DE112020002404T5

DE112020002404T5 - Proportional reagierende konduktive Energiewaffe sowie Verfahren

Info

Publication number: DE112020002404T5
Application number: DE112020002404.0T
Authority: DE
Inventors: Samuel Batchelder J.; Cynthia T. Batchelder
Original assignee: Convey Technology Inc
Current assignee: Convey Technology Inc
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2022-02-24
Also published as: US12018918B2; WO2020236761A9; WO2020236761A3; JP7482904B2; US20220236037A1; WO2020236761A2; JP2022532257A

Abstract

Ein Verfahren zur Abgabe einer elektrischen Ladung an ein entferntes Ziel mit einer CEW umfasst die Verwendung eines oder mehrerer Sensoren, die mit der CEW in Kommunikation stehen, um eine Bedrohungsstufe einer Situation zu bestimmen und das Ziel mit wenigstens einem Elektrodendraht zu kontaktieren, der von der CEW abgegeben wird. Das Verfahren umfasst weiterhin das Anlegen einer elektrischen Ladung entlang des wenigstens einen Elektrodendrahtes, so dass die elektrische Ladung zwischen der CEW und dem entfernten Ziel auf der Grundlage des ermittelten Bedrohungsgrades der Situation fließt.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein handgehaltenes Gerät, das so ausgebildet ist, dass es eine Bedrohung mit einem oder mehreren Sensoren bewertet und eine elektrische Ladung an ein Ziel abgibt, deren Wirksamkeit proportional zu der bewerteten Bedrohung ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein handgehaltenes Gerät, das so ausgebildet ist, dass es eine Mehrzahl von Elektrodendrähten entlädt und eine nicht-tödliche Menge an elektrischer Energie abgibt, die proportional zur Bedrohung ist, wie sie von dem einen oder den mehreren Sensoren bewertet wird.
Nicht-tödliche Geräte, die eine kampfunfähig machende Menge an Elektrizität abgeben, werden gemeinhin als konduktive Energiewaffen (im Englischen: Conductive Energy Weapons = CEWS) bezeichnet und von vielen Strafverfolgungs- und Militärkräften eingesetzt. Eine Fallstudie mit 24.000 Einsätzen zeigt, dass der Einsatz von CEWS die Zahl der Verletzungen bei Verdächtigen im Vergleich zum Einsatz konventioneller Waffen um 60 % reduziert.
Eine gängige CEW wird unter dem Namen TASER® von Axon Enterprise, Inc. mit Sitz in Scottsdale, Arizona, verkauft. Ein TASER® CEW liefert Strom mit Hilfe von zwei Pfeilen, die durch Schießpulver oder Federn angetrieben werden und von denen jeder einen isolierten Draht von einer Spule im Abschussgerät zieht. Typische Abschussgeräte im Pistolenstil haben zwei Pfeilpaare und eine effektive Reichweite von 15 bis 30 Fuß.
Es gibt andere CEWs, die flüssige oder geschmolzene konduktive Strahlen verwenden. Allerdings haben die lonenleiter (wie Salzwasser) im Allgemeinen einen zu hohen Widerstand, um die relativ hohen erforderlichen Spitzenströme zu übertragen.
Metalllegierungen, die bei Umgebungstemperatur geschmolzen sind (NaK, Quecksilber, Gallium), sind im Allgemeinen korrosiv, giftig und/oder teuer. Die Strahlen, die sie bilden, brechen im Allgemeinen durch Rayleigh-Instabilität auseinander.
Metalllegierungen, die oberhalb der Umgebungstemperatur geschmolzen werden, können ausgestoßen werden, um im Flug zu gefrieren; solche Strahlen neigen dazu, zu zerbrechen, da der Luftwiderstand sie abbremst. Außerdem erfordert die Aufrechterhaltung von Legierungsreservoirs bei erhöhter Temperatur im Standby-Modus eine erhebliche Menge an Energie, um den Wärmeverlust auszugleichen. Ein solches handgehaltenes Gerät benötigt eine erhebliche Menge an Volumen für die Isolierung. Beides ist für eine tragbare Konstruktion problematisch.
Andere CEWS, die elektrische Energie auf ein Ziel übertragen, umfassen einen starren Stab oder eine Sonde. In einigen Fällen kann der Stab oder die Sonde teleskopisch sein, um die Reichweite zu erhöhen. Die Reichweite einer starren CEW liegt jedoch im Allgemeinen innerhalb des Aktionsradius der Zielperson, und sie können von einem potenziellen Ziel ergriffen werden.
Schließlich können die CEWS in einigen Fällen einen Laser verwenden, um einen oder mehrere leitende Kanäle in der Luft zu ionisieren. Die laserbasierten CEWS sind jedoch teuer, potenziell tödlich und blendend und in vielen Fällen unpraktisch.
Unabhängig von den zuvor offenbarten CEWS fehlt es jeder CEW an einem oder mehreren Sensoren, die so ausgebildet sind, dass sie eine Bedrohung einschätzen und eine elektrische Ladung auf der Grundlage der wahrgenommenen oder eingeschätzten Bedrohung anpassen. Die ein oder mehreren Sensoren können verwendet werden, um die elektrische Ladung über den gesamten Bereich der Bedrohungen anzupassen, von einem leicht aggressiven oder selbstgefährdenden Täter, der eine weniger aggressive Ladung erfordern würde, bis hin zu überwältigend aggressiven Gegnern, die den unmittelbaren Tod des Benutzers bedrohen, was eine maximal aggressive Menge an elektrischer Ladung erfordern würde, um die Person außer Gefecht zu setzen.
Zusammenfassung
Diese Offenbarung in ihren verschiedenen Kombinationen, entweder in Form einer Vorrichtung oder eines Verfahrens, kann auch durch die folgende Auflistung von Punkten gekennzeichnet sein:
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Abgabe einer elektrischen Ladung an ein entferntes Ziel mit einer CEW. Das Verfahren umfasst die Verwendung eines oder mehrerer Sensoren, die mit der CEW in Kommunikation stehen, um einen Bedrohungsgrad einer Situation zu bestimmen und das Ziel mit wenigstens einem Elektrodendraht zu kontaktieren, der von der CEW abgegeben wird. Das Verfahren umfasst weiterhin das Anlegen einer elektrischen Ladung entlang des wenigstens einen Elektrodendrahtes, so dass elektrische Ladung zwischen der CEW und dem entfernten Ziel auf der Grundlage des bestimmten Bedrohungsgrades der Situation fließt.
In einigen Ausführungsformen ist die CEW mit einer Steuerung ausgestattet, die der Steuerung eine Rückmeldung über die erkannte Bedrohung und/oder die Wirksamkeit der CEW gibt. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung eine Rückmeldung über die Wirksamkeit der CEW senden, indem es Signale über physische Eingaben, wie z. B. Druck, an die Steuerung liefert, z. B. durch die Verwendung eines Joysticks.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Abgeben einer elektrischen Ladung an ein entferntes Ziel mit einem CEW. Das Verfahren umfasst die Verwendung eines oder mehrerer Sensoren, die mit der CEW in Kommunikation stehen, um einen Bedrohungsgrad einer Situation zu bestimmen. Das Verfahren umfasst die Druckbeaufschlagung eines Reservoirs eines metallischen Leiters, der anfänglich eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes aufweist, und das Fließenlassen des metallischen Leiters durch eine Öffnung, um einen kontinuierlichen Draht mit axialer Geschwindigkeit zu bilden, so dass ein Benutzer die axiale Geschwindigkeit des Drahtes steuern kann, um das entfernte Ziel abzufangen. Das Verfahren umfasst das Anlegen einer elektrischen Ladung entlang des Drahtes, so dass elektrische Ladung zwischen dem Reservoir und dem entfernten Ziel fließt, basierend auf dem ermittelten Bedrohungsgrad der Situation.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine konduktive Energiewaffe (CEW). Die CEW umfasst eine Batterie und einen Hochspannungsimpulsgenerator, der elektrisch mit der Batterie verbunden ist. Die CEW umfasst einen oder mehrere leitende Kontakte, die über einen leitenden Draht für jeden leitenden Kontakt elektrisch mit dem Hochspannungsimpulsgenerator gekoppelt sind, und einen Antrieb, der so ausgebildet ist, dass er den einen oder die mehreren leitenden Kontakte aus der CEW herausschleudert. Die CEW umfasst einen Aktuator, der so ausgebildet ist, dass er den Antrieb veranlasst, den einen oder die mehreren leitenden Kontakte aus der CEW zu treiben. Die CEW umfasst einen oder mehrere Sensoren, die so ausgebildet sind, dass sie Signale senden, und eine Steuerung, die so ausgebildet ist, dass sie die Signale von dem einen oder den mehreren Sensoren empfängt und verarbeitet, um einen Bedrohungsgrad zu bestimmen, wobei die Steuerung ein Signal an den Impulsgenerator sendet, um eine Folge von Impulsen an den einen oder die mehreren leitenden Kontakte zu verursachen, die proportional zu dem bestimmten Bedrohungsgrad ist.
Diese Zusammenfassung dient dazu, Konzepte in vereinfachter Form vorzustellen, die weiter unten in der detaillierten Beschreibung beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des offenbarten oder beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, und es ist nicht beabsichtigt, jede offenbarte Ausführungsform oder jede Implementierung des offenbarten oder beanspruchten Gegenstands zu beschreiben. Insbesondere können Merkmale, die hier in Bezug auf eine Ausführungsform offenbart sind, gleichermaßen auf eine andere anwendbar sein. Außerdem soll diese Zusammenfassung nicht als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands dienen. Viele andere neuartige Vorteile, Merkmale und Beziehungen werden im weiteren Verlauf dieser Beschreibung deutlich werden. Die Figuren und die nachfolgende Beschreibung veranschaulichen insbesondere illustrative Ausführungsformen.
Figurenliste
Der offenbarte Gegenstand wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert, wobei gleiche Struktur- oder Systemelemente in den verschiedenen Ansichten mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Außerdem können analoge Strukturen in Hunderterschritten gekennzeichnet sein. Es wird davon ausgegangen, dass alle Beschreibungen auf gleiche und analoge Strukturen in den verschiedenen Ausführungsformen anwendbar sind.

1 ist eine schematische Ansicht einer in der Hand gehaltenen konduktiven Energiewaffe.
2 ist eine schematische Ansicht einer weiteren handgehaltenen konduktiven Energiewaffe.
3 ist eine schematische Ansicht einer kalten, Metallausstoßbasierten in der Hand gehaltenen konduktiven Energiewaffe.
4A-4F sind schematische Ansichten der konduktiven Energiewaffe, die auf mehrere Ziele in einem Raum verwendet wird.
5 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einem Sensor zur Erfassung des Stroms durch die ausgestoßenen Strahlen.
6 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einem Ultraschall-Entfernungssensor.
7 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einem LIDAR-Entfernungssensor.
8 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einem Gyroskop zur Bestimmung einer Rotation der konduktiven Energiewaffe.
9 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einem Beschleunigungsmesser.
10 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einem strukturierten Licht-Entfernungsmessungs-Sensor.
11 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einem Radar-Entfernungsmesser.
12 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einer stereoskopischen Bildgebung.
13 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe mit einem Magnetstromschleifen-Entfernungsmesser.
14 ist eine schematische Ansicht einer konduktiven Energiewaffe, die mit einer Videokamera ausgestattet ist, die so ausgebildet ist, dass sie ein Video an einen Bildanalysator liefert.
15A ist ein Flussdiagramm, das die Schritte veranschaulicht, die vor dem Angriff auf ein Ziel mit der konduktiven Energiewaffe durchgeführt werden.
15B ist ein Flussdiagramm, das die Schritte veranschaulicht, die während des Angriffs auf ein Ziel mit der konduktiven Energiewaffe durchgeführt werden.

Während die oben genannten Figuren eine oder mehrere Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands darstellen, sind auch weitere Ausführungsformen denkbar, wie in der Offenbarung angegeben. In allen Fällen stellt diese Offenbarung den offenbarten Gegenstand in Form einer Darstellung und nicht als Einschränkung dar. Es versteht sich, dass von Fachleuten zahlreiche weitere Modifikationen und Ausführungsformen entwickelt werden können, die in den Anwendungsbereich und den Geist der Grundsätze dieser Offenbarung fallen.
Die Figuren sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Insbesondere können einige Merkmale zur Verdeutlichung relativ zu anderen Merkmalen vergrößert sein. Wenn Begriffe wie „oben“, „unten“, „über“, „darunter“, „ober“, „unter“, „seitlich“, „rechts“, „links“ usw. verwendet werden, so dient dies lediglich dem besseren Verständnis der Beschreibung. Es ist denkbar, dass die Strukturen anders ausgerichtet sind.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine handgehaltene konduktive Energiewaffe (CEW), die eine elektrische Ladung auf der Grundlage einer oder mehrerer erfasster oder bewerteter Bedrohungen bereitstellt. Da die CEW einen oder mehrere Sensoren hat, die eine Bedrohung bewerten, ist die CEW in der Lage zu bewerten, wo der vorliegende Vorfall auf einer Skala liegt, die vom Schutz des Ziels vor sich selbst ohne Bedrohung für den Benutzer der CEW bis zum Schutz des Benutzers der CEW vor drohenden Körperverletzungen oder Tod durch die Aggression des Ziels reicht. Soweit möglich, ist die CEW in der Lage zu beurteilen, wo sich der unmittelbare Vorfall auf dieser Grauskala der Gewaltanwendung befindet, und passt ihre Maßnahmen entsprechend an. Ein Vorteil dieser gemessenen Reaktion ist, dass sie die Leistung der CEW für das Wohlergehen sowohl des Benutzers als auch der Zielperson optimiert.
Das Konzept einer ausgewogenen Reaktion, wobei die elektrische Ladung an die erkannte Bedrohung angepasst wird, kann mit jeder CEW verwendet werden. Exemplarische CEW-Geräte, die das Konzept der ausgewogenen Reaktion nutzen können, umfassen superplastische Metallausstoß, elektrischen Kontakt auf Pfeilbasis, den Antrieb von flüssigen oder geschmolzenen konduktiven Strahlen, Stäbe, die eine feste Länge haben oder ausziehbar sein können, und einen Laser zur Ionisierung eines oder mehrerer konduktiver Kanäle in der Luft. Unabhängig von der Art der CEW sind die Sensoren und Steuerungen in der CEW in der Lage, den Grad der Bedrohung einzuschätzen und eine verhältnismäßige Menge an elektrischer Ladung abzugeben, um die Bedrohung zu zerstreuen und gleichzeitig das Wohlergehen sowohl des Benutzers als auch der Zielperson(en) zu schützen. So können beispielsweise die Spannung, der Strom, die Frequenz der elektrischen Impulse, die Dauer der Dosis und die Anzahl der elektrischen Impulse in Abhängigkeit von der wahrgenommenen Bedrohung verändert werden. Bei der Verwendung eines CEW mit superplastischer Metallausstoßtechnologie kann die Ausstoßgeschwindigkeit ebenfalls auf der Grundlage der erkannten Bedrohung beeinflusst werden, was eine Steuerung der Durchlaufgeschwindigkeit ermöglicht.
In einem beispielhaften, nicht einschränkenden Beispiel ist das Konzept des ausgewogenen Ansprechens hier als Anwendung mit einer CEW auf der Grundlage der superplastischen Metallausstoß offenbart. Eine CEW, das superplastisches Material verwendet, hat den Vorteil, dass es schwieriger ist, das Ziel zu verfehlen. Wenn beispielsweise einer der beiden Strahlen das Ziel verfehlt, kann der Benutzer beide Strahlen auf das Ziel lenken, ähnlich wie beim Lenken von Wasser durch einen Schlauch oder beim Lenken eines Taschenlampenstrahls. Die Fähigkeit, den Metallstrahl zu lenken, kann einer der wichtigsten Vorteile des superplastischen Metallausstoßes gegenüber bestehenden CEWs sein.
Die weitere Verwendung der CEW mit superplastischem Metallstrangpressprofil ermöglicht es, mehrere Ziele schnell zu erfassen. Wenn der Benutzer die Strahlen in horizontalen Bögen schwenkt, können mehrere Täter pro Sekunde elektrisch getroffen werden.
Unter den richtigen Prozessbedingungen kann festes Metall (sogar Metall bei Raumtemperatur) ausgestoßen werden, um einen festen Draht mit hoher Geschwindigkeit zu formen, z. B. zwischen etwa 10 Metern/Sekunde und etwa 40 Metern/Sekunde. Die superplastische Verformung kann mit Aluminiumlegierungen durchgeführt werden, aber auch mit Titan- und Eisenlegierungen. Die Verformung eines Drahtes mit einem Durchmesser von 100 Mikrometern bei einer Geschwindigkeit von 30 Metern/Sekunde ist jedoch ein so extremer Fall von Superplastizität, dass eine zusätzliche Eigenschaft des Metalls wichtig zu sein scheint: die Kaltverfestigung. Ein beispielhaftes Metall mit fehlender Kalthärtung ist Indium und eine Legierung auf Indiumbasis, wie z. B. eine Indium/Zinn-Legierung.
Eine CEW im Sinne der vorliegenden Offenbarung ist in 10 dargestellt. Die CEW 10 umfasst ein erstes und ein zweites elektrisch leitendes Projektil 12 und 14, die in einem Gehäuse 17 untergebracht sind. Die konduktiven Geschosse oder elektrischen Kontakte 12 und 14 umfassen superplastische Metallausstoßstrahlen, elektrische Kontakte auf Pfeilbasis, die durch Federn oder Schießpulver angetrieben werden, den Antrieb flüssiger oder geschmolzener konduktiver Strahlen, Stäbe, die eine feste Länge haben oder teleskopartig ausziehbar sein können, und einen Laser zur Ionisierung eines oder mehrerer konduktiver Kanäle in der Luft, die durch ein Treibmittel oder eine auf die Geschosse 12 und 14 ausgeübte Kraft 15 zur Entladung gebracht werden.
Die CEW 10 umfasst einen oder mehrere Sensoren. Wie dargestellt, kann die CEW 10 eine Mehrzahl von Sensoren umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ein Gyroskop 16a, einen Beschleunigungsmesser 16b, einen Strahlstrommonitor (nicht dargestellt) und eine Videokamera oder einen Entfernungsmesser 16c, wie einen Lidar-Entfernungsmesser. Das Gyroskop 16a und der Beschleunigungsmesser 16b können einachsig, zweiachsig oder dreiachsig sein. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Sensoren und Sensortypen in der CEW verwendet werden, um das Konzept der ausgeglichenen Reaktion umzusetzen.
In einigen Ausführungsformen ist die CEW 10 mit einem Sender/Empfänger (S/E) 34 ausgestattet, der für den Empfang von Signalen von einem oder mehreren externen Sensoren 30 ausgebildet ist. Die Sensoren 30 sind drahtlos mit dem Empfänger über eine drahtlose Verbindung 32 gekoppelt, wie z. B. eine Körperkamera, Kameras, die an physischen Strukturen wie Gebäuden oder Masten angebracht sind, Kameras auf Drohnen, ein Mobiltelefon mit GPS, um den Standort des Benutzers zu ermitteln, eine zweite CEW 10, die von einer anderen Person benutzt wird, Wärmesensoren, die sich typischerweise in einem Gebäude befinden, und Array-Mikrofone, die in Städten installiert werden können, um Schüsse zu lokalisieren. Aber auch andere Sensoren außerhalb der CEW 10 können mit der CEW 10 kommunizieren und ihr Informationen liefern, um eine ausgewogene Reaktion auf eine Bedrohung zu ermöglichen. Der externe Sensor 34 kann drahtlos mit dem Sender/Empfänger 34 über ein Weitverkehrsnetz (WAN) oder ein lokales drahtloses Netzwerk, wie z. B. eine Bluetooth®-Verbindung, gekoppelt werden.
Zusätzlich kann der Sender/Empfänger 34 Informationen an andere CEWs 10 oder an Personal, das mit der Bedrohungssituation befasst ist, oder an andere Personen an einem entfernten Standort übermitteln. So kann beispielsweise die ermittelte Bedrohungsstufe an andere CEWs 10 übertragen werden, und Audio- und Videodaten können an interessierte Dritte, wie z. B. Strafverfolgungsbehörden und gewählte Beamte, übermittelt werden. Die CEW 10 umfasst eine Batterie 18, die mit einem Hochspannungsimpulsgenerator 20 in Kommunikation steht, der so ausgebildet ist, dass er eine Reihe von Impulsen durch die Projektile 12 und 14 an ein Ziel 22 sendet. In Situationen, in denen die CEW an einem festen Ort, z. B. in einem Gebäude oder einer Struktur, montiert ist, kann die Stromversorgung jedoch fest mit der CEW verdrahtet werden.
Die CEW 10 umfasst eine Steuerung 24, die Signale von den Sensoren 16a, 16b und 16c empfängt und die empfangenen Signale verarbeitet, um bei der Bewertung eines Bedrohungsgrades zu helfen. Nachdem der Bedrohungsgrad bestimmt wurde, veranlasst die Steuerung 24 den Hochspannungsimpulsgenerator 20, eine Reihe von Impulsen durch die konduktiven Geschosse 12 und 14 zu senden, typischerweise durch konduktive Drähte 11 und 13, die an den Geschossen 12 und 14 befestigt sind, in einer gemessenen Reaktion auf das Ziel 22.
Die CEW 10 umfasst einen Aktuator 26, der bewirkt, dass die Projektile 12 und 14 in Richtung des Ziels 22 geschleudert werden. Die Interaktion des Benutzers mit dem Aktuator 26 kann der Steuerung eine Rückmeldung über die Wirksamkeit der CEW 10 in Bezug auf das/die Ziel(e) geben, z. B. über die Stärke der auf den Aktuator ausgeübten Kraft. Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine Joystick-Steuerung verwendet werden, die eine physikalische Eingabe, wie z. B. Druck, der von der Steuerung erfasst werden kann, akzeptieren kann. Ein beispielhafter Joystick ist ein Joystick, der mit dem Daumen des Benutzers betätigt wird. Alternativ kann ein Auslöser mit einem Weg- oder Kraftsensor verwendet werden oder ein Aktuator, der ein Fernsignal empfängt, um das Treibmittel oder die Kraft zur Entladung der elektrischen Kontakte zu veranlassen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine CEW in 10A dargestellt. Die CEW 10A umfasst im Wesentlichen alle Elemente der CEW 10. Der Sensor 16c ist jedoch eine Videokamera, beispielsweise eine zweidimensionale Videokamera. Die Signale der Videokamera 16c werden an einen Bildprozessor 17 gesendet, der die Signale der Videokamera 16c verarbeitet. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Videokamera 16c verwendet werden, um die Änderung des Standorts eines Ziels oder von Zielen zu bestimmen, zu helfen, zu bestimmen, ob die Bedrohung auf den Benutzer der CEW zustürmt oder sich von dem Benutzer der CEW zurückzieht und/oder eine Änderung der Position des Ziels oder der Ziele zu bestimmen. Ein Positionswechsel umfasst das Stehen, das Sitzen oder das Hinlegen und das Gegenteil, wenn das Ziel aus einer sitzenden oder liegenden Position aufsteht. Es sollte beachtet werden, dass in einigen Fällen die Erkennung von Veränderungen in einer Bildsequenz die Positionsveränderung des Ziels im Vergleich zu einer statischen Bildanalyse leichter bestimmen kann.
Ein beispielhafter, nicht einschränkender superplastischer Metallausstoßer ist in 3 mit 110 dargestellt. Die CEW 110 hat ein Gehäuse 112, das einen ersten und einen zweiten Ausstoßer 114 und 116 aufnimmt, die einen ersten und einen zweiten Lauf 118 und 120 sowie einen ersten und einen zweiten Kolben 122 und 124 umfassen, die sich in den Läufen 118 bzw. 120 bewegen.
Jeder Lauf 118 und 120 ist so ausgebildet, dass er einen Zylinder 126 und 128 aus festem metallischem Material 125 und 127 hält, das durch die Ausstoßspitzen 119 und 121 ausgestoßen wird, indem die Kolben 122 und 124 mit einem mit den Kolben 122 und 124 gekoppelten Antrieb 130 in die Läufe 118 und 120 gedrückt werden. Der Antrieb 130 wird von einem Motor 132 angetrieben, der von einem Akkupack 134 innerhalb des Gehäuses mit Energie versorgt wird.
Die CEW 110 umfasst eine Mehrzahl von Sensoren 146a, 146b und 146c, die zur Bewertung eines Bedrohungsrisikos eingesetzt werden. Der Sensor 146a kann ein Drei-Achsen-Gyroskop sein, der Sensor 146b kann ein Beschleunigungsmesser sein und der Sensor 146c kann ein Entfernungsmesser sein, wie z.B. ein Lidar-Entfernungsmesser. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Sensoren und Sensortypen in der CEW verwendet werden, um das Konzept der ausgeglichenen Reaktion zu implementieren.
Die CEW 110 umfasst auch einen modulierten Hochspannungsgenerator 136, der mit dem Batteriepack 132 verbunden ist, wobei der Hochspannungsgenerator elektrisch mit dem ersten und zweiten Ausstoßer verbunden ist. Der Hochspannungsgenerator 136 ist so ausgebildet, dass er Hochspannungsimpulse an ein Ziel 144 sendet, sobald es von den ausgestoßenen Fäden 140 und 142 erfasst wird. Das Pulsieren der Spannung und des Stroms durch die Fäden 140 und 142 optimiert die Kopplung des Nervensystems für eine Entmündigung ohne Lähmung der Muskeln, was bei kontinuierlichem Gleichstrom auftreten kann.
Die CEW 110 umfasst auch eine Steuerung 38, die zumindest die Dauer der Betätigung des Motors 132 steuert, die wiederum die Dauer der Ausstoßung der Fäden 140 und 142 aus den Ausstoßspitzen 119 und 121 steuert. Handelt es sich bei dem Motor 132 um einen Motor mit variabler Drehzahl, kann die Steuerung 138 auch die Ausstoßgeschwindigkeit steuern, indem sie die Drehzahl des Motors 132 regelt. Die Steuerung 138 kann auch die Rate, Länge und Dauer der Impulse steuern, die vom Hochspannungsgenerator 136 durch die Fäden 140 und 142 an das Ziel 144 gesendet werden.
Die Sensoren 146a, 146b und 146c senden ein Signal an eine Steuerung 138, das zur Bestimmung eines Bedrohungsgrades verwendet wird. Nachdem der Bedrohungsgrad bestimmt wurde, veranlasst die Steuerung 138 den Hochspannungsimpulsgenerator 136, eine Reihe von Impulsen durch die Strahlen 40 und 42 zu senden und/oder die Ausstoßrate der Fäden 140 und 142 zu steuern.
In einigen Ausführungsformen ist die CEW 110 mit einem Sender/Empfänger (S/E) 137 ausgestattet, der so ausgebildet ist, dass er Signale von einem oder mehreren externen Sensoren 150 empfängt. Die Sensoren 150 sind drahtlos mit dem Empfänger über eine drahtlose Verbindung 152 gekoppelt, wie z. B. eine Körperkamera, Kameras, die an physischen Strukturen wie Gebäuden oder Masten angebracht sind, Kameras auf Drohnen, ein Mobiltelefon mit GPS, um den Standort des Benutzers zu ermitteln, eine zweite CEW 10, 10A und/oder 110, die von einer anderen Person verwendet wird, Wärmesensoren, die sich typischerweise in einem Gebäude befinden, und Array-Mikrofone, die in Städten installiert sein können, um Schüsse zu orten. Andere Sensoren außerhalb der CEW 10 können jedoch mit der CEW 10, 10A und/oder 110 kommunizieren und Informationen an diese liefern, um eine ausgewogene Reaktion auf eine Bedrohung zu ermöglichen. Der externe Sensor 150 kann drahtlos mit dem Sender/Empfänger 137 über ein Weitverkehrsnetz (WAN) oder ein lokales drahtloses Netzwerk, wie z. B. eine Bluetooth®-Verbindung, verbunden sein.
Zusätzlich kann der Sender/Empfänger 137 Informationen an weitere CEWs 10, 10A oder 110 oder an Personal, das mit der Bedrohungssituation befasst ist, oder an andere Personen an einem entfernten Ort übertragen. Beispielsweise kann die ermittelte Bedrohungsstufe an andere CEWs 10, 10A oder 110 übertragen werden, und Audio- und Videodaten können an interessierte Dritte, wie Strafverfolgungsbehörden und gewählte Vertreter, übertragen werden.
Wie in 3 dargestellt, ist der Antrieb 130 als Gewindeeingriff einer Gewindestange 131 ausgebildet, die mit dem Motor gekoppelt ist und in eine Gewindebohrung in einer Platte 133 eingreift, die an den Kolben 122 und 124 befestigt ist. Die Kenntnis der Steigung der Gewindestange 131 sowie der Drehgeschwindigkeit und der Dauer der Drehung ermöglicht es der Steuerung, die Geschwindigkeit der Kolben 122 und 124 in den Läufen 118 und 120 zu bestimmen. Die Geschwindigkeit der Kolben liefert eine Rückmeldung an die Steuerung 138, so dass die Antriebskraft auf das Material und/oder der Ausstoßdruck bestimmt und gesteuert werden kann. Unter Berücksichtigung der Dauer der Rotation, der Querschnittsfläche des Materials und der Querschnittsfläche der Öffnungen in den Ausstoßspitzen 119 und 121 kann die Steuerung 138 die Geschwindigkeit des ausgestoßenen Fadens, die Länge des ausgestoßenen Fadens und die Menge des im Lauf 118 und 120 verbleibenden Materials, das noch für den Ausstoß zur Verfügung steht, bestimmen. Andere Antriebsmechanismen sind jedoch im Rahmen der vorliegenden Offenbarung möglich.
Wie in 3 dargestellt, ist die Stromquelle für die CEW 110 ein Batteriepaket 134, das von der CEW getragen wird. In Situationen, in denen die CEW an einem festen Ort montiert ist, z. B. in einem Gebäude oder einer Struktur, kann die Stromversorgung jedoch fest mit der CEW verdrahtet sein.
Im Betrieb lokalisiert ein Benutzer der CEW 110 ein entferntes Ziel 144, das außer Gefecht gesetzt werden soll. Der Benutzer betätigt die Steuerung 138, die den Motor 132 mit Energie versorgt und den Antrieb 130 veranlasst, die Gewindestange 131 zu drehen, die die Platte 133 bewegt. Während sich die Platte 133 bewegt, werden die Kolben 122 und 124 in die Läufe 118 und 120 getrieben, wodurch Druck auf das metallische Material 125 und 127 ausgeübt wird. Wenn Druck auf das Material 125 und 127 ausgeübt wird, wird der Schwellendruck P_t erreicht, der eine Scherung durch die Düsen 119 und 121 bewirkt, wodurch sich die Temperatur des Materials in der Nähe der Düsen 119 und 121 erhöht. Die Kombination aus Druck und Temperatur in der Nähe der Düsen 119 und 121 bewirkt, dass die Fäden 140 und 142 mit Geschwindigkeiten ausgestoßen werden, die zeitweise die Kleidung des Ziels 144 durchdringen können, so dass der Hochspannungsgenerator 126 Stromimpulse entlang der Fäden 140 und 142 senden kann, um dem Ziel 144 eine kampfunfähige, nicht tödliche Strommenge zuzuführen. In der Regel wird der Stromkreis jedoch durch einen Funken geschlossen, der von dem Faden 140 auf die Haut und von der Haut zurück auf den anderen Faden 142 springt. Die von diesem Funken erzeugten Luftionen bilden einen lonenkanal, der es nachfolgenden Impulsen sehr viel leichter macht, denselben Stromkreis zu schließen.
Die Fäden 140 und 142 haben normalerweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. Die Fäden 140 und 142 können jedoch auch andere Querschnittskonfigurationen aufweisen.
Die CEWS 10, 10a und 110 sind als handgehaltene Seiten-CEWS dargestellt. Die Mechanismen der offenbarten CEWS können jedoch in Lang-CEWS, an Gebäuden oder Strukturen montierten CEWS und/oder an Luftdrohnen montierten CEWS verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 4A-4F wird die CEW 110 verwendet, um eine Menschenmenge in einem 15' × 20' großen Raum mit sieben Angreifern zu kontrollieren, die um eine CEW-Benutzer herum angeordnet sind. 4A-F veranschaulichen, wie eine Person mit einer einzigen CEW der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Ziele mit einem einzigen schwungvollen Ausstoß außer Gefecht setzen kann. In 4A betritt der Benutzer 400 einen Raum mit potenziellen Zielen 410-422. Nachdem er festgestellt hat, dass jedes Ziel eine Bedrohung darstellt, stößt der Benutzer 400 einen Faden 402 aus und kontaktiert das Ziel 410 in 4B, das Ziel 412 in 4C, das Ziel 414 in 4D, die Ziele 416 und 418 in 4E und die Ziele 420 und möglicherweise das Ziel 422 in 4F. Es wird davon ausgegangen, dass die gesamte Begegnung, bei der sechs oder sieben Bedrohungen unschädlich gemacht wurden, in weniger als zwei Sekunden abgeschlossen werden kann.
Jede der CEWs 10, 110 enthält einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Daten, die zur Bewertung des Grades einer Bedrohung verwendet werden. Die CEW 10, 100, 150 verwendet dann die bewertete Bedrohung, um die elektrische Ladung auf dem Ziel zu variieren. Die CEWs 10, 110 können jedoch Auslöse- und Sicherheitsschalter enthalten, die als Überbrückung der automatischen proportionalen Reaktion dienen. Ohne Aktivierung des Auslösers und der Sicherheit wird keine Aktion durchgeführt. Eine manuelle Steigerung oder Minderung des Kraftniveaus kann auch durch manuelle Anzeigen und Netzwerkinteraktionen erfolgen.
Wenn z. B., wie in den 4A-4F, mehrere Ziele jeweils für eine kurze Zeit angegriffen werden, ist der Strahlstrom ein besserer Indikator dafür, wann die Strahlen ein Ziel berühren, als die Zielrichtung der CEW. Da für die kurzen Kontaktzeiten relativ hohe Spitzenströme erforderlich sind, kann die Energie in den Impulsfolgen erhöht werden, sobald ein Kontakt erkannt wird, und anschließend reduziert werden, so dass kein Lichtbogen zwischen den Strahlen entsteht, wenn die Strahlen den Kontakt mit einem Ziel unterbrechen. In einigen Ausführungsformen kann der Strom in den ausgestoßenen Strahlen gemessen werden, um die an ein Ziel abgegebene Energiemenge zu überwachen. Als nicht einschränkendes Beispiel, das sich auf 5 bezieht, bestimmt ein Sensor 202 in einem CEW 200 den Strom in den ausgestoßenen Strahlen 204, 206 und im Ziel 208. Der Strom kann durch Spannungsabfall über einen Widerstand, durch transformationsgekoppelte Strommessung, durch Hall-Effekt und durch andere bekannte Techniken gemessen werden.
Im Folgenden wird eine Mehrzahl von Sensoren innerhalb der CEWs diskutiert, die verwendet werden können, um das Echtzeit-Bedrohungsniveau der Umgebung zu bewerten, und wie die CEW die bewertete Bedrohung durch die CEW nutzt, um auf dieses Bedrohungsniveau zu reagieren. Es wird darauf hingewiesen, dass die Sensoren einzeln in einer einzigen CEW beschrieben sind. Es kann jedoch jede beliebige Kombination von Sensoren in einer einzelnen CEW verwendet werden.
Wie in 6 dargestellt, verwendet eine CEW 210 einen Entfernungssensor 212, wie z. B. einen Ultraschall-Entfernungssensor. Ultraschall-Entfernungssensoren 212 liefern in Echtzeit Sichtlinien-Entfernungsdaten bis zu 20 Fuß und darüber hinaus für ein Ziel 214. Die Geschwindigkeit des Ziels 212 kann aus der Änderungsrate der Reichweite abgeleitet werden. Eine negative Geschwindigkeit (auf den Benutzer zu) kann eine höhere Bedrohungsstufe ausdrücken als eine positive Geschwindigkeit (vom Benutzer weg).
Wie in 7 dargestellt, enthält eine CEW 220 einen weiteren Entfernungssensor 222, beispielsweise einen LIDAR-Entfernungssensor. Lidar-Entfernungssensoren 222 bieten eine Auflösung von etwa 1 Zoll und reichen bis zu 40 Fuß und darüber hinaus, oft mit der Fähigkeit, in einer oder zwei Dimensionen zu scannen. Ein Lidar-Sensor mit einem Positionierungsantrieb ermöglicht die Überwachung der Entfernung in der Ebene 224 der Sichtlinie zum Ziel 226.
In 8 ist eine CEW 230 dargestellt, die ein elektronisches Gyroskop 232 verwendet. Die CEW möchte die Änderungsrate der Zielrichtung kennen, die zum Beispiel durch ein elektronisches Gyroskop 232 bereitgestellt werden kann. Ein typisches Gyroskop ist ein Drei-Achsen-Gyroskop. Durch die Kombination des Gyroskops 232 mit der Sichtlinienmessung durch die Sensoren 212, 222 oder einen anderen Sichtliniensensor kann die CEW eine 2D- oder 3D-Entfernungskarte erstellen. Das Gyroskop 232 liefert Informationen über die Rotationsrate (verfügbar in bis zu 3 Achsen); eine hohe Abtastrate durch den Benutzer beim Abfeuern der Strahlen 234, 236 ist beispielsweise ein wahrscheinliches Maß für einen hohen Bedrohungsgrad durch das Ziel 238.
Wie in 9 dargestellt, enthält eine CEW 240 einen Beschleunigungsmesser 242 zur Bestimmung von Trägheitslageänderungen der CEW 240. Da die CEW 240 während eines Vorfalls wahrscheinlich nicht stationär sein wird, können die Trägheitslage sowie die Abwärtsrichtung bestimmt werden. Diese Daten sind wertvoll für die Erstellung einer Entfernungskarte. Eine schnelle Bewegung der CEW durch den Benutzer impliziert auch eine höhere potenzielle Bedrohungsstufe.
Wie in 10 gezeigt, umfasst eine CEW 250 eine strukturierte Lichtquelle 252 und eine Videokamera 254 mit Nachbearbeitung. Die Geschwindigkeit dieses Ansatzes macht die strukturierte Lichtquelle 242 und die Videokamera 254 attraktiv für die Entwicklung eines 3D-Bildes des Vorfallsbereichs. Die Unterschiede zwischen den aufeinanderfolgenden Entfernungsbildern zeigen die möglichen Angreifer 256 zusammen mit ihren Haltungen und Geschwindigkeiten.
Wie in 11 dargestellt, enthält eine CEW 260 einen Nahbereichsradarsensor 262. Der Nahbereichsradarsensor 262 dient zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit des Ziels 264.
Wie in 12 dargestellt, umfasst eine CEW 270 wenigstens zwei Videokameras 272 und 274. Die mehreren Videokameras 272 und 274 liefern ein stereoskopisches Video. Das stereoskopische Video kann aus den Unterschieden zwischen den einzelnen Videobildern 3D-Objektkarten erzeugen. Da die Entfernungsinformationen umso genauer werden, je näher das Ziel 276 an der CEW 270 ist, kann diese Art von Sensordaten wünschenswert sein.
In 13 ist eine CEW 280 mit einem Sensor 282 dargestellt, der so ausgebildet ist, dass er die magnetische Stromschleifenentfernung eines Ziels 288 nutzt, das von zwei Metallstrahlen 284, 286 erfasst wird, die in das Ziel 288 eingreifen. Ein geschlossener Stromkreis mit den Strahlen 284, 286 durch ein Ziel 288 erzeugt die magnetische Stromschleife. Der Spitzenstrom steigt und fällt in der Größenordnung von 10 µs, so dass die zugehörige Sendewellenlänge in der Größenordnung eines Kilometers liegt. Daher erscheint die Schleife im Vergleich zur Wellenlänge immer klein. Da die Spitzenströme in der Regel in der Größenordnung von einem Ampere liegen, wird während der Stromimpulse eine erhebliche HF-Leistung abgestrahlt. Durch Vergleich des durch die Strahlen 284, 286 fließenden Stroms (unter Verwendung eines transformatorgekoppelten Widerstands, eines Hall-Sensors oder eines ähnlichen Geräts) mit dem HF-Signal, das von einer separaten Stromschleifenantenne empfangen wird, die so angeordnet ist, dass sie mit der Emission der Strahlstromschleife gekoppelt ist, kann eine Schätzung für die Reichweite des Ziels 288 berechnet werden. Je größer das Verhältnis von Empfangssignal zu Strahlstrom ist, desto größer ist die Reichweite.
14 zeigt eine CEW 290, die mit einer nach vorne gerichteten Videokamera 292 und einem zugehörigen Bildprozessor ausgestattet ist (wie in 2 dargestellt und beschrieben). Die Kombination aus Kamera 292 und Prozessor würde die Auswirkungen von Ausrichtungsänderungen der Kamera 292 in Bezug auf ihre Umgebung beseitigen. Die Kamera 292 und der Bildprozessor erkennen zeitliche Veränderungen in den resultierenden stabilisierten Bildern, wobei diese Veränderungen eine sich bewegende Figur oder ein Ziel 294 definieren. Der Bildprozessor würde dann versuchen, Informationen zu extrahieren, z. B. ob das Ziel 294 seine Konfiguration (die Bedrohung nimmt zu, wenn das vertikale/horizontale Seitenverhältnis zunimmt) oder seine Größe (die Bedrohung nimmt ab, wenn sich das Ziel 294 zurückzieht) ändert. Die Änderung des Seitenverhältnisses oder der Größe wird dann als Hilfsmittel für die Bereitstellung einer proportionalen Reaktion auf die erkannte Bedrohung verwendet.
Generell gilt: Je umfangreicher die Sensordaten sind, desto sicherer kann die aktuelle Bedrohungssituation eingeschätzt werden. Die Sensorfusion, bei der eine beliebige Kombination der offenbarten Sensoren in der CEW verwendet werden kann, um aus den Rohdaten ein Situationsbewusstsein zu erzeugen. 15A und 15B zeigen Flussdiagramme, die die Verwendung eines oder mehrerer Sensoren zur Bestimmung der Reaktion einer CEW auf ein laufendes Ereignis veranschaulichen.
In 15A sind die Schritte, die zu einer Situationsbewertung führen, in 300 dargestellt. In Schritt 302 wird eine erste Bewertung oder ein Abgleich durchgeführt. In Schritt 304 stellt der Benutzer fest, ob die Verriegelungen, z. B. die Sicherheit, aktiviert sind oder nicht oder ob andere Verriegelungen aktiviert sind. Sobald die Sicherheit deaktiviert ist, werden in Schritt 306 die Koordinaten der Situation bestimmt. Die Koordinaten werden von den oben genannten Sensoren bestimmt und umfassen GPS durch ein Magnetometer, Trägheitsposition, Tageszeit des Vorfalls, geografische Risikostufe, Entfernungskarte, ob 1D, 2D oder 3D, Validierung des Benutzers und ob die Anwendung von Gewalt erlaubt ist.
Sobald die Anwendung von Gewalt als zulässig erachtet wird, geht der Prozess in Schritt 308 zu Stufe 1 über. Auf Stufe 1 wird die Entität oder das Ziel durch den/die Sensor(en) bewertet. Die Bewertung umfasst unter anderem die Sichtgeschwindigkeit des Ziels, den Standort und die Anzahl der Angreifer/Verteidiger, die Geschwindigkeit der Angreifer/Verteidiger, die Größe der Angreifer/Verteidiger, die Haltung der Angreifer/Verteidiger und/oder die Änderungsrate der Anzahl der Angreifer. Sobald die Einheit in Schritt 308 bewertet wurde, wird die Situation in Schritt 310 bewertet.
In 15B wird die Situationsbewertung in Schritt 310 zusammen mit der Bewertung der Auswirkungen, der Verfeinerung und schließlich dem Angriff auf das/die Ziel(e) dargestellt. In Schritt 310 wird der Auslöseindikator bestimmt, und die Elektroden werden abgeschossen oder ausgestoßen, wenn die festen Elektroden an der Vorderseite der CEW nicht bereits in Kontakt sind. In Schritt 312 wird festgestellt, ob die Strahlen oder Pfeile das Ziel berühren. Wenn die Strahlen das Ziel berühren, wird der Betäubungszustand, ein zusätzlicher Auslöseindikator und die akkumulierte Dosis an elektrischer Energie auf dem Kontaktziel überwacht.
Unabhängig davon, ob die Strahlen das Ziel in Schritt 312 berühren oder nicht, werden die Sensoren verwendet, um eine oder mehrere der folgenden Angaben zu bestimmen: CEW-Ablaufrate, Geräusche von erkannten Schüssen, zusätzliche Auslöseranzeige, zugewiesene Angreiferzahl und Bedrohungsstufe, geschätzte Stimulationsdauer, geschätzte erforderliche Strahlgeschwindigkeit, geschätzte Strahlstartzeit, geschätzte Batterieentladungsrate und geschätzte Zeit des Materials in der Kammer. In Schritt 314 wird die Bedrohungsstufe eingestellt, die Strahlgeschwindigkeit ausgewählt, die aktuelle Frequenz und Amplitude eingestellt und eine akustische/visuelle Rückmeldung für die Bedrohungsstufe eingestellt.
In Schritt 316 wird die Folgenabschätzung (Stufe 3) bestimmt. Die Folgenabschätzung umfasst die Bewertung des Fibrillationsrisikos und der akkumulierten elektrischen Ladungsdosierung auf dem/den Ziel(en).
In Schritt 318 werden die Verfeinerungsbestimmungen (Stufe 4) festgelegt. Zu den Verfeinerungsbestimmungen gehören u. a. die Änderung des Ausstoßes der Strahlen, wenn eine neue Patrone erforderlich ist, um die Aktion abzuschließen, wenn der Batteriestand niedrig ist und die Lenkung der Strahlen vom Ziel.
In Schritt 320 wird festgestellt, ob die CEW eine Zeitüberschreitung aufweist. Wenn ja, kehrt CEW in den Modus Stufe 0 zurück. Die Schritte in 15A und 15B ermöglichen es dem Benutzer, die erfasste Risikobewertung zu nutzen, um die Dosierung der elektrischen Energie für das Ziel automatisch anzupassen.
Das CEW-Betriebssystem ist eine Endlosschleife, die in Schritt 302 mit Stufe 0 beginnt. Wenn die Sicherheit eingeschaltet ist, wird der Prozessor für eine bestimmte Zeit im Ruhezustand gehalten. Nach Ablauf dieser Zeitspanne wacht der Prozessor auf und überprüft die Sicherheit erneut, um Batteriestrom zu sparen.
Wenn die Sicherheit ausgeschaltet ist, wird die CEW in den aktiven Vorfallzustand versetzt. Wenn sich der Zustand der Sicherheit gerade geändert hat, wird ein Vorfallstimer gestartet. Wenn GPS verfügbar ist, werden die Koordinaten aufgezeichnet. Stehen Trägheitsbeschleunigungsmesser, Kreisel oder Neigungsmesser zur Verfügung, werden die lokale Ausrichtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeiten und Winkelbeschleunigungen der CEW aufgezeichnet. Sind tageszeit- oder geografisch bedingte Risikodaten verfügbar, werden diese vermerkt. Wenn 1-D-Entfernungsdaten verfügbar sind, werden die Entfernung, die relative Geschwindigkeit und die Beschleunigung des anvisierten Ziels notiert. Wenn 2-D-Entfernungsdaten verfügbar sind, wird die 1-D-Version extrahiert und der Standort und die Geschwindigkeit der möglichen Ziele (Angreifer oder Unbeteiligte) notiert. Wenn 3D-Entfernungsdaten verfügbar sind, wird die 2D-Version extrahiert, und die Größe und Haltung der Zielkandidaten wird notiert. Der richtige Benutzer wird überprüft, und es wird kontrolliert, ob es Einschränkungen für die Anwendung von Gewalt gibt, sei es für diesen Einsatz, diesen Ort oder diese Tageszeit. Diese Daten werden in Schritt 306 erfasst.
Wenn die Anwendung von Gewalt erlaubt ist, wird die Verarbeitung in Schritt 308 mit Stufe 1 fortgesetzt. Für das Ziel in Sichtweite sowie die umliegenden Angreifer/Beobachter (falls diese Daten verfügbar sind) wird für jedes Ziel eine Bestimmung der Bedrohungsstufe vorgenommen. Es gibt viele Möglichkeiten, wie diese Bestimmung berechnet werden kann; im Folgenden wird ein Beispiel für das Prinzip gegeben. $T h r e a t_{n} = a_{0} s_{g s} + a_{1} t r i g - a_{2} {\ddot{r}}_{n} - a_{3} {\dot{r}}_{n} - a_{4} r_{n} + a_{5} A_{n} + a_{6} o_{n} + a_{7} ω^{2}$
a₀ bis a₆ sind positive Koeffizienten. s_gs ist ein Signal, das von Null aus mit der Wahrscheinlichkeit zunimmt, dass ein Schussgeräusch während des Vorfalls erkannt wurde, ist nimmt mit zunehmender Abzugskraft oder zunehmendem Weg zu. r_n ist die radiale Entfernung zum n-ten Ziel; ṙ_n und r̈_n sind die zugehörigen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. An ist die scheinbare Fläche des Ziels, normiert auf seine Entfernung. o_n ist die Ausrichtung des Ziels, wobei -1 scheinbar geneigt und 1 scheinbar stehend-vertikal ist. ω ist die aktuelle Rotationsabtastrate der CEW. Die Koeffizienten sind so gewählt, dass sie für das Ziel negativ sind, wenn es sich um eine Kombination aus klein, weit entfernt, liegend oder sich entfernend handelt, Threat_n für dieses Ziel wird negativ sein, wobei das Ziel als Umstehender betrachtet wird. Umgekehrt wird Threat_n relativ groß und positiv sein, wenn Schüsse gefallen sind, der Abzug kräftig betätigt wird, die CEW schnell geschwenkt wird, das Ziel nahe ist oder auf den Benutzer zustürmt oder beschleunigt. In diesem Szenario ist der Gesamtbedrohungsgrad die Summe der einzelnen Bedrohungsgrade.
Es gibt einen speziellen Fall, in dem die CEW in Kontakt mit einem Ziel gedrückt wird, wie zuvor in Schritt 312 beschrieben. In diesem Zustand der Kontaktbetäubung ist der größte Teil der Situationsbewertung stumm, und die Bedrohungsstufe wird auf einen positiven Standardwert gesetzt.

Die folgende Tabelle 1 zeigt, wie verschiedene Situationsbetrachtungen mit Sensordaten verknüpft werden. TABELLE 1

Gewicht	Merkmal	Sensoren
13	Kontaktelektroden in Benutzung	Ultraschall / Kraft / Strom
12	Schußgeräusch	Mikrofon
11	Geschwindigkeit der/des Angreifer(s) gegenüber dem Benutzer	TOF / SL / Ultraschall / LIDAR / RADAR / Video
10	Anzahl Angreifer verwickelt in Vorfall	TOF / SL / Ultraschall / LIDAR / RADAR / Video / Gyro / Beschleunigungsmesser
9	Änderungsrate Anzahl Angreifer	TOF / SL / Ultraschall / LIDAR / RADAR / Video / e-Gyro / Beschleunigungsmesser
8	Abstand Angreifer gegenüber Benutzer	TOF / SL / Ultraschall / LIDAR / RADAR / Video
7	Größe des/der Angreifer(s)	Video / LIDAR
6	Haltung des/der Angreifer(s)	Video / LIDAR
5	Änderungsrate der Haltung des/der Angreifer(s)	Video / LIDAR
4	Anzahl Nicht-Kämpfer verwickelt im Vorfall	TOF / SL / Ultraschall / LIDAR / RADAR / Video
3	Vorfallsdauer	-
2	Geographische Position des Vorfalls	GPS / LAN / Wi-Fi
1	Tageszeit des Vorfalls	-

Das superplastische Auszustoßende wird aus der CEW herausgeschleudert, wenn die Gefahrenstufe größer als Null ist. Die erforderliche Ausstoßgeschwindigkeit wird durch den Zielbereich und die Durchlaufgeschwindigkeit der CEW bestimmt, wobei Skalierungskoeffizienten gelten: $V_{b e a m s} = v_{o} + b_{1} r_{n} + + b_{2} {\dot{r}}_{n} + b_{3} ω^{2}$
Wenn die Legierungskammern leer sind, ist ein Nachladezyklus erforderlich. In der Revolverkonfiguration werden beispielsweise die Kolben schnell zurückgezogen, der Revolverzylinder wird vorgeschoben, und die Kolben werden durch die neuen Dichtungen in Kontakt mit neuen Legierungsgeschossen gedrückt. Dieser Vorgang wird während des Strangpressens automatisch ausgeführt, wenn das Betriebssystem die Anforderung erkennt.
Die aktuelle Pulsfrequenz wird wie folgt gewählt, wobei c₂ ein Skalierungskoeffizient ist: $f_{p u l s e} = f_{0} + T h r e a t_{n} Δ f_{1} + ω^{2} c_{2}$
Die Pulsfrequenz hat eine Obergrenze von etwa 60 Hz, d.h. bis weit in den tentanischen Bereich hinein. Die untere Grenze der Pulsfrequenz liegt bei etwa 5 Hz. Eine typische stationäre Bedrohung niedrigen Niveaus könnte eine Pulsfrequenz von 20 Hz erzeugen.
Die pro Impuls übertragene Ladung wird wie folgt ausgewählt, wobei d₂ ein Skalierungskoeffizient ist: $C_{p u l s e} = C_{0} + T h r e a t_{n} C_{1} + ω^{2} r d_{2}$
Der untere Grenzwert für die Ladung beträgt 0,03 Millicoulomb. Eine typische stationäre Bedrohung geringen Ausmaßes könnte eine Ladung pro Impuls von 0,1 Millicoulomb erzeugen. Wenn die CEW schnell bewegt wird und sich das Ziel in großer Entfernung befindet, so dass die Einwirkungszeit 0,1 Sekunden betragen kann, könnte die Ladung pro Impuls 1 Millicoulomb betragen.
Die Zielstrahlströme sind die Zielladung pro Puls geteilt durch eine normierte Pulsdauer. Kürzere Pulsdauern erfordern eine höhere Ansteuerspannung, die eine bessere Durchdringung der Kleidung ermöglicht, aber das Risiko einer Lichtbogenbildung zwischen den Strahlen birgt. Typische Pulsdauern liegen zwischen 1 µsec und 30 µsec; die Pulsdauer ist in der Regel eine Eigenschaft des Antriebskreises. Diese werden in Schritt 314 bereitgestellt.
Für den Benutzer, die Umstehenden und die Angreifer ist es nützlich zu wissen, welchen Bedrohungsgrad die CEW wahrgenommen hat. Diese Information kann in synthetischer Sprache, in einer modulierten Sirene und/oder in der Intensität/Farbe/Blinkrate der Lichter übertragen werden.
Nachdem die Bedrohungsstufen, die Zielstrahlströme und die geforderten Strahlgeschwindigkeiten bestimmt wurden, wird die Verarbeitung mit den Stufen 3 und 4 fortgesetzt (Schritte 316 und 318). Wenn ein Ziel mehrere Sekunden lang stimuliert wurde, kann der Strompegel reduziert werden. Wenn die Strahlen den Masseschwerpunkt des Ziels in einer Weise berühren, die mit größerer Wahrscheinlichkeit zu einer Fibrillation führt, kann die aktuelle Stufe reduziert werden (Schritt 316).
Wenn in den nächsten Sekunden neue Legierungspatronen oder Ladungen benötigt werden könnten, kann die Ausstoßgeschwindigkeit reduziert werden. Wenn der Batteriegasmesser anzeigt, dass die Batterien schwach sind, können die Ausstoßgeschwindigkeit und die Frequenz der Stromimpulssteuerung reduziert werden. Wenn die CEW relativ stationär ist, die Strahlen so ausgerichtet sind, dass sie ein achsnahes Ziel verfehlen, und Drehmomentwandler vorhanden sind, mit denen die Winkelausrichtung der CEW angepasst werden kann, kann sich das Betriebssystem selbst so steuern, dass die Strahlen das Ziel abfangen.
An diesem Punkt ist die Sensordatenfusion abgeschlossen. Die superplastischen Ausstoßgeschwindigkeits- und Strahlstromimpulse werden wie gefordert erzeugt, und das Betriebssystem kehrt zurück, um den Analyseprozess in Schritt 320 zu wiederholen.
Die Echtzeit-Bedrohungseinschätzung des Benutzers, die z. B. durch die Stärke des Abzugs angezeigt wird, kann zusammen mit der Bedrohungseinschätzung der CEW gespeichert werden, um eine vollständigere Aufzeichnung eines Gewaltanwendungsvorfalls zu erhalten. Eine 3-D-Karte von Angreifern und Umstehenden ist besonders nützlich, um die Situation zu rekonstruieren. Die Strahlgeschwindigkeiten, die aktuellen Impulsfrequenzen und die Impulsladungspegel sollten ebenfalls aufgezeichnet werden.
In der vorliegenden Offenbarung wurde das proportionale Ansprechverhalten in Bezug auf eine Metall-Ausstoß-basierte CEW beschrieben. Die proportional ansprechenden Geräte, Sensoren und Verfahren sind jedoch nicht auf eine CEW auf Metall-Ausstoß-Basis beschränkt. Vielmehr können die proportional ansprechenden Einrichtungen, Sensoren und Methoden mit jeder CEW verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf CEWs, die Strom unter Verwendung einer Mehrzahl von Pfeilen liefern, die durch Schießpulver angetrieben werden, von denen jeder isolierte Elektrodendrähte von Spulen im Werfer zieht, wie die, die unter der Bezeichnung TASER ® verkauft werden.
Obwohl der Gegenstand dieser Offenbarung unter Bezugnahme auf mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus kann jedes Merkmal, das in Bezug auf eine Ausführungsform offenbart wird, in eine andere Ausführungsform aufgenommen werden und umgekehrt.

Claims

Verfahren zum Abgeben einer elektrischen Ladung an ein entferntes Ziel mit einer CEW, wobei das Verfahren umfasst: Verwenden eines oder mehrerer Sensoren, die mit der CEW in Kommunikation stehen, um einen Bedrohungsgrad einer Situation zu bestimmen; Kontaktieren des Ziels mit wenigstens einem Elektrodendraht, der von der CEW ausgestoßen wird; und Anlegen einer elektrischen Ladung entlang des wenigstens einen Elektrodendrahtes, so dass elektrische Ladung zwischen der CEW und dem entfernten Ziel auf der Grundlage des bestimmten Bedrohungsgrades der Situation fließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Kontaktieren des Ziels mit dem wenigstens einen Elektrodendraht ein Kontaktieren des Ziels mit zwei Elektrodendrähten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausstoßens des wenigstens einen Elektrodendrahtes umfasst: Druckbeaufschlagung eines Reservoirs eines metallischen Leiters, der anfänglich eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes aufweist; und Fließenlassen des metallischen Leiters durch eine Öffnung, um einen kontinuierlichen Draht mit axialer Geschwindigkeit zu bilden, so dass ein Benutzer die axiale Geschwindigkeit des Drahtes steuern kann, um das entfernte Ziel abzufangen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausstoßens des wenigstens einen Elektrodendrahtes die Verwendung von Schießpulver oder Federn umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Impulsfolgefrequenz der elektrischen Ladung auf dem ermittelten Bedrohungsgrad der Situation basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Amplitude der elektrischen Ladung auf dem ermittelten Bedrohungsgrad der Situation basiert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Ausstoßgeschwindigkeit auf dem ermittelten Bedrohungsgrad der Situation basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Sensoren verwendet werden, um die Anzahl der Ziele zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Sensoren verwendet werden, um die Bewegung des Ziels zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Sensoren verwendet werden, um zu bestimmen, ob das Ziel steht oder liegt oder sonstwie angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Sensoren verwendet werden, um die Größe des Ziels zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich ein oder mehrere Sensoren in der CEW befinden und ein oder mehrere Sensoren sich außerhalb der CEW befinden und in drahtloser Kommunikation mit der CEW stehen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Sensoren, die sich außerhalb der CEW befinden, von einem Benutzer der CEW getragen werden, an einem Gebäude oder einer anderen Struktur angebracht sind oder von einer Drohne getragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Sensoren eine Videokamera und einen Bildprozessor, ein Gyroskop und einen Beschleunigungsmesser umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Wurfpfeil mit dem leitenden Elektrodendraht verbunden ist, wobei der Wurfpfeil so ausgebildet ist, um in das Ziel einzugreifen.
Verfahren zum Abgeben einer elektrischen Ladung an ein entferntes Ziel mit einer CEW, wobei das Verfahren umfasst: Verwenden eines oder mehrerer Sensoren, die mit der CEW in Kommunikation stehen, um einen Bedrohungsgrad einer Situation zu bestimmen; Druckbeaufschlagen eines Reservoirs mit einem metallischen Leiter, der anfänglich eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes aufweist; Fließenlassen des metallischen Leiters durch eine Öffnung, um einen kontinuierlichen Draht mit axialer Geschwindigkeit zu bilden, so dass ein Benutzer die axiale Geschwindigkeit des Drahtes steuern kann, um das entfernte Ziel abzufangen; und Anlegen einer elektrischen Ladung entlang des Drahtes, so dass elektrische Ladung zwischen dem Reservoir und dem entfernten Ziel auf der Grundlage des ermittelten Bedrohungsgrades der Situation fließt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Impulsfolgefrequenz der elektrischen Ladung auf dem ermittelten Bedrohungsgrad der Situation basiert.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Amplitude der elektrischen Ladung auf dem ermittelten Bedrohungsgrad der Situation basiert.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Ausstoßgeschwindigkeit auf dem ermittelten Bedrohungsgrad der Situation basiert.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der eine oder die mehreren Sensoren verwendet werden, um die Anzahl der Ziele zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der eine oder die mehreren Sensoren verwendet werden, um die Bewegung des Ziels zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der eine oder die mehreren Sensoren verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Zielperson steht oder liegt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der eine oder die mehreren Sensoren verwendet werden, um die Größe des Ziels zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei sich ein oder mehrere Sensoren in der CEW befinden und ein oder mehrere Sensoren sich außerhalb der CEW befinden und in drahtloser Kommunikation mit der CEW stehen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der eine oder die mehreren Sensoren, die sich außerhalb der CEW befinden, von einem Benutzer der CEW getragen werden, an einem Gebäude oder einer anderen Struktur angebracht sind oder von einer Drohne getragen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der eine oder die mehreren Sensoren eine Videokamera und einen Bildprozessor, ein Gyroskop und einen Beschleunigungsmesser umfassen.
Konduktive Energiewaffe (CEW), umfassend: einen Hochspannungsimpulsgenerator, der elektrisch mit einer Energiequelle gekoppelt ist; einen oder mehrere leitende Kontakte, die elektrisch mit dem Hochspannungsimpulsgenerator über einen leitenden Draht für jeden leitenden Kontakt verbunden sind; einen Antrieb, der so ausgebildet ist, dass er den einen oder die mehreren leitenden Kontakte aus der CEW treibt; einen Aktuator, der so ausgebildet ist, dass er den Antrieb veranlasst, den einen oder die mehreren leitenden Kontakte aus der CEW zu treiben; einen oder mehrere Sensoren, die zum Senden von Signalen ausgebildet sind; und eine Steuerung, die so ausgebildet ist, dass sie die Signale von dem einen oder den mehreren Sensoren empfängt und verarbeitet, um eine Bedrohungsstufe zu bestimmen, wobei die Steuerung ein Signal an den Impulsgenerator sendet, um eine Folge von Impulsen an den einen oder die mehreren leitenden Kontakte zu verursachen, die proportional zu der bestimmten Bedrohungsstufe ist.
CEW nach Anspruch 27, wobei der Aktuator einen Steuerknüppel, einen Auslöser und eine ferngesteuerte Einrichtung umfasst, die bewirkt, dass ein oder mehrere leitende Kontakte angetrieben werden.
CEW nach Anspruch 28, wobei der Aktuator ein Signal an die Steuereinheit sendet, um eine Rückmeldung zu geben, die den Fortschritt in Bezug auf den bestimmten Bedrohungsgrad anzeigt.
CEW nach Anspruch 27 und weiterhin umfassend einen Empfänger, der so ausgebildet ist, dass er Signale von einem externen Sensor über eine drahtlose Übertragung empfängt, wobei der Empfänger so ausgebildet ist, dass er das Signal an die Steuereinheit sendet, um den Bedrohungsgrad zu bestimmen.
CEW nach Anspruch 27, wobei der wenigstens eine Sensor eine Videokamera umfasst.
CEW nach Anspruch 27, wobei der wenigstens eine Sensor ein Gyroskop oder einen Beschleunigungsmesser umfasst.
CEW nach Anspruch 27, wobei der wenigstens eine Sensor ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser oder eine Videokamera umfasst.
CEW nach Anspruch 37, wobei der wenigstens eine Sensor einen Ultraschall-Entfernungssensor, einen LIDAR-Entfernungsmesser, ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser, Strukturlichtquellen, ein Radar, eine Mehrzahl von Kameras, die so ausgebildet sind, dass sie stereoskopische 3D-Bilder liefern, eine Videokamera und Kombinationen davon umfasst.
CEW nach Anspruch 27, wobei die CEW so ausgebildet ist, dass sie in der Hand gehalten werden kann.
CEW nach Anspruch 27, wobei die CEW so ausgebildet ist, dass sie an einem Gebäude oder einer anderen Struktur angebracht werden kann.
CEW nach Anspruch 27, wobei die CEW so ausgebildet ist, dass sie an einer Luftdrohne angebracht werden kann.
CEW nach Anspruch 27, wobei der Antrieb einen Ausstoßer umfasst.
CEW nach Anspruch 27, wobei der Antrieb eine Feder umfasst.
CEW nach Anspruch 27, wobei der Antrieb Schießpulver umfasst.
CEW nach Anspruch 27, wobei der eine oder die mehreren leitenden Kontakte zwei leitende Kontakte umfassen.
CEW nach Anspruch 27, wobei der eine oder die mehreren leitenden Kontakte Pfeile umfassen.