CN109791035B - 目标物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种目标物(100,100',100"),包括至少一个描绘人体的至少一部分的假人(101)。根据本发明,描绘人体的至少一部分的假人(101)包括多个传感器(105,106,120,121,122,123),所述多个传感器与传感器数据评估装置(140)通信以记录传感器(105,106,120,121,122,123)的数据,所述传感器数据评估装置(140)通过来自所述多个传感器(105,106,120,121,122,123)的传感器数据的最大压力(Pmax1,Pmax2,Pmax3)的时间点(t1,t2,t3)的数学相关性来确定射入点(7)且优选确定穿透假人(101)的射弹(200)的轨迹。

Description

目标物
技术领域
本发明涉及目标物,其包括至少一个描绘了至少一部分人体的假人。
背景技术
为了训练警察、联邦国防军和特种部队的狙击手,众所周知的是他们采用人体轮廓形式的目标物。这些通常由金属或纸板制成,并在轨道上移动或连接到电线穿过模拟犯罪现场的简单场景。在此过程中,重要的是狙击手不允许被模拟情况下的大量印象分散注意力并在很短的时间内锁定并击中目标物。另外,描绘了人的轮廓被用于训练如何击中模拟目标人物的轮廓,因为在真实情况下,狙击手的任务可以在几分之一秒内改变。如果情况最初只是要求阻止犯罪者,以致他不能造成进一步的损害或人身伤害,可能需要在几分之一秒内突然发射所谓的“最后一击以挽救生命”。当且仅当在没有其它手段可用的情况下,这种“在紧急救援时由警察致命地使用枪支”将用于避免针对第三方的威胁。为了阻止犯罪者,对目标射击进行了测试,这些射击优选是在不杀死她的情况下定位目标人物,或在不对她造成永久和严重的人身伤害的情况下定位目标人物。在这种情况下需要狙击手审视整体情况,同时锁定目标人并在停止射击的人与如果适用的话最后一击以在几分之一秒内挽救生命之间采取伦理上来说困难的决定。为了练习实践这种情况,在射击范围内行进穿过模拟场景的金属目标物或纸板目标物是不够的。金属目标物或纸板目标物是可预测的,并且除了突然折叠或移动之外几乎不会产生其它效果。
为了更真实地为模拟创建模拟战斗或犯罪情况,已知操纵安装在装甲小型车辆上的假人穿过场景。小型车辆可以由指导员远程控制,甚至自主系统也是已知的,它们独立地移动穿过模拟战斗场景。对于远处的狙击手来说,自动移动的假人具有更逼真的效果,除了身体应变和精确的照准与瞄准之外,这也有助于训练情绪压力。
国际PCT专利申请WO2011/035363A1公开了一种训练武装人员的系统,其中假人安装在小型车辆上,它们是由中央控制单元远程控制的模拟战斗情况的参与者。如果它们被击中或未被击中,可以在合适的传感器系统中记录这些假人。
在美国申请2014/0356817A1中,根据上述WO2011/035363A1的系统将被增强,使得在穿过模拟战斗场景的小型车辆上移动的假人可以对由中央服务器远程控制的战斗事件做出反应。这样就可以由中央服务器控制假人来影响假人的动作,影响战斗。
上述假人的缺点在于,如果由假人模拟的目标人物必须停止或甚至必须被杀死,则它们不太适合于最初提到的训练情况,即在几分之一秒内作出决定。特别是以下情况无法被模拟,即当由假人模拟的目标人物被击中并由此改变了她的行为时因此反应特别激进或恐慌加剧。无法模拟被击中受伤的人可能造成比击中之前可能发生的更大的损伤或人身伤害。对于所有相关方(包括狙击手)而言,这种高度动态且情绪激动的情况很难通过仅在周围操纵假人来训练。还有人质情况,其中由假人模拟的目标人物用人质保护自己,这很难被模拟。另一种情况很难训练:假人模拟的目标人物因某种原因掉落武器。一旦在现实生活中目标人物没有武装,例如所谓的“拯救生命的最后一击”就既不符合道德标准,也不合法。因此,短时间和可能意外的武器掉落可以非常突然地改变整个战斗情况。
发明内容
因此,本发明的作用是提供允许直接得出关于击中质量的目标物。
因此,基于本发明的任务解决:描绘人体的至少一部分的假人包括多个传感器,所述多个传感器与传感器数据评估装置通信以记录传感器的数据,传感器数据评估装置通过(来自)所述多个传感器的传感器数据的最大压力时间点的数学相关性确定射入点并且优选地确定穿透虚拟物的射弹轨迹。在权利要求1的从属权利要求中规定了其它有利的配置。
因此,根据本发明,计划对射入点或射弹击中进行分类。因此,传感器应该可用于确定击中质量。射入点和可能的轨迹被计入击中质量。从历史领域的经验来看,被击中的人受到的是哪种伤害仍然能采取哪种动作是已知的。因此众所周知,例如在身体区域中没有刺穿肺部或心脏的击中允许受伤的人(取决于她的体格)进一步瞄准射击。向肺部射击不会直接导致死亡,但仍然严重限制被击中的人的行为能力。对心脏的射击几乎立即导致无意识。在非常特殊的情况下,例如当目标人物持有死者的开关以在她自己死亡的情况下通过释放死者的开关来仍旧引爆爆炸装置时,有必要通过击中小脑来杀死处于狭窄位置的目标人物。这样的击中将允许目标人物周围的潜在受害者在死者的开关要触发之前通过射击来自救。
因此,假人的传感器允许对击中进行评估,并且通过使用模型允许总结目标人物在具体击中之后仍然可以执行哪些活动。
根据本发明,传感器应测量假人内的压力脉冲并在微秒时间范围内以高分辨率确定压力脉冲的最大值,或者根据信号的状况,它们应该确定压力脉冲的第一个最大值的时间点。从传感器的已知三维位置和所确定的时间可以确定假人上的射入点,并且利用足够数量的传感器甚至可以确定射弹的轨迹。
在其生命周期期间,假人将被多个射弹击中并穿透。取决于个别的命中,传感器也可以被击中。为了避免例如击中传感器的电馈线而使假人失灵,仅在本发明的优选实施例中,多个传感器甚至与传感器数据评估装置无线通信,例如通过有源或无源RFID收发器,或通过通用近场通信与传感器数据评估装置进行通信,例如通过红外通信或通过无线电通信。对于红外通信或无线电通信或通过有源收发器进行通信,单个传感器具有其自己的电池,其形式为扁平纽扣电池。如果传感器和收发器的组合包括压电元件,则对于使用有源收发器的非常特殊的情况就足够了。用带有1kJ与50kJ之间的动能的射弹射入假人中,通过以穿过假人的压力波的形式撞击假人将大量能量传递到假人上。该压力波可以被压电元件用作短能量脉冲,以对含有恰好足够能量的电容器充电,以在压力脉冲的最大值处发出其自己的识别码。之后,由假人中的接收器接收所发送的识别码,并确定准确的时间。以这种方式,接收器在非常短的时间内以每个记录的时间点收集多个RFID标识符,由此成对的单个RFID标识符与单个时间点适合于命中的表征。
为了在包括击中传感器的训练任务之后尽可能快地使假人再次操作,传感器放入假人的外皮中。因此,传感器应尽可能少地向射弹露出其表面。为此,在本发明的另一优选实施例中,传感器基本上设计成扁平状或盘状,并且相对于描绘人体的至少一部分的假人的体轴径向对齐,这意味着所述传感器以小的轮廓放入假人的外皮的壁中,由此彼此相同的传感器通过颜色和形状预先配置以便于更换,因此预先配置的传感器仅适用于针对预先配置的传感器预先确定的假人的点。所以传感器放在槽中,只向外显示最小的轮廓。如果在假人表面的小区域内仅存在三个传感器,其中不同的传感器位于几乎相同的水平,则原则上足以进行射入点和轨迹的三维确定。根据三个传感器的数据,可以在局部水平内精确确定射入点。如果使用四个传感器,则还可以根据传感器的位置推断出射弹的近似轨迹。对于传感器的放置,如果每个放置位置具有预定形式的插槽并且优选地用颜色标记,则是有帮助的。为了快速调换可能被击中的传感器,交换例如类型a、类型b、类型c或类型d的传感器就足够了,这些传感器由它们的RFID区分。在用于评估传感器数据的装置中,相应地存有RFID识别码,由此可以通过代码识别的每种RFID类型的三维位置被存于装置中。
然而,射入点和轨迹的确定质量与一些不可逾越的障碍物相关联,这些障碍物具有人体躯干形状的复杂几何图形。最初,三维压力波的扩散遵循假人的形状。在传感器彼此远离并且例如布置在假人的头部和腹部的情况下,仅确定准确的射入点和轨迹以假设压力波的线性运行时间是不够的。压力波在假人内反复反射,因此形成不同阶次的压力波回波(每次反射上升一个数量级),从而难以从压力波最大值和回波中过滤对评估有重要意义的压力最大值。因此,将传感器布置成彼此靠近定位的组是明智的,使得初始压力波在压力波的回波之前到达一组的所有传感器。为了避免回声的问题,如果假人用凝胶填充,则证明是有利的。优选具有糊状润滑脂的稠度或未溶解的软皂的稠度的凝胶带来几个好处。首先,假人从射弹吸收的动能相对较高。在传感器仅通过压电元件供应能量的情况下,凝胶填充导致高能量传递。高能量传递还导致对击中的可靠检测,以将例如射弹击中这种方式与用另一个假人或障碍物猛烈碰撞假人相区分。此外,具有所述稠度的凝胶起到高度阻尼作用并且有助于掩盖横向波抵抗纵波。由于横向波在三维中心内具有与纵向波不同的传播速度,因此压力波的分散发生在未衰减的介质中,例如没有凝胶填充的空气,这使信号评估复杂化。对于像是雷暴期间的闪电,分散引发了连续几个压力最大值的信号,其作为压力最大值重复到达检测器,类似于大气雷。而且,回声被凝胶抑制,并且可以更好地确定第一个压力波的压力最大值。最后,凝胶填充导致假人的密度与实际人类的密度相似。因此,在所观测的事件期间,动能传递到假人的机械效应看起来更真实。此外,击中的射弹声音与真实击中类似。最后,凝胶在击中后有闭合其自身的倾向。这样,假人可以被击中几次而不会失效。凝胶可由油脂、用适当的溶剂进一步软化的软蜡、软皂组成,但也可以由丙烯酸凝胶或明胶组成。最后,在水中熔接的弱交联有机聚合物也可以作为凝胶填充。
假人的外皮的状态对传感器的测量结果和用于评估属于它的传感器数据的装置有影响。此外,假人外皮的状态对假人的生命周期的持续时间有影响。如果假人在被击中后再次完全闭合,那将是理想的。通过使外皮由聚氨酯泡沫构成可以接近这个目标,聚氨酯泡沫在表面被压实成皮革或橡胶状稠度,并显示软橡胶与硬橡胶之间的硬度。在本发明的优选实施例中还提供了假人本身由聚氨酯泡沫构成,该聚氨酯泡沫在外表面处被压实,使得表面具有橡胶到皮革的质感,由此放置传感器的位置是在假人的外表面上的钮孔状槽,该槽的内部形状对应于预先配置的传感器的外形,其中钮孔状槽优选地具有颜色标记。聚合物泡沫被射弹穿透,覆盖泡沫的皮革到橡胶状外皮似乎在射弹进入后自行关闭。然而实际上,聚氨酯泡沫在射入位置处被切断,但是皮革到橡胶状皮肤下面的泡沫将再次被弹性泡沫机械地封闭。
为了训练由假人扮演的目标人物丢下她的武器的这种特殊情况,无论出于什么原因,在本发明的优选实施例中,描绘人体的至少一部分的假人的手臂包括用于大致在安装到手臂的手的区域中安装例如为虚拟武器的物体的固定装置,用于安装物体的固定装置可以通过远程触发来丢弃之前拾取的物体,由此用于安装物体的固定装置可被远程控制。因此,假人的手臂可在手中持有武器或者可在手臂的弯曲处携带武器。在与假人战斗期间,可以通过受控程序或通过训练领导者的命令的远程触发来使假人随机丢下武器。这种情况也在现实中发生。即使由假人扮演的目标人物没有对外表示它投降或放弃,它仍继续行动。有可能的是,丢掉的武器只是意外掉落。然而,在这一刻,一次旨在杀人的射击在法律上和道德上都不再合理。训练狙击手识别这种情况并且这样做以瞄准和观察总体情况是这种假人练习的主题。
在本发明的优选实施例中,假人应该不仅能够持有或丢下假武器。除此之外,在本发明的实施例中,描绘人体的至少一部分的假人的臂是可移动的马达驱动的,由此可以远程控制驱动器。由于举起的臂,可以模拟假人瞄准狙击手。为了避免通过用射弹射击假人而损伤臂的驱动器,可以由杆传动机构来驱动臂或由从成型为躯干的假人下方拉动的绳索来驱动臂。
除了模拟丢掉武器或模拟用于瞄准和/或射击的举起手臂之外,用本发明的另一个实施例可以模拟狙击手面临的另一个困难情况,也就是说当由假人扮演的目标人物滥用人质作为人盾时。在最简单的情况下以轮廓目标物的形式描绘人体的至少一部分的附加第二假人在第一假人后面或前面与第一假人相关联地定位在可移动目标物上,该可移动目标物例如是由杠杆或剪刀齿轮驱动的可移动马达,使得第一假人和第二假人可以重叠或彼此偏移地定位,从而可以远程控制驱动器。
如果假人也应该是移动的,则假人的驱动器具有特殊的重要性。假人可以安装在装甲小型车辆上、可以在两个自主运行的机器人腿上移动,或者设置在布置于一个轴的两个轮子(单轴车辆)上,由此电子矫直装置使假人始终保持平衡。因此,仅在本发明的优选实施例中,用于自由运动跨越地形的装置是三轮或四轮的装甲小型车辆、将两个轮平行布置于带有矫直装置的一个轴上的装甲车辆(单轴车辆),或类似于两条人腿的装置,其中具有两条腿的装置执行人形运动以进行运动。不同的驱动器具有不同的优点和缺点。利用在三个或四个轮子上行驶的装甲小型车辆是有利的,它可以持有高负载的电池并且需要相对较少的能量来运动。然而,这样的假人不是很容易操作,并且不能轻易地越过小障碍物。在封闭的建筑物中,这种小型车辆不够灵活。自动机器人腿非常适合全地形,并且控制器是已经存在的,能够使这样的机器人腿移动得几乎与真人一样快并且移动得几乎很稳定。然而,在本申请之日,该技术仍然非常昂贵且易受攻击且难以为其装甲,因此击中假人腿部的弹跳或不必要的撞击可能破坏假人。最后,单轴车辆可以作为驱动器,它非常灵活的并且需要很小的空间。这种驱动器的缺点在于当转动时,假人来回摆动,这导致假人的不自然的运动模式。
在根据本发明的假人作为可移动目标物的优选实施例中,提供了存在于目标物内的控制单元,该控制单元控制穿过地形的自由运动和/或假人的臂和/或用于安装物体的固定装置,其中控制单元处理预设的运动模式库,其外在地符合战斗情况期间典型情绪的肢体语言,例如保持未被识别、恐慌、攻击或逃跑的静止姿势,其中控制单元通过中央命令装置(客户端-服务器)无线地连接或直接(点对点)无线地连接到附加可移动目标物,由此在被射弹以预定参数击中的情况下,例如计算的致死射击、计算的威力射击、计算的延迟射击致死,中央控制单元将其自身计算的结果传递给结构上相同或相似的附加可移动目标物,基于此附加可移动目标物显示改变的运动模式。
在结构上相同或在结构上相似的不同可移动目标物的这种相互作用使进行训练成为可能,表面上看起来很安静的情况是非常快速且动态可变的。因此,可以训练,例如,在一组假人中发生枪击恐慌的情况。被狙击手瞄准的之前表现平静的假人突然移动、失去武器、其它人举起他们的武器并改变他们的运动方向。在这种情况下,由假人扮演的目标人物从人质后面偷看,代表了可以与实际情况相提并论的受训人员的严格训练情况。
附图说明
通过以下附图来解释本发明。附图示出了:
图1是根据现有技术的可移动目标物,
图2是根据现有技术的另一个可移动目标物,
图3是根据本发明的第一个实施例中的可移动目标物,
图4是根据本发明的可移动目标物的躯干,其中示出了各个传感器的布置,
图4a是用于图4中躯干的预定部位的具有不同形状的传感器,
图5示出了穿过躯干的矢状截面,
图6是由矢状面截取的躯干,其中躯干折叠成躯干半体,
图6a描绘了射入躯干的一个点,其显示在其中一个躯干半体上,
图6b示出了连接到躯干的不同传感器的压力脉冲信号,
图6c是从传感器数据计算射入点的计算图,
图7示出了装甲小型车辆上的可移动目标物,
图8示出了自主行走机器人腿上的可移动目标物,
图9示出了具有电子矫直装置的单轴车辆上的可移动目标物,
图10示出了可移动目标物,其中第二个假人显示为人质,
图11示出了可移动目标物,其中第二个假人显示为人质,目标人物显示为在人质后面偷看的假人,
图12示出了可移动目标物,其中第二个假人显示为人质,目标人物显示为持有武器的假人,
图13示出了可移动目标物,其中第二个假人显示为人质,目标人物显示为已放下武器的假人。
具体实施方式
在图1中示出了根据现有技术的可移动目标物10,其是具有人形轮廓的从左到右移动的金属目标物或纸板目标物,并且可以从后面折叠或者可以倒在后面。对于需要在动态/高度动态情况下进行训练的狙击手来说,这种可移动目标物是可预测的、无聊的,并且只能通过折叠起来和向后倒下才能提供出乎预料的效果。
在图2中示出了根据现有技术的可移动目标物11,其以三维躯干12安装在装甲小型车辆上。装甲小型车辆13是可远程控制的并且由中央计算机控制,该中央计算机还可以用适当程序对外部事件进行动态调节,来控制复杂的运动模式。躯干12具有这里未示出的传感器,如果击中或未击中的话,它可以定性地检测击中。这种击中不能被实时或接近实时地分析。
图3最终示出了根据本发明的可移动目标物100的第一设计变型,其构造为头部108在上地安装在装甲小型车辆113上的躯干102。作为一个特殊的特征,安装的躯干102具有手持虚拟武器104的可移动右臂103。通过程控抬升持有武器的手,该可移动目标物可以模拟目标人物的攻击,狙击手必须对其进行充分反应。在根据本发明的可移动目标物的进一步设计变型中,设置臂103可以迅速抬起以模拟投降的目标人物。除了臂103之外,在面部区域中有传感器105并且在躯干102的胸部区域中有传感器106,这些传感器被概括描绘为网格107,以澄清它们之间的几何交联。借助于主要检测压力波的压力脉冲的传感器105和106来确定射入点以及在何时射弹轨迹击中可移动目标物100。传感器105、106的数量可以是3到4个,但也可以是10个或20个或更多,这取决于射入点和轨迹的分析要求精度。安装的传感器105、106越多,假人101由于可能被射弹击中而生命周期越短。
在图4中示出了由躯干102和头部108组成的假人101内的传感器的示例性位置,其中可以插入通过其形状和配色方案个性化的传感器120、121、122和123。设定的是具有预定标识号的预定类型的传感器只能插入到正对应的槽130中,如细节放大图A所示。因此,传感器120、121、122和123可以是电池供电的传感器,其被设计为有源收发器。传感器120、121、122和123还可以配备有用于红外通信的装置140,并且通过红外脉冲与传感器数据分析装置140通信。最后,传感器还可以包括用于通过无线电波与数据分析装置140进行无线电通信的设备,由此蓝牙技术
Figure BDA0002005223270000081
装置对于协议来说是可行的。在本发明的优选实施例中,可以设定传感器120、121、122和123包括压电元件135,其吸收由射弹200射入假人101产生的压力波的动能。压电晶体将压力脉冲转换成短电压脉冲,该脉冲足以对传感器120、121、122和123的电子器件内的电容器充电。然后,电容器内存储的电能将在很短的时段内足以供传感器120、121、122和123在测量压力脉冲时发送其识别号。然后,数据分析装置140将接收该识别号,并且具有比1μs更高分辨率的精确时间连同已在内部分配了三维位置的识别号一起将被临时存储在数据分析装置140中。传感器的放置(应该是至少四个传感器)方式应该是人体的优选目标区域布满属于一起的一堆传感器。在通过压力波反射的回波再次到达相应的传感器之前,属于一起的这堆传感器具有各自检测零级压力波(在相界面处没有反射)的能力。
为了优选地在枪战中遭到攻击时不发生传感器的损坏,传感器120、121、122和123被制造为扁平盘并径向插入躯干102和头部108中。由于径向布置,制造为扁平盘的传感器在普通枪战攻击的情况下很少被击中。只有在掠射的情况下,传感器才能被射弹击中。在这种情况下,传感器必须由具有相同标识号或具有已知新标识号的新传感器替换。
在图4a中示出了不同形状的传感器120、121、122和123,其形状类似于插入游戏的组件。多样化的设计有助于在训练情况下可能经受时间压力和情绪压力的人员不会混淆传感器。利用颜色编码甚至可以进一步有助于给预制传感器分配预定识别号。
在图5中示出了通过由躯干102和头部108组成的假人101的矢状截面150。当这假人的两个半体150a和150b展开时,沿该截面平面截取的假人101呈现图6中所示的图片。躯干102以及头部108具有大约3厘米到约10厘米的侧强度。例如,躯干102和头部108的侧面160由聚氨酯泡沫或泡沫乙烯基天然橡胶制成,其由于在注造期间的热处理而在相界面处形成橡胶状至革质稠度。因此,假人101的相界面具有大约0.3mm至1.5mm的侧强度。在两个相界面之间,聚氨酯泡沫或乙烯基天然橡胶(这里作为示例性的弹性泡沫)通过适当的软化剂显露为相当坚韧且有弹性的泡沫材料。因为许多优点,特殊形式的假人101填充有凝胶170,该凝胶170具有糊状润滑脂的稠度或未溶解的软皂的稠度。因此,凝胶实际上也可以由在水中熔接的丙烯酸酯凝胶的工业矿物油脂(实际上是软皂)或在适当时在水或溶剂中熔接的弱交联有机聚合物组成。当用溶剂、矿物油脂或油软化时,软蜡也是合适的。凝胶填充导致假体101从射弹吸收更高的能量,允许通过传感器更精确地检测压力波、允许掩蔽横向波和纵向波,导致压力波的更强的衰减且还可以得到假人101在被射弹击中时的更真实的运动图像。最后,击中的声音变得更加逼真。在细节放大图A中示出了传感器120如何放入由躯干102和头部108组装的假人101的侧面内的槽中。由此,传感器120已被吸纳到假人101的坚韧且有弹性的泡沫材料中。
在图6a中显示了射弹200击中假人101。在细节放大图B中示出了射弹200如何刺穿由例如聚氨酯泡沫构成的假人101的侧面160,并且这样做也刺穿了凝胶填充物,其在击中时刻形成了通道201。然而,该通道在击中之后短时间内再次闭合。在凝胶170内,压力波210在射弹200穿孔处扩散,压力波沿箭头方向扩散为圆形(箭头的方向指示相对于射弹轨迹的两个径向方向)。围绕射弹200的轨迹移动的压力波210围绕轨迹形成锥形,该轨迹可能由射弹的弹道学确定并且可能弯曲且在不同时间击中不同的传感器120、121、122、123。在检测到压力脉冲的时刻,传感器120将信号发送到数据分析装置140。从在具有已知设置和因此已知位置的不同传感器120、121、122、123处检测到压力波210的不同时间点,可以通过数据分析装置140内的三角测量来确定射入点。
为了检测射弹在假人101上的射入点,在图6b中示出了三个传感器S1、S2和S3的压力P(Pa)和时间t(μs)的压力脉冲图,其全部在略微不同时间点t1、t2和t3记录非常相似的压力脉冲信号Pmax1,Pmax2和Pmax3。各略微不同的时间点t1、t2和t3可以追溯到通过凝胶扩散的压力波的不同行进时间。在这一点上必须指出,检测也适用于充气假人101和由全泡沫材料制成的假人101。重要的是,保持在密度方面有大的差异的相界面的数量低。完全均质的材料是理想的或阻尼性能差异很大的材料边界的存在是理想的。
为了计算图6c中的射入点
Figure BDA0002005223270000101
作为坐标(xT,yT,zT)的向量,求解以下方程式:
Figure BDA0002005223270000102
其中
Figure BDA0002005223270000103
代表传感器1的固定位置,
Figure BDA0002005223270000104
代表传感器2的固定位置,
Figure BDA0002005223270000105
代表传感器3的固定位置,
Figure BDA0002005223270000106
代表凝胶中或假人填充物中的矢量形式的声速,
Δt1代表射入点的时间点t0与压力波到达传感器1处的时间点t1之间的时间差t1-t0
Δt2代表射入点的时间点t0与压力波到达传感器2处的时间点t2之间的时间差t2-t0
Δt3代表射入点的时间点t0与压力波到达传感器3处的时间点t3之间的时间差t3-t0
由此,t0进而射入点的准确时间最初是未知的,因此
Figure BDA0002005223270000111
中单位矢量的方向最初也是未知的。
为t0求解方程式(1)得到:
Figure BDA0002005223270000112
通过将未知的t0替换为项(2)并求解方程式1可以找到射入点
Figure BDA0002005223270000113
因为只有一个位置
Figure BDA0002005223270000114
满足方程式(1)。当求解方程式(1)时,必须针对方程式内的每个入射改变单位矢量
Figure BDA0002005223270000115
的相应方向分量。这个仍然简单的过程适合于检测与传感器S1、S2和S3相邻的假人的平坦位置上的垂直打击。在倾斜射入点的情况下,必须考虑到射弹周围的压力波锥随着轨迹的方向而变化。为了正确计算倾斜射入点的位置,需要其它传感器的传感器数据。在这种情况下,在评估期间,必须观察压力波锥的几何形状和校准,这取决于相同位置处的射入点的角度可以导致压力波影响各传感器的不同时间顺序。如果存在多个传感器数据,则可以在假人内的射弹的线性膨胀的假设下计算射入点的位置和轨迹。根据计算模型的复杂性,甚至可以像对海底结构测量的回声测深仪信号的评估一样,确定当射弹在撞击或弹跳过程中行进时射弹射入点的精确数据、射弹轨迹的方向以及相应的成本甚至是射弹的校准。
在图7中,由躯干102连同头部108组成的假人101被安装在作为可移动目标物100的装甲小型车辆300上,其中假人包括持有虚拟武器104的可移动右臂103。这种形式的可移动目标非常适合于平坦的地形,并且具有可以在可移动目标物的板上携带高容量电池的优点。为了评估传感器数据,传感器数据分析装置301位于板上。
在图8中,由躯干102和头部108组成的假人101在自主运行的机器人腿400上显示为可移动目标物100',由此假人包括持有虚拟武器104的可移动右臂103。这种可移动目标物的优点是极好的机动性和越野能力。然而,使用这种技术的缺点是这种机器人腿400的相当高的脆弱性,其在战斗演练的演习期间很容易被损坏。尽管可以进行装甲,但它会降低机器人腿的灵活性。
最后,在图9中,假人101的示例在单轴车辆500上显示为可移动目标物100",由此假人包括持有虚拟武器104的可移动右臂103。单轴车辆500具有未更详细描述的矫直装置,并且这使得由躯干102和头部108组成的假人101始终保持平衡。这种车辆在该申请的申请日是容易获得的,并且这些单轴车辆500具有非常高的机动性,这使得单轴车辆也可用于城市战争场所。然而,缺点是在单轴车辆500突然改变方向的情况下假人101的不自然的摇摆运动。
图10、图11、图12和图13顺序示出了典型的人质情况,其中由假人101扮演的目标人物600滥用由人质假人700扮演的人质作为人盾。在图10中,训练中的狙击手根本看不见由假人101扮演的目标人物600。构造为目标盘或三维壳体的人质假人700可以被马达驱动移动,并且它可以例如在由躯干102和头部108组成的假人101前面来回旋转,躯干102和头部108由程序远程触发或控制。因此,如图11中所示,由假人101扮演的目标人物600可能仅部分可见。如图12所示,只有当枢转离开时,对于训练中的狙击手而言,由假人101扮演的目标人物600所持瞄准的虚拟武器601变得可辨别。根据进一步的情况,这种情况将使对假人101扮演的目标人物600的瞄准射击变得合理且可能是必要的。然而,当假人101扮演的目标人物600突然丢掉虚拟武器601时,图示12中的这种情况在几分之一秒内改变。在以悬挂在升降索602上的虚拟武器601的形式示出在图示中。
附图标记列表
10 目标物 135 压电元件
11 目标物 140 传感器数据评估装置
12 躯干 150 矢量截面水平
13 车辆 150a 假人半体
100 目标物 150b 假人半体
100' 目标物 160 侧面
100" 目标物 170 凝胶
101 假人 200 射弹
102 躯干 201 通道
103 臂 210 压力波
104 虚拟武器 300 小型车辆
105 传感器 301 传感器数据评估装置
106 传感器 400 机器人腿
107 网格 500 单轴车辆
108 头部 600 目标人物
113 车辆 601 虚拟武器
120 传感器 700 假人人质
121 传感器 A 细节放大
122 传感器 B 细节放大
123 传感器
130 槽

Claims (15)

1.一种目标物(100,100',100"),包括:
﹣至少一个假人(101),其描绘人体的至少一部分,
其特征在于,描绘人体的至少一部分的所述假人(101)包括多个传感器(105,106,120,121,122,123),所述多个传感器与传感器数据评估装置(140)通信以记录传感器(105,106,120,121,122,123)的数据,所述传感器数据评估装置(140)通过来自所述多个传感器(105,106,120,121,122,123)的传感器数据的最大压力(Pmax1,Pmax2,Pmax3)的时间点(t1,t2,t3)的数学相关性来确定射入点
Figure FDA0002303773870000011
且确定穿透假人(101)的射弹(200)的轨迹。
2.根据权利要求1所述的目标物,其特征在于,所述多个传感器(105,106,120,121,122,123)与所述传感器数据评估装置(140)无线通信。
3.根据权利要求1或2所述的目标物,其特征在于,描绘人体的至少一部分的假人(101)的臂(103)包括固定装置,所述固定装置用于将物体大致安装在安装到臂(103)的手的区域中,由此用于安装物体的所述固定装置能通过远程触发来丢掉之前拾取的物体,由此能够远程控制用于安装物体的所述固定装置。
4.根据权利要求1或2所述的目标物,其特征在于,描绘人体的至少一部分的假人(101)的臂(103)是可移动马达驱动的,由此能够远程控制驱动器。
5.根据权利要求4所述的目标物,其特征在于,以轮廓目标物的形式描绘人体的至少一部分的附加第二假人(700)在第一假人(101)的后面或前面与所述第一假人(101)相关地定位在可移动目标物上,使得所述第一假人(101)和所述第二假人(700)能够重叠或彼此偏移定位,从而能远程控制所述驱动器。
6.根据权利要求1或2所述的目标物,其特征在于,传感器(105,106,120,121,122,123)基本上设计成扁平状或盘状,并且相对于描绘了人体的至少一部分的假人(101)的体轴径向对齐,所述传感器以小的轮廓放入假人(101)的外皮的壁(160)中,彼此相同的传感器(105,106,120,121,122,123)通过颜色和形状预先配置以便于更换,使得预先配置的传感器(105,106,120,121,122,123)仅适用于针对预先配置的传感器(105,106,120,121,122,123)预先确定的假人(101)的点。
7.根据权利要求1或2所述的目标物,其特征在于,包括用于自由运动跨越地形的装置(113,300,400,500),所述装置
﹣是三轮或四轮的装甲小型车辆(113,300),
﹣是两个轮平行布置于带有矫直装置的一个轴上的装甲车辆(500),或
﹣具有类似两条人腿的两条腿的装置(400),其中具有两条腿的所述装置(400)执行人形动作以进行运动。
8.根据权利要求3所述的目标物,其特征在于,存在于所述目标物内的控制单元控制
﹣跨越地形的自由运动,和/或
﹣所述假人的所述臂,和/或
﹣用于安装物体的所述固定装置,
由此所述控制单元处理预设的计算机指令运动模式,所述计算机指令运动模式符合在战斗情况期间典型情绪的肢体语言,由此所述控制单元通过中央指令装置无线连接至或直接无线连接至附加可移动目标物,由此在被射弹以预定参数击中的以下情况下:
﹣计算过的致死射击,
﹣计算过的威力射击,
﹣计算过的延迟致死射击,
所述中央控制单元将其自身计算的结果传递给结构上相同或相似的附加可移动目标物,所述附加可移动目标物据此显示改变的运动模式。
9.根据权利要求1或2所述的目标物,其特征在于,所述假人(101)本身由聚氨酯泡沫或乙烯基橡胶制成,所述聚氨酯泡沫或乙烯基橡胶在外表面处被压实,使得所述外表面具有橡胶状或革质的质感,从而传感器(105,106,120,121,122,123)的位置是在假人(101)的外表面内的按钮孔状槽(130),该槽的内部形状对应于预配置传感器(105,106,120,121,122,123)的外形。
10.根据权利要求1或2所述的目标物,其特征在于,所述假人(101)大致呈现出人体的密度。
11.根据权利要求2所述的目标物,其特征在于,所述无线通信通过以下来进行:
﹣通过有源或无源RFID收发器,
﹣或者通过通用近场通信与传感器数据评估装置进行通信,其中所述通信通过以下来进行:
﹣通过红外通信,
﹣或无线电通信。
12.根据权利要求3所述的目标物,其特征在于,所述物体是虚拟武器(104,601)。
13.根据权利要求5所述的目标物,其特征在于,所述可移动目标物是由杠杆或剪刀齿轮驱动的可移动马达。
14.根据权利要求8所述的目标物,其特征在于,所述肢体语言是保持未被识别、恐慌、攻击或逃走的静止姿势。
15.根据权利要求9所述的目标物,其特征在于,所述按钮孔状槽(130)呈现有颜色标记。
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