CN112513556B - 用于检测射击事件的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种通过连续脉冲与枪支或模拟枪支的枪管同轴对准的激光来确定枪支或模拟枪支在射击时的瞄准点的方法。然后，通过观察目标的摄像机系统连续检测瞄准点。检测到射击事件，并确定射击事件之前在目标上最后检测到的激光脉冲位置。从最后检测到的激光脉冲位置以及在最后一个激光脉冲位置之前的至少一个激光脉冲位置外推枪支或模拟枪支在射击时的瞄准点。

Description

用于检测射击事件的设备和方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年3月21日提交的美国申请序列号15/928,031的优先权，其内容通过引用整体并入本文，并且被认为是说明书的一部分。

技术领域

本专利文件大体上涉及武器训练和武器训练系统。更具体地，本专利文件涉及在武器模拟系统中使用的用于检测射击事件的设备和方法。已经开发了几种方法，它们都改善了现有技术。

背景技术

在大多数试图检测瞄准点的武器训练系统中，能够检测到射击事件的速度至关重要，因为当子弹开始移动时，武器后坐并改变瞄准点。因此，越快地检测到射击事件，就可以越准确地检测到瞄准点。

在典型的射击事件中，射击者拉动扳机并松开拉住弹簧加载的撞针的机簧。不受约束的撞针撞击弹壳背面的时间称为“锁定时间”。锁定时间大约为2-20毫秒，这取决于枪支的设计等。接下来，通过引爆弹壳中的底火来引燃弹壳中的火药。对于手枪，子弹将在大约1毫秒内离开枪管，对于步枪，子弹将在大约3毫秒内离开枪管。这是子弹在枪管中加速并射出的时间。对于手枪而言，子弹可加速至约1100英尺/秒，但枪管只有约6英寸长。对于步枪，子弹可加速至约3000英尺/秒，但枪管可以为26英寸长。重要的是，一旦底火击中，子弹就有效地离开了枪。将子弹从枪管中推出的气体也会产生推向枪后部的反作用力。该反应称为后坐力。在短暂的开火瞬间，枪的质量随着后坐力的作用而加速并开始运动。这种后坐力或后坐力会在10毫秒内由人体做出反应，具体取决于射手。此时，瞄准点被大大干扰。但是，子弹在任何明显的运动发生之前就已经离开了枪管。从本质上讲，子弹会奔向射击前枪所瞄准的地方，因为在子弹离开之前，后坐力几乎没有时间移动枪。

从感测的角度来看，用于测量射击事件的最常用的传感器是加速度计。在当前系统中，当加速度计感测到射击事件时，安装在枪支和枪管瞄准孔上的激光会被脉冲化。当从实弹或甚至是模拟的气动系统产生后坐力时，枪支必须移动到预设的加速度阈值以上才能检测到射击事件并射击激光脉冲。根据定义，枪支必须已经移动才能够证明。因此，当枪支指向与实际射击位置不同的地方时，激光脉冲就会射击并记录下来。

在使用机械致动系统的模拟系统中，没有子弹射出。所有的力量都必须在内部反作用。因此，当撞针敲击打开气动阀时(该气动阀最终会致动螺栓)，普遍记录的击中位置会低于实际瞄准点。当枪的顶部向后推动时，枪的前部向下推动。

因此，开发可以更准确地检测射手的瞄准点的方法和系统将是有利的。

市场上有许多套件来改装用于武器训练的真实枪支。这些套件包含多种可以允许武器训练系统评估受训者对其枪支使用情况的技术。例如，这些套件可以包括与枪支枪管同轴安装的激光器，以允许武器系统确定目标和击中点。这些套件可包括用于模拟后坐力的系统。美国专利号6,869,285中公开了一种用于模拟后坐力的系统(以下称为“285专利”)。

许多枪支模拟器市场上使用称为“Dvorak套件”的设备。Dvorak套件可能包括像“285专利”中公开的那样的后坐力模拟器。为了记录用于训练目的的武器运动，大多数正在使用的套件都包括一个惯性测量单元(“IMU”)。

可能难以隐藏将武器转换成可以在武器模拟器中用于训练目的的武器所需的所有电子设备。而且，在许多情况下，希望武器在大多数情况下是枪支，大部分保持未改装状态。为此，期望构造一种装置，该装置可以用于以最小的改动来改装武器(特别是枪支)，同时仍然向武器训练系统提供尽可能多的数据。有了这样的系统，可以在武器模拟器中使用实时武器并训练武器所有者。

关于武器训练和武器模拟器，要获得的最重要的数据点之一是射击事件。准确检测射击事件可以及时准确地测量受训者的瞄准点，并计算出击中点。由于枪支瞄准点一直在移动，这可能很困难。它还可以允许系统在射击之前、期间和之后检测枪支的运动。可以对这些数据进行分析，并用于向射击者提供有关射击错误和/或纠正措施的有价值的反馈，其中许多错误和/或纠正措施发生在射击事件之前、之中或之后。

市场上存在许多射击事件检测装置。几种解决方案围绕着激光射击器和电子扳机，电子扳机被包装成适合枪支枪膛或枪管的插入件。这些产品使用切换机构或类似的硬件来感应由撞针传递的、由击锤或主动撞针施加的脉冲(取决于枪支的配置)。在传递该脉冲之后，撞针是枪支内唯一的运动部件。这些系统在检测射击事件时非常准确。在某些情况下，切换机构安装在阀门(valve)上。对切换机构的影响进一步传递给致动模拟后坐力的气动阀。

用于检测扳机拉动的其他系统是不与移动的内部组件接触的轨道安装的设备。这些设备也可以脉冲激光，但是需要使用轨道安装的设备中的惯性传感器记录射击事件。因后坐力导致的整个枪支的运动被用来证明枪支已经开火。由于系统正在等待后座力以检测射击，因此系统无法准确地检测到瞄准点，因为瞄准点已受到后座力的极大干扰。到激光脉冲被射出并由摄像系统测量时，武器基本已从真实瞄准点移动。由此产生的不准确性是业界公认的惯例。

为此，提供一种可以在对现有武器进行最小改动的情况下更准确地检测射击事件的发生的方法是有益的。并且提供一种检测适合于现有武器系统和包括后坐力系统等的现有武器模拟系统的射击事件的方法也是有益的。

发明内容

本专利文件的目的在于提供一种在武器训练期间检测枪支或武器的射击事件的改进方法。本专利文件的另一个目的在于提供一种方法和设备，用于检测射击事件消除或至少改善了本领域中已知的一些问题。为此，提供了一种在射击时确定枪支或模拟枪支的瞄准点的方法。

在一些优选的方法中，用枪支或模拟枪支的枪管瞄准的激光器是连续脉冲的。激光优选地以1Hz或更高的频率脉冲。在更优选的实施方式中，以10Hz或20Hz或更高的频率脉冲激光。在其他实施方式中，可以甚至更快地脉冲激光，例如50Hz、100Hz，或甚至更快。在大多数实施方式中，将激光器安装到枪支或模拟枪支上，因为很难以任何其他方式来瞄准激光器。

在目标上连续检测来自脉冲激光器的激光脉冲位置。在优选的实施方式中，这是通过一个或多个设计用于检测脉冲的摄像机来实现的。

检测到射击事件。射击事件可以由安装在枪支或模拟枪支上的传感器检测。传感器可以是能够检测射击事件的任何类型的传感器。例如，可以使用加速度计或本文所教导的超声传感器。

一旦检测到射击事件，就从最后检测到的激光脉冲位置和在最后激光脉冲位置之前的至少一个其他激光脉冲位置推断出枪支或模拟枪支在射击时的瞄准点。在优选的实施方式中，在射击之前，在最后一个激光脉冲位置之前的多个点被用于推断射击时的瞄准点。

在一些实施方式中，在射击事件之后的目标上的至少一个激光脉冲位置也可以用于确定射击时的瞄准点。在一些实施方式中，在射击事件之后的目标上的多个激光脉冲位置被用于确定瞄准点。在大多数实施方式中，从射击事件之后在目标中确定激光脉冲位置的因素时，射击事件之后的位置的权重或重要性要小于射击事件之前的位置。

在优选实施方式中，该系统被设计用于在一次使用多个枪支的训练设施中。在这样的实施方式中，每个武器可以具有安装在其上的激光器，并且所有激光器可以被顺序地脉冲化，使得一次仅一个激光器被照射在目标上。优选地，脉冲激光与摄像机的快门同步，从而当检测摄像机的快门打开时，来自激光器的脉冲照亮目标。为此，激光脉冲的频率最好是可分的，而不会剩余到检测摄像机的帧频中，该摄像机连续地检测来自目标上的激光的激光脉冲位置。因此，摄像机的帧频越快，激光脉冲产生的速度就越快。在优选实施方式中，摄像机的帧频是60Hz。

在一些实施方式中，用于检测触发拉动事件的设备是超声传感器。在这样的实施方式中，提供了一种使用超声传感器检测枪支射击事件的设备。在优选实施方式中，该设备包括：壳体，该壳体在壳体的外部包括轨道接口，其中该轨道接口设计成附接到枪支的轨道；激光射击器，其安装在壳体的内部；IMU，其安装在外壳内；超声传感器，其位于壳体内部并与壳体的内壁直接接触；微控制器，其与超声传感器电连接。

尽管可以将任何类型的枪支或武器与所公开的设备和方法结合使用，但是该系统通常与手枪或步枪一起使用。

优选的，超声传感器是超声麦克风，但是可以使用任何类型的超声传感器。超声传感器可以听取高于20kHz(人类听力极限)或其附近的任何频率或对其敏感。然而，在优选的实施方式中，超声传感器听取大于或等于40kHz的频率或对其敏感。

在一些实施方式中，该设备可以进一步包括位于枪支的射击室中的声波发生器。为了使超声传感器更容易区分击锤的击打，当被枪支的击锤的击打时，声波发生器会发出超声波信号。超声传感器很容易将来自声波发生器的超声波信号与频带中的其他噪声区分开。

在本专利文件的实施方式的另一方面，提供了一种在射击时确定武器瞄准点的方法。在优选的实施方式中，该方法包括：将电子模块安装在武器的导轨或其他安装部件上，其中电子模块包括超声传感器、IMU和激光射击器；连续脉冲来自激光器的激光束；用超声传感器监听击锤的击打；传递击锤的击打的时间；通过将射击时间与激光束的位置信息相结合来计算武器的瞄准点。

在使用连续脉冲激光束的系统中，模拟系统始终记录武器的指向位置。在这种情况下，射击事件检测的速度不太重要。当射击事件被记录时，模拟系统会在记录的枪口位置的历史上及时向后看，以选择与已记录的延迟射击事件相对应的瞄准点。

在没有连续脉冲激光并且不连续记录枪口位置的系统中，能够快速在反应中使激光脉冲的快速射击事件传感器至关重要。

在一些实施方式中，该方法还包括在计算步骤中从IMU发送方位信息并使用该方位信息。

在一些实施方式中，该方法还可以包括从声波发生器发送超声签名，其中当被枪支的击锤击打时，声波发生器会传输；并利用超声传感器检测来自声波发生器的电子签名。在一些实施方式中，该方法连续地记录来自位于轨道安装的设备中的IMU/加速度计的射击事件。在某些系统中，连续基础(continuous bases)可以重复间隔。在使用这种方法的系统中，通过在指定的时间间隔内回顾其记录的历史记录来确定瞄准点。在一些实施方式中，设备中的射击事件记录方法可以用于检测实弹或其他基于燃烧的弹壳的射击事件。

上面的描述仅仅是一些可能的实施方式的总结，并且可以从随后伴随参考附图的详细描述中获得更详细的理解。

附图说明

图1示出了通过连续地脉冲出瞄准激光来检测枪支或武器模拟器的瞄准点的方法。

图2示出了带有附接到枪支导轨上的武器模拟器模块的枪支。

图3图示了安装在武器导轨上的武器模拟器模块。

图4示出了武器模拟器模块的内部视图。

具体实施方式

取决于摄像机，仅在摄像机系统检测到射击事件之后才尝试通过脉冲激光来检测武器的瞄准点仍会花费很长时间。一种可能性是使用高帧频摄像机(例如300Hz)来检测激光脉冲。这意味着可以以3毫秒的分辨率记录射击。结合快速超声波系统以检测射击事件，枪口不会发生太大运动，而且该系统相当准确。在步枪中，甚至可能在子弹离开枪口的同一时间记录激光脉冲。但是，希望使用速度较慢、价格较低的摄像机。

图1示出了一种通过连续脉冲对准与膛孔同轴的激光来检测枪支或武器模拟器的瞄准点的方法。与以前的系统不同，以前的系统仅在甚至检测到射击事件之后才脉冲激光，而本申请的方法和系统连续脉冲激光。优选以1Hz或更高的频率脉冲激光。在更优选的实施方式中，以10Hz或20Hz或更高的频率脉冲激光。在其他实施方式中，可以甚至更快地脉冲激光，例如50Hz、100Hz或更快。

尽管在优选实施方式中，激光实际上被包含在枪管的膛孔内，并且因此与膛孔同轴对准，在其他实施方式中，激光器可以被安装到枪支上并且与距离枪支一定距离的膛孔的瞄准位置对准(例如具有瞄准孔)。激光器的典型安装位置通常在枪管的顶部或底部，并且在许多实施方式中，激光器可以附接到枪管的顶部或底部的导轨上。

如图1中所见，在目标上连续检测来自脉冲激光的每个脉冲的激光脉冲位置。在图1中用标记为2、3、5和6的点表示。每个点表示在特定时间记录的枪支的瞄准点或枪口位置的测量值。在优选的实施方式中，目标上的激光脉冲的检测是通过一个或多个设计用于检测脉冲的摄像机来实现的。然而，可以使用光传感器或任何其他类型的传感器来检测入射在目标上的激光脉冲。摄像机可以是阵列、CCD摄像机或任何其他类型的摄像机。

检测到射击事件。射击事件可以由安装在枪支或模拟枪支上的传感器来检测。传感器可以是能够检测射击事件的任何类型的传感器。例如，可以使用加速度计或本文所教导的超声传感器。从图1中位置3和位置5之间的差异可以看出，在射击后，检测到很大的跳跃。通常，射击者在目标射击之前变得静止。有了后坐力，枪口指向的位置就会非常迅速地变化。但是，只要以恒定的延迟记录加速度计测得的射击，就可以从枪支的先前运动中推断出扳机扳动时的枪口位置。

一旦检测到射击事件，就基于最后检测到的激光脉冲位置3以及最后激光脉冲位置3之前的至少一个其他激光脉冲位置2来推断出枪支或模拟枪支在射击时的瞄准点4。在优选的实施方式中，在射击之前的最后一个激光脉冲位置3之前的多个点2用于在射击时外推瞄准点4。

外推方法使用从运动传感器(或超声传感器)记录的射击时间来定标在射击之前最后记录的瞄准位置的外推距离。可以使用许多不同的内插/外推方法，包括线性外推、多项式或其他方法，仅举几个例子。

在优选实施方式中，射击事件的时间被检测并加时间戳。如果枪支上有检测机构，则射击事件的时间及其发生的事实可能会传输到外部计算机。这可以通过有线或无线链路来完成，但是优选地通过无线链路并且优选地通过射频“RF”链路来完成。

与射击事件同时或其前后记录枪支瞄准点的位置。通常，这是通过全局快门摄像机拾取脉冲激光在枪支上的位置来完成的。帧速率可以是任何帧速率，但是可以使用具有固定间隔的60Hz快门。显然，快门速度越快就越精确，但快门速度越快的摄像机就越昂贵。本文所述的方法允许在仍然使用快门速度为120Hz以下的摄像机的同时，更精确地计算出瞄准点，更优选为60Hz以下；并且甚至更优选地为30Hz以下。

返回图1，摄像机记录每个激光脉冲的X和Y位置，以及每个位置的时间戳，以形成每个激光脉冲位置的集合(t，x，y)。如图1所示，可以为每个激光脉冲2A、2B、2C、3、5和6记录一组(t，x，y)。一旦将射击事件的时间与记录的激光脉冲位置作为同一参考系移动，就将其与每组点中的“t”进行比较，以确定射击事件之前的最后记录位置。在图1的实施例中，位置3。

一旦相对于所记录的激光脉冲的位置确立了射击事件的定时，则射击事件之前的多个激光脉冲位置被确定，以在射击时用于实际瞄准点的外推。根据实施方式，可以使用任何数量的激光脉冲位置。在一些实施方式中，使用10个激光脉冲位置。在其他实施方式中，可以使用8、5或甚至3个激光脉冲位置。

一旦识别出要用于外推的激光脉冲点，就使用所有“x”分量来外推在射击4时的瞄准点的x位置。然后，使用所有“y”分量来外推射击4时的瞄准点的y位置。利用“x”和“y”位置外推到记录的射击事件的“t”。

如果射击事件的时间戳与摄像机帧不在同一全局时间中，则两者都需要置于同一时间帧中。时间戳要么转换为摄像机时间帧，反之亦然，或者将两者都转换为第三时间帧，例如全局时间。

在一些实施方式中，如果需要，在射击事件4时，瞄准点的“t”可以是被转换为公共参考帧的射击事件的实际记录的时间戳。然而，在一些实施方式中，可以从记录为射击事件的实际“t”中减去小的延迟。之所以减去较小的延迟，是因为大多数系统将具有记录此类事件的某种类型的延迟，并且通过从记录的实际时间中减去少量时间，可以计算出更准确的瞄准点。

在一些实施方式中，如果激光脉冲位置的时间“t”很接近射击事件的时间，则即使在射击事件之前，该激光脉冲位置也可以被忽略。

在一些实施方式中，在射击事件之后，目标上的至少一个激光脉冲位置5也可以用于确定射击时的瞄准点4。尽管在计算中非常轻量地加权了后射击位置，但是在射击事件之后对激光脉冲位置5进行内插可能是有益的。在一些实施方式中，在射击事件之后，目标上的多个激光脉冲位置被用于确定瞄准点。在大多数实施方式中，从射击事件之后将目标上的激光脉冲位置考虑在内，与射击事件之前的位置相比，射击事件之后的位置被赋予较小的权重或重要性。

由于需要在射击时间之后进行测量，因此在将实际的射击位置发送到模拟系统中时可能会增加一些流水线延迟。例如，即使视频的帧50正在显示给射击者，系统也需要使用帧49来确定击中或未击中。大多数模拟系统以30帧/秒的速度播放电影/图形。实际上，只要对击中或未击中的计算发生在适当的帧中，用户就不会感觉到增加的1帧或2帧延迟，并且不会影响训练质量。

在匹配精确的枪口位置时，这种外推的精度可能难以测量。但是，在实弹和模拟后坐力系统的测试中，踪迹外推机制显示出在5米射击距离下精度提高了几英寸。根据确切的使用案例，这会极大地影响训练的能力：系统越不准确，目标就必须越近，对枪法训练的重视程度就会降低。

在优选实施方式中，该系统被设计用于在一次使用多个枪支的训练设施中。在这样的实施方式中，每个武器可以具有安装在其上的激光器，并且所有激光器可以被顺序地脉冲化，使得一次仅一个激光器被照射在目标上。希望能够跟踪在同一屏幕上射击的多种武器并区分是哪一个射击。一种方法是连续不断地对不同武器进行激光脉冲，使每个武器在摄像机采集的1帧中落下1个激光脉冲。

优选地，脉冲激光与摄像机的快门同步，使得当检测摄像机的快门打开时，来自激光器的脉冲照亮目标。为此，激光脉冲的频率最好是可分的，而不会剩余到检测摄像机的帧频中，该摄像机连续从目标上的激光检测激光脉冲位置。因此，摄像机的帧频越快，激光脉冲产生的速度就越快。在优选的实施方式中，摄像机的帧频为60Hz。

可以理解的是，对于具有60Hz摄像机和10支武器的系统，将记录最大6Hz的枪口位置。只有2个武器的系统可以记录30Hz的瞄准位置。

在图1的实施例中，使用具有以20Hz脉冲的瞄准激光器的手枪，每50毫秒产生一个用于枪口指向位置的数据点。如果激光不是连续脉冲的，那么这种类型的分辨率将是太小的时间分辨率。

然而，在本文教导的实施方式中，当与脉冲激光器组合时，使用普通的便宜的加速度计来检测射击事件就足够了。加速度计可以非常精确地记录后坐力的时间。时间戳将后坐力置于激光脉冲记录的两个连续摄像机帧之间。

超声波触发拉动检测

在实弹武器中，由于子弹质量离开枪支而产生的实际后座力，后座力总是将枪口向上提起。与上述连续脉冲激光的系统不同，依靠枪支运动来触发激光的系统(无论是实弹还是模拟)都将始终具有相当大的固有误差。

当声音在手枪的聚合物/金属框架内传播时，声音的速度远高于空气，超声传感器可以感觉到火药的爆炸或击锤的击打的落下。与惯性传感器相比，提供了在10毫秒之内的记录射击事件的优势。

为了安装武器模拟器系统而不改动武器，并且为了检测射击事件，本专利文件公开了一种轨道安装模块，其使用超声波从导轨安装的模块内部检测射击事件。

图2示出了枪支12，枪支12具有附接到枪支12的导轨上的武器模拟器模块20。枪支12和武器模拟器模块20构成了武器模拟器子系统10。枪支12具有扳机16。尽管在图1中示出了枪支，但是子系统10可以使用任何武器来构造。例如弩、步枪、复合弓、手枪、弹枪、机枪或任何其他类型的武器都可以代替枪支12。特别地，武器模拟器模块20被设计为与包括扳机16的武器一起使用。这是因为武器模拟器模块20被特别地设计为检测射击事件。

图3示出了安装在武器导轨14上的武器模拟器模块20。可以看到，武器模拟器模块20包括武器导轨接口21，该作为接口并与武器模拟器模块20接合且可拆卸地连接到导轨14。在本领域中众所周知，可以使用轨道接口系统或RIS(又称为轨道附件系统或RAS)将附件固定到武器上。常见的附件包括战术灯、激光瞄准模块、前向握把、伸缩瞄准具甚至刺刀。为了简化此类附件的设计，有许多标准化的RIS，包括例如Weaver导轨安装架、Picatinny导轨(MIL-STD-1913)、NATO附件导轨、Keymod和M-LOK等。接口21可以使用这些标准RIS接口中的任何一个，或者可以使用专有接口。

图4示出了武器模拟器模块20的内部视图。可以看出，图3的实施方式包括均已安装在壳体22中的超声传感器23、惯性测量单元(IMU)26、微控制器24和激光器25。该壳体包括轨道接口21(以虚线示出)。该壳体可以由任何材料制成，例如塑料、金属或陶瓷。然而，该壳体优选地由金属制成，例如钢、铝或钛或它们的某种混合物，并且甚至更优选地，该壳体由不锈钢制成。

在操作中，微控制器是武器模拟器模块20的大脑，从超声传感器和IMU接收输入并命令激光器。武器模拟器模块20可选地包括支持蓝牙、IEEE802.11或其它无线协议的无线通信芯片27，以允许武器模拟器模块20与其他设备或系统进行通信。

在一些系统中，武器模拟器模块20可选地包括一个或多个摄像机。一个或多个摄像机可以以第一人称视角了解枪支瞄准的目标，并且此类视频有助于诊断和训练。

武器模拟器模块20还可以包括如本领域中已知的电池28或由多个电池组成的电池组28。壳体22的外部可选地包括充电端口29，例如USB充电端口，以允许单元20特别是电池28被充电。

超声传感器23是本发明的关键方面。超声传感器(通常是超声麦克风)设计用于监视和检测射击事件。在手枪中，扳动扳机时，它会激活击锤。枪支有单动作(SA)和双动作(DA)设计。在单动作枪支中，必须用手扳起击锤，扳机简单地释放击锤。在双动作设计中，扳机既可以搬动击锤，也可以释放击锤。无论采用哪种设计，枪支都会使用扳机来触发武器射击腔中的子弹的射击。这是通过弹簧和动能的组合来驱动打击装置实现的，该动能通过撞针操作来击打并点燃底火。击打机制主要有两种：击锤和主动撞针。击锤是弹簧张紧的金属块，在松开时会在销钉上枢转并撞击撞针以排出弹壳。主动撞针本质上是弹簧加载的撞针，其沿与弹壳成一直线的轴线行进，从而无需单独的击锤。在这两种情况下，击锤和撞针或撞针和弹壳都发生碰撞。这种碰撞产生了声学特征。声学传感器23被设计为检测该声学特征。

尽管已经对枪支的声学特征进行了广泛的研究，但是研究集中在超声速子弹的枪口爆炸和冲击波上。本文的实施方式试图检测甚至更早的顺序，即击锤和撞针的顺序。超声传感器23正在监视超声频率，通常大于或等于40KHz。可以调节超声波阈值和频带，以感测空腔室或实弹中的击锤的击打。超声波/声发射在区分事件(如动作结束或实弹射击)方面的能力可以优于惯性传感器。

如图3所示，超声传感器23安装成与壳体22直接接触。在这样的实施方式中，超声传感器23可以被压成与壳体22接触。然后经由轨道接口21将外壳安装到武器上，并因此与枪支本身接触。这使超声传感器与枪支外部感受振动地接触。将超声传感器放置成与武器模拟器模块20的壳体22直接接触，可以增加系统的灵敏度或信噪比，并允许超声传感器更容易地检测扳机拉力。

在操作中，超声传感器23向微控制器24提供信号，并且实际上是微控制器24确定来自超声传感器23的信号是否实际上是扳机拉力。一旦确定已经发生扳机拉动，微控制器24就可以指示要发送已经发生触发拉动的信号到模拟器系统。作为该通知的一部分，武器模拟器模块20还可以从IMU26发送有关方位和位置的信息。

武器模拟器系统然后可以使用来自武器模拟器模块20的信息来确定扳机被拉动时枪支的位置、方向和瞄准点。在优选的实施方式中，枪支的位置和方向可以被连续地缓冲，使得触发拉动之前的及时信息也可以被检索和分析。在一些实施方式中，武器模拟器系统还可以基于从武器模拟器模块20发出的激光束的位置来确定武器的位置和瞄准。可以安装武器模拟器模块20，使得激光发射器25与枪管同轴对准。IMU26可用于校正来自倾斜的并行错误。可以检测到发射的激光并对其进行三角测量以确定武器的位置和瞄准点。在优选实施方式中，激光器25从武器模拟器模块20连续地脉冲，使得武器模拟器系统可以连续地跟踪武器的位置和瞄准点。

在难以区分来自击锤的击打的超声波的情况下，可以将带有切换机构的电池供电或压电超声波发生器放入腔室内。在这种情况下，当击锤击打时，将触发响声，以发出独特的调谐共振超声音。可以将该音调与其他自然产生的声发射区分开来。该音调将通过武器的主体传输，并由位于武器模拟器模块20中的超声麦克风23读取。

现有的后坐力设计公开了将先导计量阀用于机械致动的后坐力系统。尽管当前的武器模拟器模块20可以与现有的后坐力系统结合使用，但是也可以使用安装在武器中的电动后坐力系统。该设备可能需要更换手枪中的枪管，或(“AR”)型武器中的一部分螺栓支架。后坐力装置也可以用超声波控制，并包括电池和微控制器。微控制器可以被配置为打开阀门：1.)在武器模拟器模块20的命令下，该模块可以发出自己的通信音调，以供后坐力系统读取；或2.)单独听取和解释击锤击打声发射信号。

除了致动后坐力系统之外，武器内的超声通信还可启用其他致动器，例如弹匣捕获、弹匣释放、瞄准运动或其他武器上的模拟效果。使用超声通信的优点是，所有武器上的通信都可以无线方式进行，从而使包装更容易、更清洁并且对武器的改动更少。

尽管说明书已经参考具体的附图和实施例解释了实施方式，但是这些描述仅是示例性的，并且不应该限制下面要求保护的实施方式的全部范围。

Claims (19)

1.一种确定枪支或模拟枪支在射击时的瞄准点的方法，包括：

以大于1Hz的频率连续地脉冲发出激光，其中激光器安装在枪支或模拟枪支上，并与枪支或模拟枪支的枪管同轴对准；

连续检测来自目标上的激光的激光脉冲位置；

用安装在枪支或模拟枪支上的传感器检测射击事件；

确定在射击事件之前在目标上的最后检测到的激光脉冲位置；

从最后检测到的激光脉冲位置和最后一个激光脉冲位置之前的多个激光脉冲位置外推枪支或模拟枪支在射击时的瞄准点。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在射击事件之后将目标上的至少一个激光脉冲位置纳入外推步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，减小射击事件之后的至少一个激光脉冲位置的权重。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，使用射击事件之后的目标上的多个激光脉冲位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器是加速度计。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传感器是超声传感器。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述频率大于10Hz。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述频率大于20Hz。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，调整连续脉冲激光的频率和定时，以便在打开检测摄像机的快门时会出现目标上的激光的激光脉冲位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，多个枪支或模拟枪支的每一个均具有安装在枪支或模拟枪支上的激光器，并由枪支或模拟枪支的枪管瞄准，并且每个激光器以重复的顺序连续发出脉冲，因此，当检测摄像机的快门打开时会出现目标上的激光的每个激光脉冲位置。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述检测摄像机的帧频是60Hz。

12.一种确定枪支或模拟枪支在射击时的瞄准点的方法，包括：

以10Hz或更高的频率脉冲发出激光，其中，激光器由枪支或模拟枪支的枪管瞄准；

检测来自目标上的激光的激光脉冲位置；

检测射击事件；

确定在射击事件之前在目标上最后检测到的激光脉冲位置；

从最后检测到的激光脉冲位置和最后一个激光脉冲位置之前的至少一个激光脉冲位置外推枪支或模拟枪支在射击时的瞄准点。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述检测来自目标上的激光的激光脉冲位置的步骤是通过观察目标的检测摄像机来执行的。

14.根据权利要求12所述的方法，进一步包含将射击事件之后的至少一个激光脉冲位置纳入外推步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，减小射击事件之后的所述至少一个激光脉冲位置的权重。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述检测射击事件的步骤由结合到枪支或模拟枪支的传感器执行。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述传感器选自由超声传感器和加速度计组成的组。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述激光的脉冲与检测摄像机的快门同步，使得当所述快门打开时出现激光脉冲位置。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，多个枪支或模拟枪支的每一个都具有由枪支或模拟枪支的枪管瞄准的激光器，并且每个激光器以重复的顺序脉冲，使得当检测摄像机的快门打开并且一次仅在目标上出现一个激光脉冲时，会出现目标上的激光的每个激光脉冲位置。