CN110174024B - 便携式武器的安全控制系统 - Google Patents

Abstract

一种便携式武器的安全控制系统，包括：微控制器；锁控驱动器；执行机构；与微控制器通信的生命体征探测传感器；其中，微控制器根据生命体征探测传感器对人体生命体征的检测，决定控制驱动器驱动执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程。本发明具有智能锁定及解锁的功能，能通过驱动器驱动执行机构控制便携式武器的锁定及解锁，操作简便，确保用枪安全；本发明保证武器在不正确使用时始终处于闭锁状态。在不按制度合法或合规使用便携式武器时(如不在指定时间、指定地点、指定人员、指定方向的情况下)可以保持闭锁状态或迅速将已解锁的武器锁闭。适用性强，本发明适用于所有便携式武器的锁定。

Description

便携式武器的安全控制系统

技术领域

本发明涉及便携式武器的安全控制系统，便携式武器包括但不仅限于十字弓，枪械(例如手枪、步枪、冲锋枪等)等，它用来确保在具体环境位置等情况下安全使用便携式武器。

背景技术

今天，枪支暴力已成为公共安全的最大问题之一，如何解决这一问题已成为公众关注的问题。在学校、教堂、超市、剧院，体育馆和其他公共场所，一旦人群中发生枪击事件，后果是可怕的。因此，长期以来人们需要一种用于便携式武器的安全控制系统，只有在安全的情况下才能解锁便携式武器的发射流程。

便携式武器，例如十字弓和枪械(例如手枪、步枪、冲锋枪等)，通常用于娱乐和/或体育目的，法律允许的自卫和/或被允许携带枪支的人员，如警察、军人等可持枪。然而，与此相关的安全问题一直是公众关注的问题。今天使用的许多便携式武器基本上都有相似的射击动作流程：从扣动扳机到击针击发子弹，或类似子弹物。这些便携式武器中有许多配备了基本的安全锁定装置；这些初级的安全锁定装置可由操作员手动解除，在基本的安全锁定装置被解除之后，并没有其他方法来确保便携式武器的使用安全。

为了确保便携式武器的使用安全，人们已经进行了多次尝试。例如，Lemelson的美国专利No.4488370公开了一种武器控制系统和方法，以防止非武器所有人或未经授权使用该武器的人意外操作或操作该系统。

Parker的美国专利No.6550175公开了一种用户友好的枪锁，该枪锁安装在枪械的扳机护圈上，它通过输入密码来解开枪锁。

Recce的美国专利No.6563940公开了一种防止未经授权用户使用枪械的保护装置和方法，该装置和方法可防止未经授权/不可识别的操作员使用存有授权操作员的压力/握力信息的枪械。

Kloepfer等人的美国专利No.9857133，其美国专利申请公开号为2018/0142977。Kloepfer公开了一种通过生物识别验证枪械使用者身份的系统和方法。该系统具有生物识别传感器，用于读取操作者的生物信息(例如指纹)以确定操作者是否被授权操作枪械。

在Lemelson，Parker，Recce，Kloepfer的专利中可以看到他们的尝试仅涉及武器/枪械是否由授权的操作员操作。

因此，为了提高便携式武器的使用安全，人们长期以来一直都认为需要研发一种辅助或二级安全控制系统，这种系统在发现不按制度合法使用时(如不在指定时间、指定地点、指定人员、指定方向的情况下)可以保持闭锁状态或迅速将已解锁的枪械锁闭。

发明内容

根据本发明的目的，它为便携式武器提供了一种安全控制系统，包括但不限于十字弓和枪械(如手枪、步枪、冲锋枪等)，它通过使用传感器，确保在具体环境、位置等情况下的使用安全。安全控制系统只有在使用安全的情况下才能解锁便携式武器的发射流程。

根据本发明的内容之一，本发明提供了一种便携式武器的安全控制系统，包括：微控制器，驱动器和执行机构，其中，微控制器控制执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程。

如上文所述的安全控制系统还包括一个与微控制器通信的生命体征探测模块，从而使微控制器基于对人的生命体征的检测来控制驱动器。其中生命体征探测模块包括：热释电红外传感器，透镜，圆柱形壳体构件，该壳体构件用于将热释电红外传感器装在其一端，且透镜设置在远离热释电红外传感器方向上的焦距位置。上述安全控制系统的透镜是菲涅耳透镜，菲涅耳透镜具有表面光滑的第一面和有图案的第二面，第二面与热释电红外传感器相对。

如上文所述的安全控制系统，进一步包括在菲涅耳透镜的第一面上的红外增透膜，红外增透膜降低了波长范围为8至12μm的红外线的反射和折射。

如上文所述的安全控制系统还进一步包括一个方向传感器，该方向传感器用于检测便携式武器的射击方向从而使微控制器通过比较便携式武器的射击方向与目标的方向来控制驱动器。方向传感器包括但不限于九轴传感器。所述九轴传感器包括加速度传感器，陀螺仪传感器和磁场传感器。

如上文所述的安全控制系统还包括生物特征识别模块，用于采集生物特征数据，并由微控制器进行认证，以控制驱动器解锁发射流程。生物识别模块至少包括指纹识别模块。

执行机构将发射流程锁定选在便携式武器的扳机、扳机连杆、击针、击锤、保险处，或按照上述流程进行组合锁定。

根据本发明的另一个内容，本发明提供了一种便携式武器的安全控制系统，包括：便携式武器安全控制器，包括：第一微控制器，驱动器和执行机构；以及包括微控制器Ⅱ的场端控制器，所述微控制器Ⅱ可与第一微控制器无线通信。微控制器Ⅱ使第一微控制器控制驱动器来驱动执行机构以锁定或解锁便携式武器的发射流程。便携式武器安全控制器包括与第一微控制器通信的信号发射模块，用于发送指示枪口方向的信号。场端控制器包括信号接收模块，该模块与微控制器Ⅱ通信，并指示目标的方向，该目标仅在信号发射模块预定角度范围内且朝向所述信号发射模块时，才会收到信号。该信号是红外激光信号，还可以是其他的信号，例如超声波、毫米波雷达信号等，信号接收模块置于目标附近。

根据本发明的另一个内容，本发明提供了一种便携式武器的安全控制系统，其包括便携式武器安全控制器，所述便携式武器安全控制器包括第一微控制器，驱动器和执行机构；以及包括微控制器Ⅱ的场端控制器，所述微控制器Ⅱ可与第一微控制器无线通信。微控制器Ⅱ使第一微控制器控制驱动器来驱动执行机构以锁定或解锁便携式武器的发射流程。场端控制器包括一个姿态识别系统。姿态识别系统选自双目摄像机姿态识别系统、肌电传感器姿态识别系统、结构光姿态识别系统、飞行时间姿态识别系统、超声波姿态识别系统、毫米波雷达姿态识别系统，以及人工智能图像姿态识别系统中的一种或多种。

根据本发明的另一个内容，本发明提供了一种便携式武器的安全控制系统，包括：便携式武器安全控制器，所述便携式武器安全控制器包括微控制器，一个驱动器和一个执行机构。微控制器与服务器通信，服务器使微控制器控制驱动器驱动执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程。便携式武器安全控制器还包括用于确定便携式武器位置的全球定位系统GPS模块，还可以是北斗定位模块或伽利略定位模块等。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明具有智能锁定及解锁的功能，能通过驱动器驱动执行机构控制便携式武器的锁定及解锁，操作简便，确保用枪安全；

(2)本发明保证武器在不正确使用时始终处于闭锁状态。在不按制度合法或合规使用便携式武器时(如不在指定时间、指定地点、指定人员、指定方向的情况下)可以保持闭锁状态或迅速将已解锁的武器锁闭。

(3)适用性强，本发明适用于所有便携式武器的锁定。

附图说明

图1.1是便携式武器的安全控制系统第一个优选实施例的功能框图；

图1.11是便携式武器的安全控制系统第一个优选实施例的流程图；

图1.11a是状态图，其等效于图1.11所示的流程图；

图1.12是生命体征探测模块的截面图；

图1.13是菲涅耳透镜的第二面的平面图；

图1.14是热释电红外传感器信号放大电路的功能框图；

图1.15a，1.15b和1.15c是三种不同情况下热释电红外传感器检测区域的示意图；

图1.2是便携式武器的安全控制系统第二个优选实施例的功能框图；

图1.21是便携式武器的安全控制系统第二个优选实施例的流程图；

图1.21a是状态图，其等效于图1.21所示的流程图；

图1.3是便携式武器的安全控制系统第三个优选实施例的功能框图；

图1.3a是圆柱形信号发射模块的截面图；

图1.3b是圆锥形信号发射模块的截面图；

图1.31a是便携式武器的安全控制系统第三个优选实施例的流程图；

图1.31b是场端控制器工作流程图；

图1.32a是状态图，其等效于图1.31a中所示的流程图；

图1.32b是状态图，其等效于图1.31b中所示的流程图；

图1.4是便携式武器的安全控制系统第四个优选实施例的功能框图；

图1.41是便携式武器的安全控制系统第四个优选实施例的流程图；

图1.41a是状态图，其等效于图1.41中所示的流程图；

图1.5是便携式武器的安全控制系统中场端控制器第五个优选实施例的功能框图；

图1.5a是便携式武器的安全控制系统中场端控制器的第一种变型图；

图1.5b是便携式武器的安全控制系统中场端控制器的第二种变型图；

图1.5c是肌电传感器和运动传感器的功能框图；

图1.5d是便携式武器的安全控制系统中场端控制器的第三种变型图；

图1.5e是便携式武器的安全控制系统中场端控制器的第四种变型图；

图1.5f是便携式武器的安全控制系统中场端控制器的第五种变型图；

图1.51是安全控制系统中微控制器的流程图；

图1.51a是状态图，其等效于图1.51中所示的流程图；

图1.52是场端控制器中的微控制器的流程图；

图1.6是便携式武器的安全控制系统第六个优选实施例的功能框图；

图1.61是安全控制系统微控制器的流程图；

图1.61a是状态图，其等效于图1.61中所示的流程图；

图1.7是便携式武器的安全控制系统第七个优选实施例的功能框图；

图1.81是本发明第七个优选实施例的另一种方案示意图；

图1.82是图1.81的功能框图；

图1.83是本发明第七个优选实施例的再一种方案的示意图；

图1.84是图1.83的功能框图；

图1.85是本发明第七个优选实施；

[1]图1.86是图1.85的功能框图。

图1.9是安全控制系统中微控制器的流程图；

图2.1是综合实施例1的安全控制系统的功能框图；

图2.11是综合实施例1的安全控制系统微控制器的流程图；

图2.12是综合实施例1的安全控制系统微控制器的另一个流程图；

图2.2是综合实施例2的安全控制系统的功能框图；

图2.21是综合实施例2的安全控制系统微控制器的流程图；

图2.22是综合实施例2的安全控制系统微控制器的另一个流程图；

图2.23是综合实施例2的有服务器配置的安全控制系统的功能框图；

图2.24是综合实施例2的用于检测拆卸或故意破坏的检测装置的结构示意图；

[2]图2.25是综合实施例2的安装在便携式武器上的检测装置的结构示意图；

图2.3是综合实施例3的安全控制系统的功能框图；

图2.31是综合实施例3的由RFID电子标签模块触发中断的流程图；

图2.32是综合实施例3的安全控制系统微控制器的流程图；

图2.33是综合实施例3的人脸识别解锁模块触发中断时微控制器的流程图；

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

参考图1.1，根据本发明的一个优选实施例，它提供了一种便携式武器的安全控制系统200a，该系统提高了便携式武器的操作者/用户的安全性，同时也提高了对周边环境的安全性。便携式武器，包括但不限于十字弓和枪械(如手枪、步枪、冲锋枪等)。安全控制系统可以防止不按制度合法使用便携式武器(如不在指定时间、指定地点、指定人员、指定方向等情况下使用)。安装在便携式武器上的安全控制系统200a包括控制系统100，含有微控制器Ⅰ、锁控驱动器2和执行机构3，该执行机构3可驱动一个锁定机构(未示出)，以终止便携式武器的发射流程。微控制器Ⅰ可包括微处理器以及存储器，例如RAM、ROM或其他类型的存储器以及其他外围设备。控制系统100可以靠电池P5运行，该电池包括转换器P4，该转换器可将输出电压V_BAT从电池P5转换为控制系统100的电源电压V_DD。电池充电器P6(无线或有线充电器)可用于给电池P5充电。所述安全控制系统200a可与一个或多个传感器连接，例如生命体征探测模块20，该模块用于在便携式武器指向的方向探测生命体征信号。

执行机构3可以是电磁铁、伺服电机、直流电机等，以执行阻止发射流程(或释放发射流程)的过程，例如设置在便携式武器的扳机、扳机连杆、击针、击锤、保险等部位阻止或释放其发射流程。由于执行机构3的运行要求，瞬时电流可能达到2安培左右。在这方面，电池P5可以是可再充电的锂电池。该转换器P4可以是一个升压转换器，例如Fitipower FP6717电流模式PWM Boost DC/DC转换器，用于将电池输出电压V_BAT转换为电路的电源电压V_DD。

电池充电器P6可以是无线电池充电器。例如：电池充电器(接收机)P6可含有具有接收线圈的模块T3168，该模块用于接收无线传输的电力并将其存储到电池P5中，发射机(未示出)可包括XKT-335和XKT-412，其传输线圈与用于发送电流的接收线圈(未示出)相匹配。

在实施例中，锁控驱动器2可以包括H桥MOS场效应晶体管的IC模块，例如TB6612FNG。

参考图1.12，在本发明的优选实施例中，生命体征探测模块20内有热释电红外传感器42。人体温度通常在37℃左右，在这个温度附近向外辐射出10μm波长的红外射线。热释电红外传感器42可以检测到这种辐射。首先用菲涅耳透镜43增强辐射，然后集中在红外感应源(红外感应源通常使用热释电元件)。该热释电红外传感器42被配置为在检测温度变化的同时接收人体红外辐射。

本实施例生命体征探测模块20解释如下：

生命体征探测模块20包括用于容纳热释电红外传感器42、透镜43、红外增透膜44的圆柱形构件41。圆柱形构件41的内半径略大于r。透镜43可以是菲涅尔透镜，热释电红外传感器42与菲涅耳透镜43之间的距离f等于菲涅耳透镜43的焦距。菲涅耳透镜的半径是r。红外增透膜44的厚度为h，半径也等于r。红外增透膜44涂在菲涅尔透镜43的光滑一侧。菲涅耳透镜43的图案面朝向热释电红外传感器42。所述圆柱形构件41的开口与所述红外增透膜44之间存在距离为d。角θ表示最大角入射光线(以红外线发射)，可被热释电红外传感器42检测到。圆柱形构件41的开口与武器指向的方向相同。红外增透膜44减少了被反射和折射的红外线损失，波长范围从8到12μm，这样可以提高热释电红外传感器42检测生命体征的敏感度和准确性。从图1.12可以知道，检测光的生命体征探测模块20探测范围呈锥形，其角度是由入射光的最大角θ决定。当人处于最大角θ的范围内时，生命体征信号将被生命体征探测模块20检测到。距离d可调整以改变这个最大角θ以限制/调整生命体征的探测范围，生命体征检测模块20的检测距离为7m至30m。

图1.13为菲涅尔透镜43的第二面的平面图，显示的是菲涅尔透镜43上包含图案的一面。菲涅尔透镜43增加了红外光的明暗条纹，使红外光的变化更容易被感知，从而提高了热释电红外传感器42的灵敏度。当有人在最大角θ的检测范围内时，热释电红外传感器42可以感应到。菲涅尔透镜43有花纹的一面上分布有多个同心圆环47与单圆环46。

为了进一步提高热释电红外传感器42检测到生命体征的灵敏度，热释电红外传感器42还包括信号放大电路120，如图1.14所示。信号放大电路120包括热释电红外传感器(或被动红外传感器)PIR1、PIR2和使用运算放大器A1，A2，A3，A4和A5构成的差分放大电路和电压比较整形电路，该电路放大由热释电红外传感器PIR1，PIR2检测到的生命体征信号。在本发明的优选实施例中，一个或多个同心圆环47和一个或多个单圆环46对应于每个热释电红外传感器PIR1和PIR2。信号放大电路120有较低的直流偏置，低漂移，低噪声，高开环增益，大共模抑制比和高输入阻抗。因此，可以将共模噪声尽可能地滤除，使得热释电红外传感器PIR1和/或PIR2将得到的较弱的原始信号适当且充分的放大，如图1.14所示。当人出现在生命体征探测模块20前时，信号经热释电红外传感器PIR1和PIR2放大，放大电路120快速准确输出Vout信号，指示出“人是否在检测范围内”。信号放大电路120包括各种其他元件，C1、R1～R7、Rd、RP1、RP2、VD1、VD2，其中C1为电容，R1～R7、Rd为电阻，RP1、RP2为可调电阻，VD1、VD2为二极管。

两个热释电红外传感器PIR1和PIR2的源极分别连接到运算放大器A1和A2的输入引脚，两个传感器的漏极通过电阻Rd连接到系统电源V_DD。形成的差分放大电路由运算放大器A1，A2和A3与电阻R1～R7构成；电压比较整形电路由电阻RP1和RP2，运算放大器A4和A5，以及二极管VD1和VD2构成。

热释电红外传感器42布置成有至少两个检测区域，这些检测区域可以水平排列，如图1.15a所示。生命体征探测模块20可以包括两个以上的热释电红外传感器/被动红外传感器，检测区域可以多于两个(即四个或更多个)。热释电红外传感器/被动红外传感器其中的检测区域可以水平和/或垂直布置，以提高生命体征探测的准确性。例如，一对热释电红外传感器/被动红外传感器可以布置在另外一对热释电红外传感器/被动红外传感器的上方/下方(图1.15b)，或者可以垂直布置以穿过水平布置的另一对热释电红外传感器/被动红外传感器以改善检测范围(图1.15c)。

信号放大电路120仅举例说明用于生命体征探测的热释电红外传感器42的示例电路。

图1.11为所述的安全控制系统200a的软件流程图，其中图1.11a是基于是否检测到生命体征而进行转换的状态图。

如图1.11所示，在初级阶段步骤S1-1，便携式武器是被锁定的。在步骤S1-2，所述的安全控制系统200a开始初始化并通过阻断发射流程锁定便携式武器。然后，所述的安全控制系统200a通过生命体征探测模块20在步骤S1-4以F0Hz的频率开始检测生命体征信号。一旦发现生命体征信号，所述的安全控制系统200a将确保机械锁处于锁定位置(步骤S1-3，通过步骤S1-4(Y))以确保安全。若未检测到生命体征信号，所述的安全控制系统200a将在步骤S1-5处对机械锁解锁(通过步骤S1-4(N))，使便携式武器能够安全使用。另外，微控制器Ⅰ包括一个中断处理程序或功能来处理中断服务，生命体征探测模块20的输出信号会输入到微控制器Ⅰ的中断处理程序中去，这样，锁定S1-3和解锁S1-5的步骤流程可由微处理器1的中断服务程序来执行。

如图1.11a所示，系统开机并初始化(步骤S1-1/S1-2)后，使得枪械闭锁(步骤S1-3)。当微控制器Ⅰ检测到生命体征探测模块探测到了生命体征信号(通过步骤S1-4(Y))时，微控制器Ⅰ使得枪械继续保持闭锁(步骤S1-3)；当微控制器Ⅰ检测到生命体征探测模块没有探测到生命体征信号(通过步骤S1-4(N))时，微控制器Ⅰ使得枪械开锁(步骤S1-5)。枪械进入开锁状态(步骤S1-5)后，当微控制器Ⅰ检测到生命体征探测模块没有探测到生命体征信号(通过步骤S1-4(N))时，微控制器Ⅰ使得枪械继续保持开锁(步骤S1-5)状态；当微控制器Ⅰ检测到生命体征探测模块探测到了生命体征信号(通过步骤S1-4(Y))时，微控制器Ⅰ使得枪械进入闭锁状态(步骤S1-3)。之后，枪锁状态的转换按照上述步骤往复循环执行。

根据本发明的对象，安装在便携式武器上的安全控制系统200b可以包括如图1.2所示的方向传感器21和/或其他传感器。

所述的安全控制系统200b包括控制系统100和方向传感器21，用于感知便携式武器的方向，并向控制系统100的微控制器Ⅰ提供方向感知数据。目标方向数据和预设值被预编/设定并存储在控制系统100的微控制器Ⅰ中。所述的安全控制系统200b的方向传感器21对应于便携式武器的射击方向。方向传感器21监视和感知操作者持有/操作的便携式武器的方向。方向传感器21还检测便携式武器是否指向目标的方向。微控制器Ⅰ校正来自方向传感器21的方向信息/指示，控制锁控驱动器2驱动执行机构3解锁便携式武器的发射流程。一旦微控制器Ⅰ通过方向传感器21检测到便携式武器指向目标以外的方向，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器的发射流程，此时操作者不能使用便携式武器进行射击。

方向传感器21是一个虚拟传感器，其方向数据由加速度传感器、陀螺仪传感器和磁场传感器通过九轴融合算法而得到。各种商业上可用的传感器均可用于本发明。例如，九轴传感器的常用组件/设备可能是由InvenSense^TM制造的MPU 9150、MPU 9250、MPU 9255等。在本发明的优选实施例中，方向传感器21包括用于九轴传感器的MPU 9250。其他可用于取得基本相同效果的类似传感器，也应在本发明的选择范围内。

图1.21是所述的安全控制系统200b的流程图，其中图1.21a是一个状态图，显示便携式武器45是否根据各种测量数据定向到正确方向而进行状态转换。

如图1.21所示，所述的安全控制系统200b在步骤S2-1启动，并通过初始化步骤S2-2。所述的安全控制系统200b随后驱动执行机构3锁定便携式武器的发射流程(步骤S2-3)。方向传感器21基于其九轴传感器生成数据，控制系统100的微控制器Ⅰ在步骤S2-4采集加速度数据，在步骤S2-5采集磁场数据，在步骤S2-6采集陀螺仪数据。微控制器Ⅰ在采集加速度数据，采集磁场数据，采集陀螺仪数据的顺序并不重要，可以同时进行，也可以随机进行。然后，微控制器Ⅰ在步骤S2-7基于采集的数据计算出便携式武器的方向数据。随后，微控制器Ⅰ在步骤S2-8比较该便携式武器的方向数据与目标的方向并计算它们的夹角。如果其夹角大于预设值θ(θ预设为45°，θ值是可调整的)，所述的安全控制系统200b随后将控制执行机构3使枪锁保持在锁定位置(步骤S2-3)。如果角度小于预设的θ(即方向传感器21指示便携式武器指向目标的方向)，所述的安全控制系统200b控制执行机构3解锁枪支(步骤S2-9)。

如图1.21a所示，系统开机并初始化(步骤S2-1/S2-2)后，使得枪械闭锁(步骤S2-3)。当微控制器Ⅰ检测到枪械方向与靶标方向的夹角小于预设值θ时(通过步骤S2-8(Y))，微控制器Ⅰ使得枪械开锁(步骤S2-9)；当微控制器Ⅰ检测到枪械方向与靶标方向的夹角大于预设值θ时(通过步骤S2-8(N))，微控制器Ⅰ使得枪械保持闭锁状态(步骤S2-3)。枪械进入开锁状态(步骤S2-9)后，当微控制器Ⅰ检测到枪械方向与靶标方向的夹角小于预设值θ时(通过步骤S2-8(Y))，微控制器Ⅰ使得枪械继续保持开锁(步骤S2-9)状态；当微控制器Ⅰ检测到枪械方向与靶标方向的夹角大于预设值θ时(通过步骤S2-8(N))，微控制器Ⅰ使得枪械进入闭锁状态(步骤S2-3)。之后，枪锁状态的转换按照上述步骤往复循环执行。

方向传感器21的检测数据可通过微控制器Ⅰ的中断服务程序来执行，当便携式武器的方向发生超出预设值的改变时，方向传感器21向微控制器Ⅰ发送中断指令。

即当便携式武器瞄向目标以外的地方，所述的安全控制系统200b将阻止执行/阻断便携式武器的发射流程，从而保护便携式武器的操作人员和周围环境的安全。

参照图1.3，本发明的另一个优选实施例，提供了一种安装在便携式武器上的安全控制系统200c和相应的安装在使用场所的场端控制器300c。所述的安全控制系统200c通过锁定/解锁便携式武器的发射流程，控制便携式武器的安全。所述的安全控制系统200c包括控制系统100和无线信号接收模块10，所述的安全控制系统200c含有信号发射模块11，通过该模块从微控制器Ⅰ发送信号；无线信号接收模块10用于接收无线信号。所述的安全控制系统200c中的控制系统100的微控制器Ⅰ通过锁控驱动器2来驱动执行机构3来锁定/解锁便携式武器的发射流程。所述的场端控制器300c包括微控制器Ⅱ，无线信号发射模块12，信号接收模块13，该模块13通过信号发射模块11从所述的安全控制系统200c接收信号；与微控制器Ⅱ通信的无线信号发射模块12；该模块12用于向所述的安全控制系统200c发送无线信号。所述的场端控制器300c包含一个或多个信号接收模块13。

信号发射模块11和信号接收模块13彼此可保持无线通信。例如，信号发射模块11和信号接收模块13可以使用红外、超声波、毫米波雷达信号中的一个或多个，其信号具有很强的方向性，不分散或偏转，因此所发射的信号的方向可指示便携式武器所指向的方向。在本发明的优选实施例中，信号发射模块11安装在便携式武器上，从而使信号发射模块11向便携式武器包含但不仅限于所指向的方向发送信号。信号发射模块11和信号接收模块13方向对应即可。

无线信号发射模块12和无线信号接收模块10之间进行无线通信，例如使用蓝牙^TM、Wi-Fi^TM和/或其他无线通信方式。无线信号发射模块12可包括pt 2272(来自普林斯顿技术公司的遥控解码器)、pt 2262(来自普林斯顿技术公司的远程控制编码器)，蓝牙^TM模块，Wi-Fi^TM模块等无线通信模块。其他类似的无线通信模块也可用于实现基本相同的结果/效果。如图1.3所示，5R表示该天线接收信号，5T表示该天线发射信号。

图1.31a显示了与所述的场端控制器300c合作的所述的安全控制系统200c的控制流程图，而图1.31b则显示了与所述的安全控制系统200c合作的所述的场端控制器300c的控制流程图。其中图1.32a是所述的安全控制系统200c的状态图，其基于是否检测到来自场端控制器的信号状态；图1.32b是所述的场端控制器300c的状态图，其基于是否检测到来自安全控制系统200c的方向信号。

如图1.31a与图1.31b所示：首先，所述的安全控制系统200c和所述的场端控制器300c分别在步骤S3a-1和步骤S3b-1启动，分别在步骤S3a-2和步骤S3b-2处进行初始化。安全控制系统控制信号发射模块11以F0Hz的频率发射探测信号，然后微控制器Ⅰ通过锁控驱动器2启动执行机构3，在步骤S3a-3处锁定便携式武器的发射流程。一旦锁定发射流程，微控制器Ⅰ通过无线信号接收模块10等待来自场端控制器300c发出的无线开锁信号(步骤S3a-4)。场端控制器300c一旦在步骤S3b-1启动，就启动初始化进程(步骤S3b-2)。场端控制器300c可通过无线信号发射模块12向所述的安全控制系统200c发送无线闭锁信号或者不发送信号(步骤S3b-3)，以便所述的安全控制系统200c的微控制器Ⅰ通过锁控驱动器2控制执行机构3锁定便携式武器的发射流程。这一步是可选的，但选择这样做可以确保所述的安全控制系统200c处于锁定状态。如果所述的安全控制系统200c通过无线信号接收模块10检测到了来自场端控制器300c发送过来的开锁信号，则所述的安全控制系统200c的微控制器Ⅰ通过锁控驱动器2控制执行机构3解锁便携式武器的发射流程(步骤S3a-5，通过步骤S3a-4(Y))；否则，所述的安全控制系统200c的微控制器Ⅰ通过锁控驱动器2控制执行机构3，锁定便携式武器的发射流程(步骤S3a-3，通过步骤S3a-4(N))。场端控制器300c只有接收到了来自所述的安全控制系统200c发送过来的方向探测信号时(通过步骤S3b-4(Y))，场端控制器300c的微控制器Ⅱ才会控制无线信号发射模块12向所述的安全控制系统200c发送开锁信号(步骤S3b-5)。若场端控制器300c没有接收到来自所述的安全控制系统200c发送过来的方向探测信号时(通过步骤S3b-4(N))，场端控制器300c的微控制器Ⅱ控制无线信号发射模块12向所述的安全控制系统200c发送闭锁信号或者不发送信号(步骤S3b-3)，锁定便携式武器的发射流程。

在本发明的一个优选实施例中，信号接收模块13可以是类似于图1.12所示的红外传感模块，信号发射模块11可以是安装在便携式武器上的红外发射器。信号接收模块13可以是具有类似于生命体征探测模块20形状的r，d和f的一组特定值，以定义可检测的感测角度/范围θ。如果信号发射方向θ_T与信号接收方向θ_R的角度小于预设值θ(θ为45°，它是可调的)，则场端控制器300c的信号接收模块13可以接收到来自发送模块11的探测信号。

从图1.32a可以看出，所述的安全控制系统200c只有两种状态：闭锁S3a-3或开锁S3a-5。只有当所述的安全控制系统200c接收到来自场端控制器300c的开锁信号时，所述的安全控制系统200c才应进入开锁状态(通过步骤S3a-4(Y))；否则，所述的安全控制系统200c应处于闭锁状态(通过步骤S3a-4(N))。

类似地，如图1.32b所示，场端控制器300c只有两种状态：发射闭锁(或者不发射任何信号)信号(步骤S3b-3)或发射开锁信号(步骤S3b-5)。场端控制器300c将根据是否接收到方向探测信号(通过步骤S3b-4(Y)或步骤S3b-4(N))而作出该决定。

信号发射模块11可以包括壳体52中的红外发射器51，其中壳体52的形状为如图1.3a所示的圆柱形状或如图1.3b所示的圆锥形状。

场端控制器300c的一个或多个信号接收模块13可以安装在靶标周围或子弹收集器的墙壁上。

信号发射模块11和信号接收模块13可包括超声波发射器和接收器、毫米波雷达发射器和接收器以及其他类似的发射和接收模块，任何一个模块都可以用来获得基本相同的结果，以检测到便携式武器指向的方向。

本发明的另一优选实施例，提供了一种安装在便携式武器上的安全控制系统200d，包括控制系统100和信号接收模块13a；和相应的安装在使用场所的场端控制器300d，该场端控制器300d包括信号发射模块11a，用于在靶场或同类地点以保证枪械的使用安全。本实施例的工作原理类似于图1.3中所示的工作原理。所述的安全控制系统200d安装在便携式武器上，该安全控制系统200d的控制系统100包括微控制器Ⅰ、锁控驱动器2和执行机构3，用于锁定或者解锁便携式武器的发射流程。而所包含的信号接收模块13a，用于接收/检测由场端控制器300d的信号发射模块11a发送过来的信号。信号接收模块13a连接到微控制器Ⅰ。信号发射模块11a用于发送检测信号。

在本发明的优选实施例中，信号发射模块11a包括红外激光发射器，例如HLM1235等；信号接收模块13a包括红外激光接收管，例如ISO203等。

图1.41显示出与信号发射模块11a配合的所述的安全控制系统200d的流程图，图1.41a是所述的安全控制系统200d的状态图，其基于红外接收器是否接收到红外激光信号。

如图1.41所示，在步骤S4-1启动并在步骤S4-2处初始化的安全控制系统200d，其微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3，在步骤S4-3处锁定便携式武器的发射流程。然后，微控制器Ⅰ检测信号接收模块13a是否接收到由信号发射模块11a发射过来的信号(步骤S4-4)。如果检测到(通过步骤S4-4(Y))，则微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3，以解锁便携式武器的发射流程，从而允许便携式武器发射；否则，微控制器Ⅰ将保持锁定便携式武器的发射流程。

如图1.41a所示，系统开机并初始化(步骤S4-1/S4-2)后，所述的安全控制系统200d锁定便携式武器的发射流程(步骤S4-3)。当所述的安全控制系统200d检测到信号接收模块13a接收到了场端控制器300d的信号发射模块11a发射过来的红外激光信号时(通过步骤S4-4(Y))，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3解锁便携式武器的发射流程(步骤S4-5)；当所述的安全控制系统200d没有检测到信号接收模块13a接收到场端控制器300d的信号发射模块11a发射过来的红外激光信号时(通过步骤S4-4(N))，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器的发射流程(步骤S4-3)。枪械进入开锁状态(步骤S4-5)后，当所述的安全控制系统200d检测到了信号接收模块13a接收到场端控制器300d的信号发射模块11a发射过来的红外激光信号时(通过步骤S4-4(Y))，微控制器Ⅰ使得枪械继续处于开锁状态(步骤S4-5)；当所述的安全控制系统200d没有检测到信号接收模块13a接收到场端控制器300d的信号发射模块11a发射过来的红外激光信号时(通过步骤S4-4(N))，微控制器Ⅰ锁定便携式武器的发射流程(步骤S4-3)。之后，枪锁状态的转换按照上述步骤往复循环执行。

参考图1.5，本发明的另一个内容，提供了一种安装在便携式武器上的安全控制系统200e，以及相应的安装在使用场所的场端控制器300e，场端控制器300e可与安全控制系统200e保持通信。

所述的安全控制系统200e包括控制系统100，该控制系统包括：微控制器Ⅰ，无线信号接收模块10，微控制器Ⅰ用于控制锁控驱动器2以驱动执行机构3，来锁定/解锁便携式武器的发射流程。微控制器Ⅰ与无线信号接收模块10通信。该场端控制器300e包括微控制器Ⅱ、无线信号发射模块12、姿态识别系统22，该微控制器Ⅱ与姿态识别系统22和无线信号发射模块12保持通信。姿态识别系统22选自双目摄像机姿态识别系统、结构光姿态识别系统、TOF姿态识别系统、超声波姿态识别系统、毫米波雷达姿态识别系统和人工智能图像姿态识别系统的一个或多个的组合。微控制器Ⅱ与无线信号发射模块12通信，无线信号发射模块12将无线信号发送到无线信号接收模块10。

1)人工智能图像姿态识别系统

参照图1.5a，姿态识别系统22包括人工智能图像姿态识别系统22a。用于捕捉姿势动作的人工智能图像姿态识别系统22a可安装在监视和捕获使用便携式武器45的操作者60的位置。本发明应用于射击场或类似场合下，拍摄设备/系统可以安装在射击台的前面。

人工智能图像姿态识别系统22a为识别便携式武器45所指向的人类姿态和方向。这些与人类姿态和方向有关的数据可由场端控制器300e中的微控制器Ⅱ或所述的安全控制系统200e中的微控制器Ⅰ进行处理，以确定操作便携式武器45是否安全。如果人工智能图像姿态识别系统22a检测到有人在便携式武器45前方，则场端控制器300e将处理这些信息然后发送信号以锁定发射流程。场端控制器300e可通过无线信号发射模块12将便携式武器45的检测/计算方向数据发送到所述的安全控制系统200e，安全控制系统200e的微控制器Ⅰ处理上述数据以确定便携式武器45的安全性并锁定或解锁发射流程。

场端控制器300e的人工智能图像姿态识别系统22a检测便携式武器45的方向数据，可用于确定便携式武器45是否指向射击靶场中的靶标40，或者是否有人类在便携式武器前方。场端控制器300e的微控制器Ⅱ可以处理检测到的方向数据以确定执行便携式武器45的发射流程是否安全，并通过无线信号发射模块12和无线信号接收模块10向所述的安全控制系统200e发送指令，是否需要锁定或者解锁便携式武器45的发射流程；或者通过无线信号发射模块12中继人工智能图像姿态识别系统22a检测到的数据信号，无线信号接收模块10接收该无线数据信号。微控制器Ⅰ可以处理检测到的数据，以确定便携式武器45的发射流程的安全性，以及是否控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定或解锁便携式武器45的发射流程。

2)肌电传感器姿态识别系统

参照图1.5b，姿态识别系统22包括肌电传感器姿态识别系统22b。

场端控制器300e的肌电传感器姿态识别系统22b可佩戴在便携式武器45的操作者60的手臂61上(可穿戴一个或多个肌电传感器)，用于收集手臂61的肌电信号和姿态数据，并计算用于姿态识别的手臂运动。

肌电传感器姿态识别系统22b包括：肌电传感器220和运动传感器225。已有一些成熟的产品和模块出现在市场上。根据肌电传感器220和运动传感器225采集的数据，计算便携式武器45指向的方向，并将这些数据用于确定目标。可以对是否锁定或解锁便携式武器45的发射流程进行判定。手臂61上的肌电传感器220监视手臂的运动。场端控制器300e的微控制器Ⅱ通过从肌电传感器识别系统22b收集的数据计算便携式武器45指向的方向。该数据将由场端控制器300e的微控制器Ⅱ处理，或通过无线信号发射模块12与无线信号接收模块10传送到所述的安全控制系统200e，使微控制器Ⅰ可以处理所收集的数据。场端控制器300e的微控制器Ⅱ或所述的安全控制系统200e的微控制器Ⅰ使用所收集的数据与靶标40的位置数据进行比较。如果便携式武器45指向的方向不在靶标40的预设范围内，那么微控制器Ⅰ将控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器45的发射流程以确保安全。只有当便携式武器45指向的方向是安全的方向/区域，操作者用预先确定的适当手势持有便携式武器45时(例如，从肌电传感器220和运动传感器225检测到的数据可被分析以确定操作者是否手持便携式武器45并瞄准靶标40)，通过肌电传感器220和运动传感器225收集持有便携式武器45的固有特征的信号，然后才允许解锁便携式武器45的发射流程。否则，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程。

在本发明的一个优选实施例中，肌电传感器姿态识别系统22b可以是OYMotion^TM姿态识别臂带，例如gForce臂带^TM，包括肌电传感器220和运动传感器225。肌电传感器姿态识别系统22b被配置为识别常见的手势，比如双手持便携式武器45，或用单手持便携式武器45，用食指扣动扳机，手持便携式武器45瞄准靶标40等。姿态识别臂带捕捉操作者手臂上的生物电流以及操作者手臂的运动数据。这样，基于收集到的数据，微控制器Ⅱ或微控制器Ⅰ或同时使用微控制器Ⅱ和微控制器Ⅰ来计算便携式武器45的操作者的持枪姿态。

肌电传感器姿态识别系统22b可在以下条件下进行校准/调谐。选择年龄在30岁以上的10名健康受试者，收集每个人的四个动作作为样本。然后每一个受试者执行每一个动作50次；四个动作被每个受试者执行了2000次。所有这些动作都作为测试样本记录下来，以提高肌电传感器姿态识别系统22b的精度。可以增加动作的重复次数和/或受试者的数目，以提高肌电传感器姿态识别系统22b的识别精度。在本发明的实施例中将肌电传感器的采样频率配置为200Hz，运动传感器的采样频率配置为50Hz。提取测试样本中每个动作的特征值，并将其用作检测适当/非适当手势的特征值以便控制锁定/解锁便携式武器45的发射流程。一旦预设的特征值被确定并预设好，就可以比较检测到的便携式武器45的操作者的手势，以确定便携式武器45的发射流程的操作是否安全。当操作者手持便携式武器45朝向靶标40的特征值之间的误差范围在例如10％的范围内时，则认为操作者将便携式武器45正确地指向了靶标40。此时，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以解锁便携式武器45的发射流程。如果操作者60手持便携式武器45朝向靶标40的特征值之间的误差范围超过10％时，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2以驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程。

肌电传感器姿态识别系统22b也可用于建立便携式武器45的三维模型和计算便携式武器45的空间坐标。微控制器Ⅱ可配置为将便携式武器45的空间坐标发送到无线信号接收模块10。所述的安全控制系统200e接收空间坐标并计算出便携式武器45的方向与靶标40方向之间的夹角，当便携式武器45的方向不在目标的预设范围内时，比如超过45°时，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程，从而确保便携式武器的使用安全。

肌电传感器姿态识别系统22b可以是DTing^TM腕带/肌电技术系统或其他类似的设备，它们将提供基本相同的功能。

3)飞行时间姿态识别系统

参照图1.5d，根据本发明的另一个优选实施例，姿态识别系统22包括飞行时间(ToF)姿态识别系统22d，比如在靶场的场合下，ToF照相机可以放置在射击台的前面，也可以放置在ToF照相机能够捕捉便携式武器45的操作者60移动的地方。

TOF姿态识别系统22d可以是Geefish^TM技术TOF姿态识别系统，它包括发射器22d(a)，发射调制的近红外光脉冲并使用传感器22d(b)监测手持便携式武器45的操作者60的单臂/双臂61。TOF姿态识别系统22d安装在可以测量到持有便携式武器的手臂61的位置，该系统用于建立一个手臂61的三维轮廓。微控制器Ⅱ可被配置为执行深度学习(机器学习算法之一)，以提取操作者60持有的便携式武器的轮廓。一旦特征被标准化后，微控制器Ⅱ被配置为识别手持便携式武器的各种常见手势，包括但不限于手持便携式武器的手势：如双臂61；或单臂61；用食指扣动扳机的手势；手持便携式武器45并瞄准靶标40的姿态。当使用深度学习时，类似于上述肌电手势检测装置中，TOF姿态识别系统22d可在以下条件下进行校准/调谐。例如，选取了五名30岁的健康人，每个人进行了四次不同的手臂运动来收集数据。每个动作由每个人执行40次，并收集数据。在本发明的一个优选实施例中，TOF姿态识别系统22d被配置为具有每秒45帧(Fps)的帧速率来采样。监视操作者60的手臂61的运动。采集并分析测试样本中每个运动的特征值，以确定操作者60持握姿态的特征值。这样，对操作员的姿态进行监测并与测试样本的特征进行比较，以确定操作者60正在进行四种不同动作/手势中的哪一种。如果手持便携式武器朝向靶标40的运动与特征值之间的误差范围在例如10％的范围内，则操作者60指向正确。便携式武器指向在靶标40处附近。此时，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2以驱动执行机构3以解锁便携式武器的发射流程。如果操作者60将便携式武器瞄准靶标40的运动数据与特征值之间的误差超过了10％的误差范围，则微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器的发射流程。该TOF姿态识别系统22d也可以配置为建立便携式武器的三维模型，并计算出便携式武器两端的空间坐标。场端控制器300e被配置为将空间坐标传输到无线信号接收模块10，安全控制器200e被配置为接收空间坐标数据。通过计算便携式武器的指向与靶标40之间的角度，微控制器Ⅰ决定是否控制锁控驱动器2驱动执行机构3来锁定或解锁便携式武器的发射流程。

4)毫米波雷达姿态识别系统

根据本发明的另一个优选实施例，姿态识别系统22包括毫米波雷达姿态识别系统22d，其包括由毫米波雷达发射器22d(a)和传感器22d(b)。本实施例的结构和原理类似于图1.5d所示的ToF手势识别系统22d。

5)双目摄像机姿态识别系统

参考图1.5e，根据本发明的另一个优选实施例，姿态识别系统22包括双目摄像机姿态识别系统22e。

双目摄像机姿态识别系统22e可以是Leap Motion^TM Rev.6姿态识别系统。双目摄像机姿态识别系统22e可放置在便携式武器45的操作者60前方，最好朝向操作者60，以便操作者60手持便携式武器45的移动范围在双目摄像机姿态识别系统22e(a)、22e(b)的两个摄像机的检测范围内。根据双目立体视觉原理，包含三维位置的姿态信息经计算后建立了持枪姿态的立体模型。然后是双目摄像机姿态识别系统22e在便携式武器45的操作期间跟踪操作者60的姿态。该双目摄像机姿态识别系统22e可用于识别常见的姿态，如双手手持便携式武器45，单手持便携式武器45；用食指扣动扳机，45瞄准靶标40等。双目摄像机姿态识别系统22e在以下条件下可以校准/调谐。选择20名一定年龄的健康人，收集每个人的4个不同的动作。每个动作执行50次，收集此数据。在本发明的优选实施例中，双目摄像机姿态识别系统22e以每秒120帧(Fps)的频率监视姿态的移动。提取测试样本中各运动的特征值，作为控制的特征值。因此，根据采样以确定操作者60正在进行的一种运动/手势的类型。当捕捉到的持枪者60特征值之间的误差范围例如小于10％时，持枪者60被判定为将便携式武器45正确指向靶标40。此时，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3解锁便携式武器45的发射流程。如果捕获到移动数据范围超过特征值10％，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器45的发射流程。

双目摄像机姿态识别系统22e还可配置为建立便携式武器45的三维模型和计算便携式武器45的空间坐标。场端控制器300e向无线信号接收模块10发送便携式武器45的空间坐标数据。所述的安全控制系统200e接收空间坐标数据并计算便携式武器45的方向与靶标40之间的角度。当便携式武器45的方向和靶标40的方向不在某一范围内时，例如45°以上，第一微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程。

目前，在双目摄像机姿态识别系统22e可来自Leap Motion^TM,uSens^TM,Gee Fish^TMTech,Untouch^TM,Vivid^TM Tech等。

6)结构光姿态识别系统：

参照图1.5f，根据本发明的另一个优选实施例，姿态识别系统22包括结构光姿态识别系统22f，该系统使用便携式武器45将已知图案投影给操作者60，并监控投影到操作者60和便携式武器45的已知图像。结构光姿态识别系统22f安装在照相机上可以捕获便携式武器操作者60的移动位置。

结构光姿态识别系统22f可以是Orbbec^TM三维传感器摄像机，它可以放置在靶场的射击台前，面向便携式武器45的操作者60。结构光姿态识别系统22f可以使用不可见光发射器，例如红外投影仪22f(a)，其中编码的红外激光/已知图案投射到便携式武器45的操作者60的手臂/手上，接收器22f(b)(标准CMOS传感器)从便携式武器45的操作者60的手臂/手61上接收反射红外激光图案数据并做进一步处理。可以根据收集到的数据计算出持有便携式武器45的操作者60的手臂/手61的位置和深度信息，并计算/确定便携式武器45的操作者60的手臂61的运动模式的变化，然后生成/存储整个三维空间的信息。例如，使用最近邻算法可用于提取手持便携式武器45的操作者60的手臂/手61的动作或手势。使用支持向量机，结构光姿态识别系统22f可以通过收集训练数据样本来识别与处理与便携式武器45相关的运动特征。例如双手握住便携式武器45；用单手61握住便携式武器45；食指扣动扳机，瞄准目标等常见姿态均可被识别。

结构光姿态识别系统22f可在以下条件下进行校准/调谐。例如，来自特定年龄组的15个健康人被选中，而每个人均进行了四个不同的运动。每项运动由每个人进行50次，，提取了3000组持枪姿态，将采样数据提供给支持向量机进行分析。在本优选实施例中，结构光姿态识别系统采样姿态/动作的频率为每秒30帧(Fps)。计算样本中各运动的特征值，并将其作为控制的特征值。当捕获到持枪者的姿态时，捕获的姿态将与样本进行比较，以确定便携式武器的操作者60正在进行何种类型的运动。当操作者拿起便携式武器向目标移动所捕获的运动与特征值之间的误差范围在例如10％以内时，认为该便携式武器的方向是正确的。此时，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2以驱动执行机构3以解锁便携式武器的发射流程。如果捕获的运动数值的误差范围微超过10％，则控制器1控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器的发射流程。

结构光姿态识别系统22f也可以被配置为建立便携式武器45的三维模型和计算便携式武器45的空间坐标。场端控制器的无线信号发射模块12可将便携式武器的空间坐标发送到无线信号接收模块10。微控制器Ⅰ接收空间坐标数据并计算便携式武器45的指向与靶标40之间的夹角。当便携式武器45的指向方向和靶标40的方向夹角不在误差范围内时，例如，在45°以上，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器的发射流程。

例如，姿态识别系统22的结构光姿态识别系统可以选择：Mantis Vision^TM,PrimeSense^TM,Pmek^TM,RealSense^TM,和Orbbec^TM等。

图1.51和1.52显示了根据本发明的流程图，其中图1.51a是一个状态图，显示便携式武器45是否根据各种测量数据定向到正确方向而进行的状态转换。

图1.51是用于所述的安全控制系统200e的微控制器Ⅰ的流程图。所述的安全控制系统200e启动(步骤S5-a1)并通过加载靶标40的方向数据进行初始化，这是控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定/解锁便携式武器45(步骤S5-a2)的关键参数之一。所述的安全控制系统200e控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器45(步骤S5-a3)。然后，该安全控制系统200e从无线信号接收模块10(步骤S5-a4)接收和监视便携式武器45的方向数据。基于便携式武器45的方向和靶标40的夹角数据，所述的安全控制系统200e计算便携式武器45和靶标40之间的角度的误差。如果误差角是大于预设值θ(θ是预先设定为45°，它是可调的)，然后微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定发射流程(步骤S5-a3)。如果误差角小于预设值θ，则微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2以驱动执行机构3以解锁发射流程(步骤S5-a6)。

如图1.51a所示，系统开机并初始化(步骤S5-1/S5-2)后，使得枪械闭锁(步骤S5-3)。当微控制器Ⅰ检测到枪械方向与靶标方向的夹角小于预设值θ时(通过步骤S5-a5(Y))，微控制器Ⅰ使得枪械开锁(步骤S5-a6)；当微控制器Ⅰ检测到枪械方向与靶标方向的夹角大于预设值θ时(通过步骤S5-a5(N))，微控制器Ⅰ使得枪械保持闭锁状态(步骤S5-a3)。枪械进入开锁状态(步骤S5-a6)后，当微控制器Ⅰ检测到枪械方向与靶标方向的夹角小于预设值θ时(通过步骤S5-a5(Y))，微控制器Ⅰ使得枪械继续保持开锁(步骤S5-a6)状态；当微控制器Ⅰ检测到枪械方向与靶标方向的夹角大于预设值θ时(通过步骤S5-a5(N))，微控制器Ⅰ使得枪械进入闭锁状态(步骤S5-a3)。之后，枪锁状态的转换按照上述步骤往复循环执行。

图1.52是场端控制器300e的微控制器Ⅱ的流程图。

场端控制器300e启动(步骤S5-b1)，上传姿态数据进行初始化(步骤S5-b2)。一旦姿态识别系统22开始产生数据，微控制器Ⅱ读取姿态识别后的数据(步骤S5-b3)。微控制器Ⅱ将数据转换为便携式武器45的方向数据(枪械首尾两端点的空间坐标)(步骤S5-b4)。最后，无线信号发射模块12将数据发送出去(步骤S5-b5)。

参考图1.6，根据本发明的另一个优选实施例，本发明提供了一种安装在便携式武器上的安全控制系统200f，包括控制系统100和枪械定位模块23，该模块与控制系统100的微控制器Ⅰ通信，安全控制系统200f安装在便携式武器45上。

该安全控制系统200f适用于射击或类似场合，以及便携式武器45的控制。当在射击场中使用时，所述的安全控制系统200f被设置为便携式武器45只在靶场内允许的区域内才可以使用。例如，便携式武器45被带到射击场外，所述的安全控制系统200f会锁定便携式武器45的发射流程，使得便携式武器45无法发射。

为了提高枪械等便携式武器的安全等级，该安全控制系统200f配置为允许便携式武器45的操作者60仅在预设的允许区域内操作它。枪械定位模块23包括无线传感器网络定位技术和全球定位系统(GPS)/增强型全球定位系统(A-GPS)以确定便携式武器45的位置。无线传感器网络定位技术可以配置为使用超声波、蓝牙、Wi-Fi、zigbee、RFID、超宽带无线网络，或其他类似的定位便携式武器的技术。全球定位的模块包括但不仅限于GPS定位模块、北斗定位模块、伽利略定位模块等。

图1.61表示所述的安全控制系统200f的微控制器Ⅰ的流程图，图1.61a是基于便携式武器45是否处于合法或规定空间位置的状态图。

如图1.61所示，所述的安全控制系统200f启动后(步骤S6-1)，经过初始化过程，在步骤S6-2上传预先确定的坐标/位置信息，以便确定操作者60可以操作便携式武器45在被许可的区域。然后，所述的安全控制系统200f锁定便携式武器45的发射流程(步骤S6-3)。当所述的安全控制系统200f在运行时，如果由枪械定位模块23收集的数据表明便携式武器45处于被允许的位置，则微控制器Ⅰ在所述的安全控制系统200f控制锁控驱动器2驱动执行机构3解锁便携式武器45(步骤S6-5)的发射流程。如果枪械定位模块23收集的数据表明便携式武器45在预设允许区域之外，所述的安全控制系统200f中的微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器的发射流程(步骤S6-3)。

如图1.61a所示，系统开机并初始化(步骤S6-1/S6-2)后，使得枪械闭锁(步骤S6-3)。当所述的安全控制系统200f检测到枪械在允许的空间地理位置时(通过步骤S6-4(Y))，微控制器Ⅰ使得枪械开锁(步骤(S6-5))；当所述的安全控制系统200f检测到枪械不在允许的空间地理位置时(通过步骤S6-4(N))，微控制器Ⅰ使得枪械继续保持闭锁状态(步骤(S6-3))。当枪械进入开锁状态(步骤S6-a5)后，当所述的安全控制系统200f检测到枪械在允许的空间地理位置时(通过步骤S6-4(Y))，微控制器Ⅰ使得枪械继续处于开锁(步骤(S6-5))状态；当所述的安全控制系统200f检测到枪械不在允许的空间地理位置时(通过步骤S6-4(N))，微控制器Ⅰ使得枪械闭锁(步骤(S6-3))。之后，枪锁状态的转换按照上述步骤往复循环执行。

参考图1.7，根据本发明的另一个优选的实施例，它提供了一种安装在便携式武器上的安全控制系统200g，包括控制系统100和生物识别传感器例如指纹识别模块24。所述的安全控制系统200g还包括无线遥控接收器模块14，该模块通过无线远程与遥控器300g保持通信。

生物识别模块24使操作者60能够使用其独特的生物特征(即指纹)锁定或解锁便携式武器45。所述的安全控制系统200g可以为多个人存储多个指纹数据。例如，在靶场的条件下，所述的安全控制系统200g可以为管理员，主管或其他被授权的工作人员存储指纹数据并授权其负责锁定/解锁便携式武器45。

在操作便携式武器45时，当管理员在操作者60的行为或所处环境中发现异常或不安全的情况/条件下，管理员可以选择遥控器300g控制锁控驱动器2以驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程(这将覆盖由生物识别模块24启动的解锁动作)。换句话说，只有在遥控器300g和生物识别模块24允许解锁的情况下，便携式武器45的发射流程才会发生解锁。为了进一步提高便携式武器45的操作安全性，所述的安全控制系统200g需要来自多个人的生物特征信息(指纹)认证，例如，一个主管和一个靶场管理员。

除了使用生物信息之外，可以使用各种其他类型的认证技术/技术来替换或补充，如下所示。

参考图1.81和1.82，安装在便携式武器上的安全控制系统200j(1)包括控制系统100和RFID读取器81，RFID读卡器81与控制系统100的微控制器Ⅰ通信，用于读取RFID卡80。控制系统200j(1)仅在RFID读卡器81成功读取RFID卡80并且认证RFID卡80用于授权人员/人员时解锁便携式武器。一旦被认证，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以解锁便携式武器的发射流程。若RFID读卡器81没有成功地读取RFID卡80，或者没有成功的确认/认证将导致微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器的发射流程，使得便携式武器不能使用/开火。

参考图1.83和1.84，安装在便携式武器上的安全控制系统200j(2)包括控制系统100，动态密码生成器83，输入设备或键盘84，以及显示器85，它们与控制器的微控制器Ⅰ通信。动态密码生成器83以与动态密码卡82相同的速率生成相同的随机动态密码。因此，操作者通过动态密码卡82输入设备或键盘84随机生成的密码。通过输入装置84输入的密码与动态密码生成器83生成的密码匹配时，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3解锁便携式武器的发射流程；否则，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器的发射流程，使得便携式武器不能发射。

参考图1.85和1.86，安装在便携式武器上的安全控制系统200j(3)包括控制系统100和物理芯片卡读取器86，所述读卡器86与控制系统100中的微控制器Ⅰ通信。当物理芯片卡87插入物理芯片卡读卡器86时，控制系统100进行认证。只有在成功认证之后，微控制器Ⅰ才控制锁控驱动器2驱动执行结构3以解锁便携式武器的发射流程；否则，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器的发射流程，使得便携式武器不能发射。

图1.9表示所述的安全控制系统200g的流程图。例如，在所述的安全控制系统200g启动(步骤S7-1)之后，通过例如上传多个有权限的人员例如主管和管理员的生物特征数据进行初始化(步骤S7-2)。然后，所述的安全控制系统200g仅在该安全控制系统200g接收到紧急闭锁信号时锁定便携式武器45的发射流程(步骤S7-3)，除非多于一个授权人员输入正确的生物识别数据(或密码，例如，在步骤S7-5和步骤S7-6)，否则该安全控制系统200g将保持锁定便携式武器45的发射流程。

首先，所述的安全控制系统200g检查是否收到来自遥控器300g锁定便携式武器的任何遥控紧急闭锁信号(步骤S7-3)。如果接收到锁定便携式武器45紧急闭锁的遥控信号，则安全控制系统200g的微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程(步骤S7-4)；否则，所述的安全控制系统200g的微控制器Ⅰ继续监视任何远程紧急控制信号。一旦锁定(步骤S7-4)，该安全控制系统200g将进一步检查第一授权人员(管理员)的指纹是否被正确输入(步骤S7-5)。如果没有，则该安全控制系统200g的微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器45(步骤S7-4)；如果有，它将检查第二授权人员(主管)的指纹是否被正确输入(步骤S7-6)。如果没有，则该安全控制系统200g的微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程(步骤S7-4)。如果有，所述的安全控制系统200g的微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3来解锁便携式武器45的发射流程(步骤S7-7)。

综合实施例1

靶场内最危险的是手枪，手枪中最危险的是上了膛的手枪，上了膛的手枪中最危险的是枪口对准自己准备自杀的手枪。经过调查，正常人的反应时间为0.3～0.4s，经过专业训练的运动员也不会低于0.1s，世界短跑冠军刘翔的最快起跑反应时间也为0.131s。若在人的极限反应时间内将枪械转换成安全状态，则我们就可以在危险的情况下保证持枪人员的安全。

为了提高其操作便携式武器的安全性，可使用两个或多个上述安全传感器/模块的组合。例如，如图2.1所示，一个可移动的安装在便携式武器上的安全控制系统200h可包括生命体征探测模块20，枪械定位模块23和方向传感器21。生命体征探测模块20包括热释电红外传感器42，市面上的普通模块探测距离可达7m，通过本发明改进后的探测距离可达30m。枪械定位模块23包含有使用无线传感器网络来实现定位的模块25和室内定位系统。方向传感器21使用九轴传感器。获授权的人员可以通过使用枪械定位模块23来决定哪些区域被认为是受限制的还是不受限制的。当安装此枪械定位模块23在便携式武器45上时，所述的安全控制系统200h便开始监测其所处的位置。便携式武器45的操作者60只能在预设的许可区域范围内使用便携式武器45。方向传感器21中的九轴传感器实时采集加速度数据、陀螺仪数据和磁场数据。微控制器Ⅰ使用九轴融合算法处理以上数据，并计算便携式武器45的方向。便携式武器45的指向和靶标40的夹角方向变化由微控制器Ⅰ监视。当超出允许范围时，则所述的安全控制系统200h锁定便携式武器45的发射流程，不允许便携式武器45发射以免危害安全。生命体征探测模块20用于检测是否在便携式武器45指向的方向上存在生命体征信号。如果检测到在便携式武器45前方有生命体征信号，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器45的发射流程。

为进一步安全起见，用于接收来自遥控器300h的远程控制信号的无线遥控接收器模块14和/或生物识别/指纹检测模块24还可以进一步添加进来。图2.11和2.12表示出了如图2.1所示的安全控制系统200h的流程图。例如，图2.11是轮询状态中的微控制器Ⅰ的流程图，而图2.12是处于中断服务程序中的微控制器Ⅰ的流程图。

参照图2.11，所述的安全控制系统200h启动(步骤S8-a1)初始化(步骤S8-a2)，通过加载目标方向数据，微控制器Ⅰ将控制锁控驱动器2驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程(步骤S8-a3)，从而使便携式武器45处于锁定状态。随后，生命体征探测模块20开始检测生命体征信号(步骤S8-a4)。如果在便携式武器45前面检测到生命信号，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2以驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程(通过步骤S8-a4(Y))。如果没有发现生命迹象，则所述的安全控制系统200h会检查便携式武器45的空间位置是否在指定范围内(通过步骤S8-a5(Y))。否则，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2以驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程(通过步骤S8-a5(N))。如果便携式武器位于指定的空间位置，所述的安全控制系统200h继续采集加速度数据(步骤S8-a6)，采集磁场数据(步骤S8-a7)，采集陀螺仪数据(步骤S8-a8)，最后使用九轴融合算法计算出便携式武器45指向的方向(步骤S8-a9)。然后，利用微控制器Ⅰ对便携式武器45和目标的定向数据进行了比较，计算出便携式武器45和靶标40方向之间的误差角/范围θ(步骤S8-a10，将θ设置为45°，可根据现场实际情况调整)。如果误差范围不在预设的允许范围内，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器45的发射流程(步骤S8-a3)。如果误差范围小于或等于预先设置的数值θ，则微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以解锁便携式武器45(步骤S8-a11)的发射流程。在此之后，所述的安全控制系统200h继续重复从S8-a3或S8-a11的步骤过程。

当便携式武器45正在使用时(它要么处于锁定状态，要么处于未锁定状态)，如果无线遥控接收器模块14接收到来自遥控器300h的紧急锁定信号，所述的安全控制系统200h的微控制器Ⅰ触发中断服务以执行如图2.12所示的处理步骤。首先，微控制器Ⅰ保存当前状态，然后进入处理中断服务(步骤S8-b2和步骤S8-b3)。随后，微控制器Ⅰ检查锁是否处于锁定状态(步骤S8-b4)。如果锁没有被锁定(通过步骤S8-b4(N))，则它会将枪锁闭锁(步骤S8-b5)，随后退出中断(步骤S8-b9)。若需要解锁，则需要再次触发一次中断。进入中断后，如果锁的状态处于锁定状态，则微控制器Ⅰ继续检查第一授权人员和第二授权人员是否正确地输入了他们的指纹(步骤S8-b6和步骤S8-b7)。如果授权人指纹没有正确输入，所述的安全控制系统200h控制锁控驱动器2驱动执行机构3保持锁定的发射流程(通过步骤S8-b7(N)和/或步骤S8-b8(N)到步骤S8-b5)。如果第一和第二授权人员的指纹输入正确，则所述的安全控制系统200h控制锁控驱动器2驱动执行机构3解锁便携式武器45的发射流程(通过步骤S8-b7(Y)，S8-b8(Y)到步骤S8-b9)。然后，退出中断状态。

可以看到，图2.11和/或图2.12中的一些处理步骤可以使用微控制器Ⅰ的中断处理程序/服务来处理。

综合实施例2

参考图2.2，是使用GPS模块25、GPRS模块26及生物识别模块24的系统逻辑框图。根据本发明的另一个优选实施例，本发明提供了一种安装在便携式武器上的安全控制系统200i，其中包括生物识别模块24、枪械定位模块23和无线通讯模块27，所述枪械定位模块23包含但不仅限于GPS模块25、北斗定位模块、伽利略定位模块等。所述无线通讯模块27包含但不仅限于GPRS模块26、3G通讯模块、4G通讯模块、5G通讯模块等无线通讯模块。枪械定位模块23监控便携式武器45的地理位置，无线通讯模块27发送消息或SOS信号给远程控制中心。生物识别模块24识别独特的生物特征/指纹，为授权和认证用户解锁枪支。所述解锁模块是通过录入用户信息并确认用户而达到解锁枪锁的装置。本实施例的解锁模块包含但不仅限于人脸识别解锁、IC感应解锁、动态密码解锁、心率血氧解锁、指纹解锁、手指静脉识别解锁及插入物理芯片等解锁方式。如图2.2中所示，5表示该天线可以收发信号。

当购买便携式武器45时，便携式武器45的所有者可以将他/她的手指放在生物识别/指纹识别模块24上，以获取指纹信息并激活安装在便携式武器45上的安全控制系统200i。然后，获取的信息可以通过无线通讯模块27发送到远程控制中心的服务器，作为便携式武器登记的一部分。这样，便携式武器45只能由经认证的拥有者使用，而其他人则无法解锁便携式武器45。允许使用便携式武器的位置或范围可以由远程控制中心预设，并通过无线通讯模块27与所述的安全控制系统200i的通信来进行控制。

例如，一旦GPS模块25检测到便携式武器45的当前地理位置在学校，所述的安全控制系统200i就会阻止便携式武器的用户使用，即使操作者是通过生物识别/指纹识别模块24认证的也不会解锁。相反，如果GPS模块25检测到便携式武器45的地理位置是在便携式武器45的主人的房子内，所述的安全控制系统200i能够解锁便携式武器45，并且拥有人可以用它来保护自己和/或其财产。在允许范围内，便携式武器45通常被锁定为正常状态，未经授权用户没有通过电子/指纹识别模块24认证就不能解锁。

所述的安全控制系统200i安装在便携式武器45上。图2.21是当所述的安全控制系统200i进入低功耗时微控制器Ⅰ的流程图。当所述的安全控制系统200i启动时(步骤S9-a1)，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2以驱动执行机构3锁定便携式武器45的发射流程。此后，所述的安全控制系统200i检查便携式武器45是锁定还是解锁状态(步骤S9-a3)。如果处于未锁定状态，则延迟T1秒(步骤S9-a5)，随后微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行机构3以锁定便携式武器45的发射流程(步骤S9-a6)。如果它处于锁定状态或刚刚通过步骤S9-a6锁定，则微控制器Ⅰ检查便携式武器45是否处于锁定状态超过T2秒(其中T2是预定和预先设定的值)(步骤S9-a7)。如果是，则微控制器Ⅰ使安全控制系统200i进入低功耗模式或睡眠模式(步骤S9-a8)，等待被唤醒。

如果用户想发射便携式武器，他/她必须向生物识别/指纹识别模块24提供经过认证的指纹，以解锁便携式武器。

[3]参考图2.22，是触发中断时微控制器Ⅰ的流程图。一旦生物识别/指纹识别模块24检测到一个手指放在指纹识别模块24上，所述的安全控制系统200i就会被唤醒，并运行一个中断程序(步骤S9-b1和步骤S9-b2)。GPS模块25接收GPS信号，所述的安全控制系统200i读取地理信息(步骤S9-b3)，并判断便携式武器45当前位置是否在允许运行的区域内(步骤S9-b4)。如果检测到的便携式武器45的位置在允许使用该便携式武器45的区域之外(例如，在学校或公共场所)，所述的安全控制系统200i退出中断服务程序，并保持便携式武器45被锁定。如果检测到的便携式武器45位置在允许使用的区域内(如在靶场或主人家中)，所述的安全控制系统200i再通过生物识别/指纹识别模块24捕获的用户指纹是否与认证/授权用户的任何一个指纹匹配。如果指纹不匹配(通过步骤S9-b5(N))，则所述的安全控制系统200i退出中断服务，并使便携式武器处于锁定状态。如果指纹与认证/授权指纹匹配，则所述的安全控制系统控制锁控驱动器2驱动执行机构3解锁便携式武器45的发射流程。然后，无线通讯模块27将此事件发送到远程控制中心进行记录，可由政府进行安全检查。此后，所述的安全控制系统200i连续检测便携式武器45(图2.21中的步骤S9-a3/S9-a4)的状态。一旦检测到枪锁打开后，所述的安全控制系统200i将其解锁T1秒时间(图2.21中的S9-a5)。期间，经过验证的便携式武器45的使用者将有足够的射击/操作便携式武器45的时间。在T1秒之后，安全控制系统200i为了安全会再次闭锁(步骤S9-a6)。

图2.23显示了远程控制中心600的系统配置，其中包括处理器28及其存储单元33、无线通信模块27、显示器29、蜂鸣器30和/或警示灯31、路由器32。无线通信模块27接收安装在便携式武器45上的安全控制系统200(a)的GPRS模块26的信号。安全控制系统200(a)可以是上文所述的安全控制系统中，能与远程控制中心600联用的的任意一种安全控制系统。存储单元33在远程控制中心600中存储与服务器和数据库相关的各种数据。显示器29可显示便携式武器45和所述的安全控制系统200(a)的详细信息。当出现异常情况(使用便携式武器的非法位置、信号丢失、蓄意破坏)时，详细信息显示在显示器29上。并且，蜂鸣器30和警示灯31可能被激活以发出警报。路由器32将控制中心600中的处理器28连接到互联网15，并允许网络设备16访问服务器和数据库。

网络设备16可以通过互联网15或者局域网访问控制中心600的服务器和数据库，有充分权限的管理员可以在实时的检查便携式武器45的状况。管理员登录到所述的安全控制系统200(a)，并可以访问数据库获得连接到控制中心600的便携式武器的详细信息，如轨迹，便携式武器45出现的区域，以及蓄意的销毁。但是一般的用户只能访问他们自己的枪支数据库，通过互联网15从台式电脑或移动电话查看相关记录。

控制中心600可以建立在Linux操作系统和Boa嵌入式Web服务器上(包含但不限于这一种服务器)。SQLite数据库(包含但不限于这一种数据库)可以安装在ARM Linux操作系统上。SQLite数据库可用于存储所有已经激活的所述的安全控制系统200(a)的信息，例如便携式武器的类型(即手枪、步枪、冲锋枪等)、购买日期、枪支编号、存枪地址及所有者的姓名和身份证、持枪证号、所住地址等。包括移动电话17在内的因特网设备可以通过互联网15或无线基站19访问boa web服务器以实时检查便携式武器的信息。SQLITE数据库存储公共区域(如学校、教堂、超市、体育场、市政厅、政府大楼等)的地图数据。该信息被标记并存储在地图数据中。

所述的安全控制系统200(a)定期采集GPS数据，并通过200(a)中的无线通讯模块27将GPS信息发送到控制中心600中的无线通信模块27。在接收到GPS信息后，控制中心600将数据存储在数据库中，并将接收到的GPS数据与目标公共区域进行比较。如果在公众地方发现便携式武器45，便会启动蜂鸣器30和/或警示灯31。显示器29将显示便携式武器45正处于危险使用中。同时，通过无线通讯模块27发送信号锁定便携式武器45。通过这些信号，便携式武器45将被安全锁定，无法发射。

优选地，还可以在该安全控制系统200(a)中增加遥控解锁模块。管理人员可以通过遥控器随时控制便携式武器45闭锁。管理人员或者安全机构也可以通过控制中心600随时对便携式武器45进行安全管控。安全机构通过控制中心600的控制权限比管理员的无线遥控的权限更大，有更高的优先级。管理员的无线遥控的权限比操作者的权限更大，具有更高的优先级。这样我们就可以根据政策法规和实际情况，实时地对便携式武器45进行安全管控，确保便携式武器的使用安全。经过实验测试，通过控制中心600控制便携式武器45闭锁的时间为0.15～0.25s(时间可能受网络延时的影响)，通过遥控器控制便携式武器45闭锁的时间为0.1～0.15s。

如果控制中心600检测到来自便携式武器45的信号逐渐消失(信号强度小于阈值)，或者便携式武器45无法向控制中心600发送信号，便携式武器45被认为处于危险使用状态。因此，控制中心600发送信号锁定便携式武器45以保证安全。

安全控制系统中的警报系统可以检测到便携式武器45被拆卸或故意损毁。图2.24和图2.25显示了用于检测便携式武器45未经授权拆卸/故意破坏的检测装置MS1。检测装置MS1包括操纵杆MS11，其与按钮或接触传感器MS10配合。操纵杆MS11在没有任何外力的情况下，操纵杆MS11不会按下按钮MS10。当安装时，操纵杆MS11被设置为按压按钮MS10，使操纵杆MS11推动/按压按钮MS10，以指示便携式武器45(即握把防护罩G2)已就位/使用状态良好；但是，当防护罩G2与便携式武器45分离时，会导致操纵杆MS11离开按钮M10，则操纵杆MS11释放按钮MS10。此操作将导致所述的安全控制系统200i检测便携式武器45被破坏。当所述的安全控制系统200(a)遭到故意损毁时，产生中断信号发送给微控制器Ⅰ，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2驱动执行结构3以锁定便携式武器的发射流程，同时微控制器Ⅰ才控制锁控驱动器2驱动执行结构3以解锁便携式武器的发射流程无线通讯模块27向控制中心600发送控制信号，控制中心600记录事件并发出警报。为了确保安全控制系统200(a)的可靠性、两个单独的GPS模块25安装在安全控制系统200(a)中。因此，即使有一个GPS模块25遭到损毁，安全控制系统200(a)也会正常工作。

[4]当便携式武器45被购买和激活时，所有者的信息被记录下来并存储在控制中心600的数据库中。具有不同身份的不同用户有不同的权限。例如，一般使用者(或未经授权的使用者)不能在公众地方使用他们的便携式武器，而警察则可携带便携式武器并开枪。因此，控制中心600会确定用户的身份和权限，并发送适当的信号锁定或解锁便携式武器。一般使用者使用便携式武器45在公共场所时会被锁定，而警察携带的武器在执行任务时可自由装弹和射击，因为他们有更高的权限当便携式武器的拥有者需要在家中使用便携式武器进行自卫时，安全控制系统200(a)可以立即解锁便携式武器，以便能保护他/她不受罪犯的伤害。

综合实施例3

根据本发明的另一实施例，本发明提供了一种安装在便携式武器上的安全控制系统200j和相应的安装在使用场所的场端控制器300j的系统。所述的安全控制系统200j安装在便携式武器45上，其中包括与微控制器2通信的微控制器Ⅰ和RFID电子标签模块35，以及和/或带有枪械定位模块23，无线通信模块27。图2.3是仅使用GPS模块25和3G通讯模块34的系统框图。所述枪械定位模块23包含但不仅限于GPS模块25、北斗定位模块、伽利略定位模块等。所述无线通讯模块27包含但不仅限于GPRS模块26、3G通讯模块、4G通讯模块、5G通讯模块等无线通讯模块。微控制器Ⅰ与锁控驱动器2连接。场端控制器300j包括一个安装在公共场所的信标基站150和/或控制中心600。其中，控制中心600与综合实施例2中所述的相同。

RFID电子标签模块35对应于放置在公共位置的信标基站150。无线传输信号将通过免费公共无线电频谱发送，例如，一个433MHz的频段，目前，信号覆盖半径可达300米。RFID电子标签模块35安装在便携式武器45上。RFID电子标签模块35用于接收来自所述基站的信标发送模块155发送的信号。微控制器Ⅰ将控制锁控驱动器2驱动执行机构3保持锁定，以防止在公共场所发生枪击事件。

所述的安全控制系统200j包括一个或多个解锁模块，该解锁模块是通过输入和确认用户信息来解锁便携式武器45的装置。解锁模块包括但仅不限于：面部识别模块36、IC感应解锁模块、动态密码模块、心率血氧模块、手指静脉识别模块和插入物理芯片模块等。无线通信模块27包括但不限于GPRS模块26、3G通信模块34、4G通信模块、5G通信模块和其他无线通信模块。枪支定位模块23包括但不仅限于GPS模块25、北斗定位模块和伽利略模块。

图2.31是由RFID电子标签模块35触发的中断流程图。图2.32是表示系统如何在轮询状态下工作的流程图。图2.33是示出由面部识别模块36发出的系统中断流程图。但是，RFID电子标签模块35出发的中断具有比面部识别模块36发出的优先级更高的优先级。

参考图2.32，当所述的安全控制系统200j启动时，该安全控制系统200j开始初始化(步骤S10-b1)，微控制器Ⅰ控制锁控驱动器2以驱动执行机构3保持便携式武器45的锁定(步骤S10-b2)。所述的安全控制系统200j里的微控制器Ⅰ监视RFID电子标签模块35，以检测是否接收到来基站的传输信号(步骤S10-b3)。如果RFID电子标签模块35检测到信号，则所述的安全控制系统200j进入处理由RFID电子标签模块35(步骤S10-a1和步骤S10-a2如图2.31所示)触发的中断服务程序。请注意，与人脸识别解锁模块36触发的中断相比，该中断具有更高的优先级。所述的安全控制系统200j锁定便携式武器45的发射流程，然后退出由RFID电子标签模块35触发的中断(图2.31中的步骤S10-a3和步骤S10-a4)。此时，便携式武器45仍被锁定。当所述的安全控制系统200j检测到便携式武器处于锁定阶段且锁定时间大于或等于T2秒(t≥T2s)时，微控制器Ⅰ控制系统进入低功耗或睡眠模式(图2.32中的步骤S10-b8与步骤S10-b9)。

当按下面部识别按钮时，所述的安全控制系统200j进入面部识别模块36(图2.33中的步骤S10-c1与步骤S10-c2)触发的中断。首先，安全控制系统200j将检查RFID电子标签模块35是否从信标信号站150(图2.33中的步骤S10-c3)接收到检测信号。如果RFID电子标签模块35检测到来自基站的信标信号，则所述的安全控制系统200j将退出中断并继续保持锁定状态(如图2.33所示，步骤S10-c3到步骤S10-c9)。此时不可能通过面部识别解锁模块36在公共场合解锁便携式武器45。如果便携式武器的操作者在家中或靶场，则RFID电子标签模块35将无法从信标信号站150接收检测信号，可以进行面部识别。当触发面部识别解锁模块36时，所述的安全控制系统200j中的微控制器Ⅰ将读取GPS模块数据(图2.33中的步骤S10-c3和步骤S10-c4)。如果所述的安全控制系统200j中的GPS模块检测到便携式武器45不在允许的地理区域(如各种学校和公共场所)，则安全控制系统200j退出中断阶段，并继续保持便携式武器锁定(图2.33中的步骤S10-c5到步骤S10-c9)。如果操作者(图2.33中的步骤S10-c5和步骤S10-c6)尝试激活手枪，而安全控制系统200j检测到便携式武器45在允许的地理区域内地理位置/区域(如枪手的住所或射击场)，所述的安全控制系统200j继续检查输入的面部识别数据是否与授权用户的原始数据相符。如果面部数据匹配，则安全控制系统200j控制锁控驱动器2驱动执行机构3以解锁便携式武器45。此时安全控制系统200j通过3G通信模块34发送解锁信息到控制中心600，并将解锁的射击信息写入到服务器的数据库中以供授权人员/官员稍后验证，然后安全控制系统200j退出中断阶段，进入轮询状态(图2.33中的从步骤S10-c6到步骤S10-c9)。安全控制系统200j连续检测RFID电子标签模块35从信标信号站150接收检测信号。如果未检测到信标信号站150的检测信号，则便携式武器仍处于锁定阶段(图2.32中的步骤S10-b3(N)到步骤S10-b4)。当状态为未锁定时(通过步骤S10-b4(Y))，所述的安全控制系统200j将使解锁时间持续一段时间(t＝T1s)，在此时间内(t＝T1s)，便携式武器的操作者将有足够的时间发射便携式武器，如正当防卫或狩猎。在t＝T1秒之后，所述的安全控制系统200j控制锁控驱动器2以驱动执行机构3锁定便携式武器(图2.32中的步骤S10-b5至步骤S10-b7)。如果检测到锁定状态，则安全控制系统200j将继续检测锁定周期t是否持续到大于或等于T2秒(步骤S10-b8)，安全控制系统200j继续按照上述过程检测和执行。

[5]面部识别模块36的使用仅用于举例。可以使用和实现各种其他识别方法来满足保证安全使用的要求。

例如，当使用动态密码解锁模块时，如果提供的动态密码与在激活便携式武器期间输入的原始密码不匹配，则便携式武器将保持闭锁状态。

另一个例子，当使用心率和血氧解锁模块时，如果本发明的安全控制系统检测到任何异常的心率或心率变异性(HRV)，这表明一个人是紧张的，心理状态不稳定，甚至在无意识的情况下，那么便携式武器将被锁定。

本发明实施例有效地解决了公共场所使用枪械的安全问题。这些公众地方必须预先安装与控制系统匹配信标信号站150，以确保安全。这样，就可以有效地控制和防止在公共场所枪击事件。

在整个安全系统从启动到关闭的过程中，本发明实施例已涵盖了设定时间段的最高指令(控制系统最高级授权者或机构下达的指令)在所有指定时间段内的控制要求，即本发明自始至终对设定时间段内的最高指令的执行一直贯彻始终。

上述所有安全控制系统可分别或与所有便携式武器的安全装置(含电驱动枪械)一起使用，形成智能便携式武器的安全控制，这些都将受到本发明的保护。

Claims (26)

1.一种便携式武器的安全控制系统，包括：

a.微控制器；

b.锁控驱动器；

c.执行机构；

d.与微控制器通信的生命体征探测传感器；

其中，微控制器根据生命体征探测传感器对人体生命体征的检测，决定控制驱动器驱动执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程；

其中所述生命体征探测传感器包括：

a.热释电红外传感器；

b.透镜；

c.圆柱形外壳部件：用于将热释电红外传感器安装在一端，并且透镜设置在透镜与热释电红外传感器之间的焦距处；

所述透镜是菲涅耳透镜；

其中菲涅耳透镜的第一面光滑，第二面有图案，第二面与热释电红外传感器相对；

菲涅耳透镜有图案的一面上分布有多个同心圆环与单圆环，多个同心圆环和多外单圆环对应于每个热释电红外传感器，热释电红外传感器还包括信号放大电路。

2.如权利要求1所述的安全控制系统，在菲涅耳透镜的第一面还包括红外增透膜。

3.如权利要求1所述的安全控制系统，还包括用于对操作员进行认证的认证模块。

4.如权利要求3所述的安全控制系统，其中所述认证模块选自生物识别模块；具有RFID卡的RFID卡读卡器；动态密码发生器和动态密码卡；物理芯片卡读卡器和物理芯片卡。

5.如权利要求4所述的安全控制系统，其中，所述认证模块是生物识别模块，用于对生物测定数据进行采样，以便由所述微控制器执行认证，以便控制所述驱动器解锁所述发射流程。

6.如权利要求5所述的安全控制系统，其中所述生物识别模块选自指纹识别模块、面部识别解锁模块或心率血氧解锁模块。

7.如权利要求1所述的安全控制系统，其中执行机构在便携式武器的扳机、扳机连杆、保险、击针、击锤或其组合处锁定或解锁发射流程。

8.如权利要求1所述的安全控制系统，还包括一个生物特征识别模块，用于认证便携式武器的操作人员。

9.一种便携式武器的安全控制系统，包括：

a.微控制器；

b.驱动器；

c.执行机构；

d.方向检测传感器，用于检测便携式武器的方向，使微控制器通过比较目标的方向和便携式武器的方向来控制驱动器；决定控制驱动器驱动执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程；

其中方向检测传感器包括一个九轴传感器；

其中所述九轴传感器包括加速度传感器、陀螺仪传感器和磁场传感器；方向检测传感器的方向数据由加速度传感器、陀螺仪传感器和磁场传感器通过九轴融合算法而得到；

所述安全控制系统控制流程如下：

启动，并通过初始化步骤；

执行机构锁定便携式武器的发射流程；

方向传感器基于其九轴传感器生成数据，微控制器采集加速度数据，采集磁场数据，采集陀螺仪数据；

微控制器基于采集的数据计算出便携式武器的方向数据；

微控制器比较该便携式武器的方向数据与目标的方向并计算它们的夹角；

如果其夹角大于预设值，控制执行机构将使枪锁保持在锁定位置；

如果角度小于预设的，所述执行机构解锁枪支。

10.根据权利要求9所述的一种便携式武器的安全控制系统，所述微控制器在采集加速度数据，采集磁场数据，采集陀螺仪数据的顺序或同时进行，或随机进行。

11.如权利要求1或3或7或9所述的安全控制系统，还包括无线遥控接收器模块，所述的无线遥控接收器模块接受无线遥控器发出的信号，并将该信号发送给微控制器Ⅰ控制驱动器驱动执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程。

12.一种便携式武器的安全控制系统，包括：

a.一种便携式武器安全控制器，

包括：i.微控制器Ⅰ，

ii.驱动器和，

iii.执行机构；

b.包含微控制器Ⅱ的场端控制器，所述微控制器Ⅱ与所述微控制器Ⅰ无线通信；其中，微控制器Ⅱ使微控制器Ⅰ控制驱动器以驱动执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程；

所述便携式武器安全控制器还包括信号发送模块，所述信号发送模块与所述微控制器Ⅰ通信，用于发送指示所述便携式武器的指示方向的信号；所述场端控制器包括：信号接收模块，与微控制器Ⅱ通信，仅当信号发送模块在预定角度范围内朝向信号接收模块时，指示接收信号的目标的方向；

或者便携式武器安全控制器还包括信号接收模块，与微控制器Ⅱ通信，仅当信号发送模块在预定角度范围内朝向信号接收模块时，指示接收信号的目标的方向；所述场端控制器包括：信号发送模块，所述信号发送模块与所述微控制器Ⅰ通信，用于发送方向信号；

还包括无线遥控接收器模块，所述的无线遥控接收器模块接受无线遥控器发出的信号，并将该信号发送给微控制器Ⅰ控制驱动器驱动执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程。

13.如权利要求12所述的安全控制系统，场端控制器还包括信标基站。

14.如权利要求12所述的安全控制系统，所述信号为红外线信号、超声波信号或毫米波雷达信号。

15.如权利要求12所述的安全控制系统，其中信号接收模块设置在目标附近。

16.如权利要求12所述的安全控制系统，其中场端控制器包括一个姿态识别系统。

17.如权利要求16所述的安全控制系统，其中姿态识别系统是双目摄像机姿态识别系统，肌电传感器姿态识别系统，结构光姿态识别系统，飞行时间姿态识别系统，超声波姿态识别系统，毫米波雷达姿态识别系统，以及人工智能图像识别系统中的一种或多种。

18.如权利要求13所述的安全控制系统，还包括RFID电子标签模块，所述电子标签模块接收来自信标基站的信号，通过微控制器Ⅰ控制驱动器驱动执行机构保持锁定或锁定便携式武器的发射流程。

19.如权利要求12所述的安全控制系统，还包括一个生物特征识别模块，用于认证便携式武器的操作人员。

20.一种便携式武器的安全控制系统，包括：

a.一种便携式武器安全控制器，包括：

i.微控制器Ⅰ，

ii.驱动器和，

iii.执行机构；

b.控制中心；

其中，所述微控制器Ⅰ与所述控制中心通信，所述微控制器Ⅰ控制所述驱动器以驱动所述执行机构锁定或解锁所述便携式武器的发射流程；

其中微控制器Ⅰ确定便携式武器的位置是否在允许区域内以操作便携式武器；

其中控制中心包括数据库，供微控制器Ⅰ访问地图数据，该地图数据包括一个或多个允许操作员操作便携式武器的区域；

还包括一个生物特征识别模块，用于认证便携式武器的操作人员；

还包括遥控解锁模块，管理人员可以通过遥控器随时控制便携式武器闭锁，安全机构通过控制中心的控制权限比管理员的无线遥控的权限更大；管理员的无线遥控的权限比操作者的权限更大。

21.如权利要求20所述的安全控制系统，其中所述便携式武器的安全控制器还包括用于确定所述便携式武器的枪械定位模块和/或通讯模块。

22.如权利要求21所述的安全控制系统，其中用于确定便携式武器的枪械定位模块是全球定位模块(GPS)、北斗定位模块或伽利略定位模块。

23.如权利要求21所述的安全控制系统，其中通讯模块用于接收控制中心发出的信号给微控制器Ⅰ，微控制器Ⅰ控制驱动器驱动执行机构锁定或解锁便携式武器的发射流程。

24.如权利要求21所述的安全控制系统，其中用于认证的模块选自生物识别模块；带RFID卡的RFID读卡器；动态密码发生器和动态密码卡；或物理芯片读卡器和物理芯片卡。

25.如权利要求1或9或12或20所述的安全控制系统，还包括检测装置，用于检测便携式武器被破坏或拆卸，并与微控制器Ⅰ通信。

26.如权利要求25所述的安全控制系统，其中所述检测装置包括微动开关，所述微动开关包括用于检测所述便携式武器部件的分离的杠杆。

Images