TWI546517B - Grenade throwing training system - Google Patents

Description

手榴彈投擲訓練系統

本發明是有關於一種訓練系統，特別是指一種手榴彈投擲訓練系統。

在國軍訓練過程中，手榴彈投擲是一種常規基本訓練，目前的手榴彈投擲訓練，大多是要求士兵自己練習投擲，然後再記錄每位士兵之投擲距離與落點位置，藉以判斷是否有進步，但這種透過人工逐一記錄的方式，容易發生虛報的情況，且較為費時。

此外，由於投擲姿勢與力量會直接影投擲距離，所以當士兵投擲姿勢不對或力量過小時，必定會影響其投擲距離，但因為目前的訓練並無法讓知道士兵知道自己投擲時的姿勢是否正確或該如何修正姿勢，所以僅能盲目地不斷的投擲練習，但在不確定投擲姿勢是否正確的情況下，這種盲目投擲練習經常會發生肌肉拉傷或甚至手臂脫臼等意外，反而影響投擲訓練成效。因此，對於目前之手榴彈投擲訓練方式確實有改進的必要。

因此，本發明之目的，即在提供一種有助於矯 正手榴彈投擲姿勢的手榴彈投擲訓練系統。

於是，本發明手榴彈投擲訓練系統，包含一投擲裝置，及一無線訊號連接於該投擲裝置之分析裝置。該投擲裝置包括一投擲本體，及分別安裝於該投擲本體之一感測單元、一儲存單元與一無線通訊單元。該感測單元包括一安裝於該投擲本體內並可感測衛星定位訊號而計算出該投擲本體移動距離之衛星定位模組、一安裝於該投擲本體中並可感測輸出該投擲本體之移動角度資料的陀螺儀模組，及一安裝於該投擲本體中且可感測輸出該投擲本體之加速度資料的加速度規模組。該儲存單元可儲存該移動距離、該移動角度資料與該加速度資料，該無線通訊單元可無線發送該移動距離、該移動角度資料與該加速度資料。該分析裝置是無線訊號連接於該無線通訊單元，可無線接收該移動距離、該移動角度資料與該加速度資料，包括一可根據該移動角度資料與該加速度資料，而計算出該投擲本體被投擲的軌跡與力量的演算單元。

本發明之功效：透過將衛星定位模組、陀螺儀模組、加速度規模組與無線通訊單元整合在該投擲本體的設計，可更精確地自動記錄投擲距離與軌跡，並可供士兵根據投擲軌跡與標準投擲資料的比較，來進行投擲姿勢的修正，而有助於提高投擲訓練效果。

3‧‧‧投擲裝置

31‧‧‧投擲本體

32‧‧‧感測單元

321‧‧‧衛星定位模組

322‧‧‧陀螺儀模組

323‧‧‧加速度規模組

324‧‧‧振動感測模組

33‧‧‧電源單元

331‧‧‧電池模組

332‧‧‧電源開關

34‧‧‧儲存單元

35‧‧‧無線通訊單元

36‧‧‧資料傳輸端子

37‧‧‧揚聲單元

4‧‧‧分析裝置

41‧‧‧演算單元

42‧‧‧投擲分析單元

900‧‧‧定位衛星

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明手榴彈投擲訓練系統之一較佳實施例的示意圖；及圖2是該較佳實施例的功能方塊圖。

參閱圖1與圖2，本發明手榴彈投擲訓練系統之較佳實施例，適用於搭配定位衛星900使用，而可用以訓練與修正士兵投擲手榴彈的姿勢。該手榴彈投擲訓練系統包含一可供投擲之投擲裝置3，及一可與該投擲裝置3無線通訊之分析裝置4。

該投擲裝置3包括一呈手榴彈造型並用以供投擲之投擲本體31，及分別安裝於該投擲本體31之一感測單元32、一電源單元33、一揚聲單元37、一儲存單元34、一無線通訊單元35與一資料傳輸端子36。

該感測單元32包括一衛星定位模組321、一陀螺儀模組322、一加速度規模組323，及一振動感測模組324。該衛星定位模組321可接受定位衛星900之衛星定位訊號，而計算輸出該投擲本體31的移動距離。該陀螺儀模組322可感測該投擲本體31之位移角度變化，而對應輸出一移動角度資料。該加速度規模組323可感測該投擲本體31被投擲時的加速度變化，而輸出一加速度資料。該振動感測模組324可於該投擲裝置3被投擲落地時，感測整個投擲本體31撞擊地面時所產生之振動，而對應輸出一振動資料，該振動資料內容包括一感測該投擲本體31落地振動而產生之振動訊號，及一自該投擲本體31被投擲出去到產生 該振動訊號之歷時時間。由於該衛星定位模組321透過衛星定位訊號計算移動距離、該陀螺儀模組322感測移動角度變化、該加速度規模組323感測加速度變化，以及該振動感測模組324於投擲本體31落地時感測振動而輸出該振動資料等皆為習知感測技術，且感測方式眾多，因此不再詳述。

該儲存單元34可接收儲存該移動距離、該移動角度資料、該加速度資料與該振動資料。該無線通訊單元35可將該儲存單元34於每一次投擲後所儲存之該移動距離、該移動角度資料、該加速度資料與該振動資料無線發送至該分析裝置4。該資料傳輸端子36是訊號連接於該儲存單元34，而可供外部電子裝置(圖未示)電連接插設，而用以輸出該儲存單元34儲存之所有投擲的移動距離、移動角度資料、加速度資料與該振動資料。

該電源單元33包括一安裝於該投擲本體31內之電池模組331，及一安裝外露於該投擲本體31外並電連接於該電池模組331之電源開關332，該電源開關332可被開啟，而使該電池模組331供電啟動該感測單元32、該無線通訊單元35與該儲存單元34，也就是使整個投擲裝置通電啟動。在本實施例中，該電源開關332是嵌裝外露於該投擲本體31外表面，可供操作開啟或關閉，但實施時也可設置於該投擲本體31中，而可透過該分析裝置4以無線遙控方式控制其開啟與否。

該揚聲單元37內建有爆炸模擬聲音檔案，可被 該振動訊號觸發而讀取執行該爆炸模擬聲音檔案，並擴音發出一爆炸模擬聲音。

該分析裝置4可以是任何能夠透過無線通訊方式與該投擲裝置3進行資料傳輸的設備，例如筆記型電腦、智慧型手機、平板電腦、智慧型手錶或智慧型眼鏡等，在本實施例圖示中僅示出幾種，但實施時並不以上述類型為限。所述無線通訊方式可以是Wi-Fi、ZigBee、3G/4G通訊、籃芽或RFID，但並不以上述無線通訊方式為限。

該分析裝置4可無線接收該投擲裝置3發送之該移動距離、該移動角度資料、該加速度資料與該振動資料，當該分析裝置4與該投擲裝置3之間距過遠，而無法直接進行無線通訊時，也可在兩者之間另外架設一橋接器(圖未示)，同樣可使該分析裝置4與該投擲裝置3進行無線通訊。由於上述無線通訊技術為習知技術且類型眾多，因此不再詳述。

該分析裝置4包括一演算單元41與一投擲分析單元42，該演算單元41可根據該移動距離、該移動角度資料與該加速度資料，而計算出該投擲本體31被投擲時的移動軌跡與投擲力量。該投擲分析單元42內建有一標準投擲資料，該標準投擲資料內容包括一標準投擲軌跡與一建議投擲力量參數，且該投擲分析單元42可將該移動距離、該移動軌跡與該投擲力量和該標準投擲資料進行彙整比對，並輸出一投擲分析結果，例如以圖表同時顯示出該移動軌跡、該移動距離與投擲力量和該標準投擲軌跡之關係，以 供士兵或訓練者瞭解其投擲軌跡是否恰當，而有助於進行投擲姿勢的修正。

本發明手榴彈投擲訓練系統使用時，投擲者可先開啟該電源開關332，使整個投擲裝置3通電啟動，接著就可開始投擲，該投擲裝置3會在被投擲過程中，將該衛星定位模組321、該陀螺儀模組322、該加速度規模組323與該振動感測模組324感測輸出之資料儲存於該儲存單元34，並於落地後，也就是該衛星定位模組321測得之移動距離不再改變時，完成一次投擲的資料記錄，且當該投擲裝置3落地時，該揚聲單元37會被該振動感測模組324之振動訊號觸發，而立即發出爆炸模擬聲音，以增加擬真程度。接著，該無線通訊單元35會將該次投擲之所有資料傳送至該分析裝置4，由該分析裝置4紀錄與分析出該次投擲之軌跡資料與投擲力量，並以圖表方式輸出該軌跡資料與內建之標準投擲資料的比對結果，以供作為投擲者參考修正其投擲姿勢之依據，有助於提高手榴彈投擲訓練成效。

實施時，也可透過訊號傳輸線(圖未示)電連接插裝於該投擲裝置3之該資料傳輸端子36與該分析裝置4間，來將該儲存單元34儲存之所有投擲資料傳送至該分析裝置4。

必需說明的是，在本實施例中，主要是透過該衛星定位模組321感測衛星定位訊號來計算出該投擲本體31被投擲距離，但實施時不以此為限，也可透過該演算單元41根據該陀螺儀模組322測得之移動角度變化、該加速 度規模組323測得之加速度變化，及該振動感測模組324測得之該振動資料中的歷時時間等參數來分析計算出該投擲本體31被投擲之距離。

另外一種計算該投擲裝置3被投擲距離的方式，是利用該分析裝置4來感測辨識該投擲裝置3所產生爆炸模擬聲音，進而計算估測出該投擲裝置3的投擲距離，由於聲音會隨著距離而有變化，距離愈遠聲音振幅愈弱，所以可透過以該分析裝置4定點偵測該投擲裝置3發出之爆炸模擬聲音的振幅變化，來估測出投擲距離。例如以音波訊號正弦波值、波幅、音波距離換算比率值三個參數值相乘以計算投擲距離。

另外一種計算該投擲裝置3被投擲距離的方式，是利電波信號的衰減程度，來估測投擲距離，例如利用該無線通訊單元35發出之WiFi、3G/4G、無線電、藍芽、WiFi-Direct或RFID等電波信號會隨著距離變大而衰減的特性，透過該分析裝置4各個計算或合併計算前述信號之強度變化，來估算出該投擲裝置3投擲距離。例如以電波訊號正弦波值、波幅與電波距離換算比率值等參數相乘以計算投擲距離。

但因為透過電波信號衰減程度以及透過聲音衰減程度來估測距離為習知技術，且方式眾多，因此不再詳述，且實施時不以上述方式為限。

綜上所述，透過將該衛星定位模組321、該陀螺儀模組322、該加速度規模組323與該振動感測模組324 整合在該投擲本體31中，並將該無線通訊單元35一併設置於該投擲本體31，而可與位於遠端之分析裝置4進行無線通訊的設計，可在士兵將該投擲裝置3投擲出後，直接透過衛星定位模組321感測投擲距離，並由該陀螺儀模組322與該加速度規模組323分別測出該投擲本體31被投擲過程的移動角度變化與加速度變化，再透過無線通訊方式，將該移動距離、移動角度變化與該加速度變化等資料傳送至該分析裝置4，而可直接記錄該次投擲之投擲距離，並分析出該次投擲軌跡與投擲力量，除了不需再以人工量測記錄投擲距離，且可更精確記錄投擲距離與軌跡外，還有助於士兵根據投擲軌跡、投擲力量與標準投擲資料的比較來進行投擲姿勢的修正，並提高投擲訓練效果。因此，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧投擲裝置

32‧‧‧感測單元

321‧‧‧衛星定位模組

322‧‧‧陀螺儀模組

323‧‧‧加速度規模組

324‧‧‧振動感測模組

33‧‧‧電源單元

331‧‧‧電池模組

332‧‧‧電源開關

34‧‧‧儲存單元

35‧‧‧無線通訊單元

36‧‧‧資料傳輸端子

37‧‧‧揚聲單元

4‧‧‧分析裝置

41‧‧‧演算單元

42‧‧‧投擲分析單元

Claims (6)

1. 一種手榴彈投擲訓練系統，包含：一投擲裝置，包括一投擲本體，及分別安裝於該投擲本體之一感測單元、一儲存單元、一無線通訊單元與一揚聲單元，該感測單元包括一安裝於該投擲本體內並可感測衛星定位訊號而計算出該投擲本體移動距離之衛星定位模組、一安裝於該投擲本體中並可感測輸出該投擲本體之移動角度資料的陀螺儀模組、一安裝於該投擲本體中且可感測輸出該投擲本體之加速度資料的加速度規模組，及一可感測該投擲本體被投擲落地之振動而輸出一振動訊號之振動感測模組，該儲存單元可儲存該移動距離、該移動角度資料與該加速度資料，該無線通訊單元可無線發送該移動距離、該移動角度資料與該加速度資料，該揚聲單元內建有一爆炸模擬聲音檔案，且可被該振動訊號驅動執行該爆炸模擬聲音檔案，而擴音輸出一爆炸模擬聲音；及一分析裝置，無線訊號連接於該無線通訊單元，而可無線接收該移動距離、該移動角度資料與該加速度資料，包括一可根據該移動角度資料與該加速度資料，而計算出該投擲本體被投擲的軌跡與力量的演算單元，該演算單元還可根據該揚聲單元所發出之爆炸模擬聲音的振幅衰減變化來估測出該投擲裝置被投擲距離。
2. 如請求項1所述的手榴彈投擲訓練系統，其中，該分析裝置還包括一內建有一標準投擲資料的投擲分析單元 ，且該投擲分析單元可將該演算單元輸出之該軌跡與力量和該標準投擲資料進行分析比對，而輸出一投擲分析結果。
3. 如請求項1所述的手榴彈投擲訓練系統，其中，該投擲裝置還包括一安裝於該投擲本體內之電源單元，該電源單元包括一安裝外露於該投擲本體中之電池模組，及一安裝外露於該投擲本體外並電連接於該電池模組之電源開關，且該電源開關可被操作啟動，而驅使該電池模組供電啟動該感測單元、該無線通訊單元與該儲存單元。
4. 如請求項1所述的手榴彈投擲訓練系統，其中，該投擲裝置還包括一嵌裝外露於該投擲本體外，並訊號連接於該儲存單元之資料傳輸端子。
5. 如請求項1所述的手榴彈投擲訓練系統，其中，該感測單元還包括一可於該投擲本體被投擲落地之振動而輸出一振動資料之振動感測模組，該振動資料包括感測該投擲本體落地產生之振動的振動訊號，以及自該投擲本體被投擲至產生該振動訊號之歷時時間，該演算單元還可根據該移動角度資料、該加速度資料，及該歷時時間計算出該投擲本體被投擲距離。
6. 如請求項1所述的手榴彈投擲訓練系統，其中，該演算單元還可根據該無線通訊單元所發出之電波信號的強弱來估測出該投擲裝置被投擲距離。