将时间戳和“.csv”文件扩展名(指示逗点分隔值文件类型)附加到基本文件路径而自动生成文件名。

这里所述的装置和方法的一样本如下。

一种火器传感器系统，其包括：

传感器组，其包括用于测量枪栓相对于枪栓起始位置所在位置的传感器；

通信系统，其用于将来自传感器的数据连通至计算设备；

数据存储装置，其包括具有存储与其上的可执行应用程序的计算机可读介质，其中，当在计算设备上执行应用程序时，应用程序经由通信系统从传感器组接收数据并将从传感器组接收的数据呈现在用户界面中。

Claims (19)

1.一种火器传感器系统，包括：

一个或多个传感器组，各个所述传感器组配置用于连接至火器，其中，所述一个或多个传感器组中的一组包括用于测量枪栓相对于所述枪栓起始位置所在位置的传感器和用于无线传输所述传感器数据的无线传输组件；以及

数据存储设备，其包括其上存储有可执行应用程序的计算机可读介质，其中，当在计算设备上执行所述应用程序时，所述应用程序经由无线通信系统从所述一个或多个传感器组接收数据并将从所述一个或多个传感器组接收的数据呈现在显示器上显示的用户界面中。

2.根据权利要求1所述的火器传感器系统，其中，用于测量所述枪栓相对于所述枪栓起始位置所在位置的传感器包括与所述火器上的枪栓复位弹簧联接的弹力传感器。

3.根据权利要求2所述的火器传感器系统，其中，所述弹力传感器感测由所述枪栓复位弹簧施加的力。

4.根据权利要求2所述的火器传感器系统，其中，所述弹力传感器感测所述枪栓复位弹簧的位移。

5.根据权利要求1所述的火器传感器系统，其中，所述传感器组进一步包括加速计。

6.根据权利要求1所述的火器传感器系统，其中，所述传感器组进一步包括温度传感器。

7.根据权利要求1所述的火器传感器系统，其中，所述应用程序进一步用于通过所述用户界面接收指令以将其传输回所述一个或多个传感器组。

8.根据权利要求1所述的火器传感器系统，其中，所述传感器组嵌在所述火器的枪托中。

9.一种用于评价火器使用参数的方法，所述方法包括以下步骤：

提供包括其上连接传感器组的火器，所述传感器组包括控制器电路和无线电发射机；

提供适应于从所述无线电发射机接收无线电传输的主机；

使用所述传感器组中的至少一个传感器监测火器使用参数，所述使用参数包括枪栓相对于枪栓起始位置的所在位置；

采集来自所述至少一个传感器的数据；以及

将所述传感器数据无线传输至所述主机。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：处理所述传感器数据且如果所述传感器数据超出阈值就发起事件的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述传感器组进一步包括存储装置，所述事件包括读取所述传感器并将所述传感器读数存储在所述存储装置上的步骤。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述事件包括将所述传感器数据传输至所述主机。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述传感器组进一步包括存储装置，采集来自所述至少一个传感器的数据包括将所述数据存储在所述存储装置上。

14.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括将所述数据存储在所述主机上的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述主机包括第一图形用户界面，所述方法进一步包括将存储的数据显示在所述第一图形用户界面上的步骤。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，传输所述传感器数据的步骤包括以预定时间间隔传输所述数据。

17.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法进一步包括将火器使用参数阈值从所述主机传输至所述火器传感器组的步骤。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述主机包括第二图形用户界面，所述方法进一步包括在所述第二图形用户界面内定义所述火器使用参数阈值的步骤。

19.根据权利要求9所述的方法，其中，将所述传感器数据无线传输至所述主机的步骤包括将所述传感器数据传递至所述火器上的其它仪器或系统的步骤以及作为响应，所述其它仪器或系统与所述主机进行通信的步骤。

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