火器傳感器系統的制作方法
【專利摘要】火器傳感器系統，包括一個或多個傳感器組和數據存儲裝置。各個傳感器組配置用于連接至火器。其中一個傳感器組包括一個用于測量槍栓相對于槍栓起始位置所在位置的傳感器，以及用于無線傳輸傳感器數據的無線傳輸組件。數據存儲設備包括一個計算機可讀介質，其上存儲有可執行應用程序。當在計算設備上執行該應用程序時，應用程序經由無線通信系統接收來自傳感器組的數據，并將數據呈現在顯示器上顯示的用戶界面中。在一實施例中，傳感器包括與火器上的槍栓復位彈簧聯接的彈力傳感器。
【專利說明】火器傳感器系統
[0001]相關申請的交叉引用。
[0002]參考2011年5月26日提交的發明名稱為“火器傳感器系統”的美國臨時申請N0.61 / 490，413，且本申請要求該申請的優先權，該申請的全部內容將以引用的方式并入本文。
【技術領域】
[0003]本發明大體上涉及一種用于感測并分配與火器(例如，M4s、M16s以及其它步槍和卡賓槍)有關的數據的系統。
【背景技術】
[0004]火器使用者和制造者有時會追蹤火器的使用和/或維護事件。火器監測裝置有時用于此目的。
[0005]上述內容的提供僅作為一般背景信息，并不旨在于作為輔助確定所聲明主題的保護范圍使用。
【發明內容】
[0006]本說明書一方面，火器傳感器系統包括傳感器組，所述傳感器組包括用于測量槍栓相對于所述槍栓起始位置所在位置的傳感器。所述火器傳感器系統進一步包括用于將來自所述傳感器的數據傳送至計算設備的通信系統。所述火器傳感器系統進一步包括數據存儲裝置，所述數據存儲裝置包括具有其上存儲有可執行應用程序的計算機可讀介質。當在計算設備上執行所述應用程序時，所述應用程序經由通信系統接收來自所述傳感器組的數據，并將來自傳感器組的數據呈現在用戶界面中。
[0007]本說明書的另一方面，火器傳感器系統包括一個或多個傳感器組和數據存儲裝置。各個所述傳感器組配置用于連接至火器。其中一個傳感器組包括用于測量槍栓相對于槍栓起始位置所在位置的傳感器，以及用于無線傳輸傳感器數據的無線傳輸組件。所述數據存儲裝置包括其上存儲可執行座用程序的計算機可讀介質。當在計算設備上執行所述應用程序時，所述應用程序經由無線傳輸系統接收來自一個或多個所述傳感器組的數據，并將來自一個或多個所述傳感器組的數據呈現在顯示器上顯示的用戶界面中。
[0008]本發明的另一方面中，一種用于評價火器使用參數的方法，包括:提供包括相連傳感器組的火器的步驟。所述傳感器組包括控制器電路和無線電發射機。所述方法進一步包括提供適于接收無線電發射機的無線電發射的主機的步驟。所述方法進一步包括使用所述傳感器組中的至少一個傳感器監測火器使用參數的步驟。所述使用參數包括槍栓相對于槍栓起始位置所在位置。所述方法進一步包括收集來自所述至少一個傳感器的數據并將所述傳感器數據無線傳輸至所述主機的步驟。
[0009]“
【發明內容】
”僅意在根據一個或多個示意性實施例對所公開的主題提供簡要的概述，并不作為解釋權利要求的指導或用于限定或限制本發明的范圍，本發明的范圍僅由所附權利要求限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]本文所說明的特征通過參考下文說明的附圖可以得到更好的理解。附圖不一定按比例繪制，一般反而是一般放在強調示出本發明的原理。
[0011]圖1描述了根據示意性實施例的火器傳感器系統的組件。
[0012]圖2描述了根據示意性實施例的火器傳感器系統的方法的流程圖。
[0013]圖3描述了根據示意性實施例的位于火器槍托內的火器傳感器組的透視圖。
[0014]圖4A和4B描述了根據示意性實施例的傳感器控制面板的俯視圖。
[0015]圖5A和5B描述了根據示意性實施例的傳感器控制面板的仰視圖。
[0016]圖6描述了根據示意性實施例的位于火器的接收器延長部內且在延長位置處具有緩沖彈簧的火器傳感器組的側面局部剖面圖。
[0017]圖7描述了根據示意性實施例的位于火器的接收器延長部內且在中間位置處具有緩沖彈簧的火器傳感器組的側面局部剖面圖。
[0018]圖8描述了根據示意性實施例的位于火器的接收器延長部內且在壓縮位置處具有緩沖彈簧的火器傳感器組的側面局部剖面圖。
[0019]圖9表示一幅根據示意性實施例的由火器傳感器組測出的適當火器裝填時間之后的力和槍栓位置的圖。
[0020]圖10表示一幅描述了根據示意性實施例的由火器傳感器組測出的默認火器裝填時間之后的力和槍栓位置的圖。
[0021]圖11描述了根據示意性實施例的構成火器傳感器系統一部分的軟件應用程序的圖形用戶界面窗口。
[0022]圖12描述了根據示意性實施例的構成火器傳感器系統一部分的軟件應用程序的圖形用戶界面窗口。
【具體實施方式】
[0023]圖1描述了根據包括大量M4火器11、12、13、14、15、16和17的示意性實施例的火器傳感器系統100的組件，各個火器包括嵌入火器的傳感器組(圖1未示出)。各個傳感器組包括一個或多個檢測火器使用參數并生成相應數據的傳感器。各個傳感器組還包括配置用于將來自傳感器的數據轉給其它無線通信資產的無線電發射機。如圖1所示，例如，火器11-17中的嵌入式傳感器組可將無線電傳輸121發送至無線網關111。在一個示意性實施例中，無線網關111例如可以2.4千兆赫(GHz)直接序列擴頻(DSSS)無線網關的形式實現，而在其它實施例中可采用多種其它網關或使用了多種頻率和/或協議的通信基礎架構元素中的任一種。
[0024]網關111可依次通過通信網絡將數據發送至具有用戶界面的裝置，該通信網絡可包括硬接線通信鏈路和/或無線通信鏈路。例如，在圖1所述的系統100中，網關111通過電纜122將數據發送至路由器113，路由器113則過電纜125將數據發送至筆記本電腦101。路由器113還通過電纜123將數據發送至無線路由器115，無線路由器115則通過RF信號124將數據傳輸至智能手機102。在其它實施例中，也可采用使用任一種網絡通信節點和協議將來自嵌入在火器11 一 17中的傳感器組或是連接到火器11-17的傳感器組的數據傳送至用戶界面裝置，比如，筆記本電腦101或智能手機102的任意其它配置的通信網絡。在大量示意性實施例中，各個火器11-17中的傳感器組還可將數據傳遞至火器上的其它儀器或系統，而這些其它儀器或系統也可與火器傳感器系統100的其它元件，比如無線網關111進行通信。這些其它儀器、使用參數或系統可示意性包括例如槍筒溫度傳感器、剩余彈藥傳感器、光學系統或射擊控制系統。作為示意性示例，例如可包括:包括自動電子仰角調節的光學系統、或者利用比如IFF(敵我識別)應答器或頻率編碼紅外標識器順著發射方向標記友方的射擊控制系統。在各種不同示意性實施例中，來自任意這些儀器或系統的數據會通過火器傳感器系統100傳輸且被其記錄。
[0025]圖2描述了根據示意性實施例的火器傳感器系統的方法200的流程圖。方法200例如可由作為火器傳感器組一部分的控制器電路實施。方法200可從讀取來自傳感器組的一個或多個傳感器的數據的步驟201和將從一個或多個傳感器讀取的數據存儲在循環隊列的步驟203開始。節點205用于評價從傳感器讀取的數據是否超出了為該類數據的給定閾值。例如，傳感器組可包括彈力傳感器，當槍栓和槍機框在裝填過程中回退時，該彈力傳感器測量槍栓和槍機框相對于火器內槍栓起始位置的所在位置，并且，對力進行評價看其是否超過了力的閾限值，如下文參考圖3進一步的解釋。力的閾限值可選擇為指示所發射的子彈。該閾限值可選擇為大于火器正常操作或運輸所期望的力。這為僅基于加速計的系統提供了實質性的優勢，其中火器的操作和運輸會導致大量信號讀數，而這些信號讀數會為裝填提供較少的對比基礎。如果沒有超出閾值，根據需要可不斷重復步驟201和203。
[0026]如果超出了閾值，則可實施設置事件起始的步驟207。之后是讀取傳感器的步驟209和將傳感器讀數存儲在循環隊列中的步驟211。如節點213中所示，當隊列未滿時，則可重復步驟209和211，一旦隊列滿了，可將隊列數據移至RAM緩存，如步驟215。如節點217所示，如果RAM緩存仍未滿，該方法可回到步驟201，而如果RAM緩存滿了，那么可將RAM緩存數據移至閃存組件，如步驟219。類似的，如節點211所示，當閃存未滿時，該方法可回到步驟201，一旦閃存滿了，如果有需要可將數據轉移至主機，比如主計算機，如步驟223。
[0027]在各種實施方式中，控制器也可將數據轉移到各類其它協議的主機中。例如，可在方法200的過程中的任何時間任何地點從主機接收指令到給定傳感器組上，而傳感器組可通過將其部分或者全部可用數據傳輸至例如主機或另一計算資源或存儲資源而做出響應。作為另一示例，在各種實施方式中，例如，控制器還可根據固定時間表或者當網絡可用時(如果網絡間歇性可用)將其數據的一部分或全部上傳至其RAM緩存、至其閃存、或者至其較早時間表上的外部網絡可用資源。作為一種示意性示例，設定一套火器所使用的傳感器組，例如可在每天的預選時間默認上傳任何可用的數據。上傳過程可由聯網的計算機上運行的火器傳感器系統軟件應用程序發起或協調，其可協調將來自部分或所有相關傳感器組的數據順序地上傳至數據庫或網絡上可用的其它數據存儲。在各種示例中，該數據庫或其它數據存儲區可寄存在本地服務器或本地網絡上的其它資源上，也可寄存在云數據庫或其它遠程系統或資產上。
[0028]圖3描述了根據示意性實施例的位于接收器延長部300上的火器傳感器組301 /303的透視圖。接收器延長部300例如可與火器的槍托，比如，圖1所述M4火器11 一 17其中之一的槍托，一起定位。火器傳感器組301 / 303包括傳感器控制面板301和力傳感器303。槍托300形成接收器延長部，且包括緩沖管311、緩沖器313、緩沖器或槍栓復位彈簧
315、球狀物317、壓盤319、槍托蓋323和電池325。槍栓和槍機框(未圖示)通常設置為在火器裝填期間彈回緩沖管311內。槍栓和槍機框可在火器裝填過程中彈回，從而向后推動槍栓和槍機框使得槍機框部分位于緩沖管311內且撞擊在緩沖器313上。這反過來可能引起緩沖彈簧315的壓縮，進一步使力通過球狀物317和壓盤319。因此，槍栓的位置通過該機構可以直接解釋為確定施加在壓盤319上的力和由力傳感器303測出的力。下面參照圖6至圖8對將力傳遞通過這些部件并壓縮緩沖彈簧315的過程進行進一步描述。
[0029]力傳感器303可直接感測壓盤319的力和/或位移，從而示意性測出槍栓位置的變化，并將力和/或位移有關的數據傳送至傳感器控制面板301。例如也可采用大量的各種各樣的其它類型或額外類型的傳感器來檢測并報告壓盤319或相關槍栓的力、位移或位置，比如，霍爾效應傳感器、壓力傳感器、接近開關或激光傳感器。在示意性實施例中，也可包括氣壓傳感器，該氣壓傳感器可用作射擊次數指示器。在另一示意性示例中，例如可采用具有力感應墨水的帶子，其中，該墨水的電阻率隨著所施加的力而下降，這個例如可通過電流上升測出。
[0030]圖4A和4B分別描述了根據示意性實施例的傳感器控制面板301的俯視圖。在示意性示例中，傳感器控制面板301可與圖3所述的火器傳感器組300中所用到的相同。在各種示意性實施方式中，傳感器控制面板301可包括任意數量任意類型的組件，包括一個或多個傳感器、一個或多個與傳感器通信或者對來自傳感器的數據進行說明或傳送的電路元件、一個或多個存儲組件、一個或多個控制組件、一個或多個用于將數據與傳感器組外部的資產連通的通信組件、用于為其它電路元件提供適當通信路線和電力的電路元件、電阻器、電容器、電感器、二極管、DC / DC變換器、運算放大器、晶體振蕩器以及其它部件。例如，在本示意性實施例中，示意性傳感器控制面板301可包括芯片天線401、用于802.15.4145-L6A無線通信的平臺403、三軸回轉儀405、加速度計407、閃存芯片409和溫度傳感器411。雖然可以采用大量各種各樣頻率和天線類型，如一種示意性示例所示，芯片天線401可為RF芯片天線比如，2.45GHz芯片天線。其它實施方式例如可包括這些組件中的一些或全部，也可包括各類其它類型組件。圖5A和5B分別描述了根據示意性實施例的傳感器控制面板301的仰視圖。這些組件都可為傳感器控制面板301、火器傳感器組300和火器傳感器系統100的多功能做出重大貢獻。例如，回轉儀405可用于收集訓練數據，比如用于攜帶具有火器傳感器組300的火器的受訓者的現場運動，尤其是在具有復雜運動，比如，房間搜索的訓練演習期間。
[0031]如上，用于一套火器的傳感器組例如可在每天的預選時間，比如，午夜默認上傳任何可用的數據。在示意性實施例中，火器傳感器組也可在夜間或者其他不用時裝藥。例如，帶有火器傳感器組的火器夜間儲存時可貼近感應板裝藥器放置以便為傳感器組裝藥。作為另一示例，運動裝藥器可與火器一起使用，從而火器使用期間所承受的運動用于為火器傳感器組裝藥。
[0032]圖6至圖8分別描述了位于火器21A / 21B / 21C的接收器延長部300內的火器傳感器組301 / 303的側面局部剖面。圖6至圖8共同描述了傳輸來自火器21A / 21B /21C的槍栓和槍機框的力使其通過接收器延長部300中各類部件并壓縮緩沖彈簧315A /315B / 315C的過程。圖6描述了根據示意性實施例的位于火器21A的接收器延長部300內的火器傳感器組301 / 303。如圖6所示，緩沖彈簧315A處于松弛的，伸展的位置，而緩沖器313處于完全向前的位置。例如當不裝填火器21A時，緩沖彈簧315A可能處于該延長狀態。圖7描述了根據示意性實施例的位于火器21B的接收器延長部內的火器傳感器組301 / 303，具有處于中間位置的緩沖彈簧315B。圖8描述了位于火器21C的接收器延長部內的火器傳感器組301 / 303，具有處于壓縮位置的緩沖彈簧315C。由于力是通過緩沖彈簧315A / 315B / 315C傳送到槍栓的位置的，所以該力由力傳感器303測量并傳送至傳感器控制面板301。
[0033]圖9繪制一幅根據示意性實施例的由火器傳感器組301 / 303測出的用于火器適當裝填的時間之后力511A / 511B和加速度512A / 512B的圖。在示意性示例中，例如可基于力511A / 511B確定出槍栓的位置，比如將力峰值與撞擊事件，比如,槍栓和槍機框撞擊在緩沖器上相匹配。因此，圖形開始時的力511A和加速度512A被之前裝填且發展到力511B和加速度512B，力511B和加速度512B表示指示適當火器裝填的力和加速度。圖10繪制一幅根據示意性實施例的由火器傳感器組測出的默認火器裝填時間之后的力521A /521B和加速度522A / 522B的圖。在示意性實施例中，可基于力521A / 521B確定出槍栓的位置。因此，圖形開始時的力521A和加速度522A被之前裝填且發展到力521B和加速度522B,力521B和加速度522B表示指示默認火器裝填的力和加速度。
[0034]圖11描述了根據示意性實施例的構成火器傳感器系統一部分的軟件應用程序的圖形用戶界面(⑶I)窗口 601。下拉字段611允許用戶選擇需要連通的火器(例如，圖1中的火器11 一 17)。一旦選擇好，特定火器的各種數據都能顯示出來。在一種實施例中，數據可包括總射擊次數612，上次維修以來的射擊次數613、射擊故障614和平均循環速率615。事件表620可顯示傳感器組中的傳感器，比如，彈力傳感器超出閾限值的事件。在所述示例中，事件621、622和623分別記錄失敗的拋殼、失敗的退殼和異常循環。同樣記錄并顯示在事件表620中的是每個事件的溫度，該溫度由傳感器組中的溫度傳感器記錄。第一 6Π窗口 601可進一步包括:用于火器序列號的用戶輸入641和將火器的維護形成文檔的維修日志 642。
[0035]圖12描述了根據示意性實施例的構成火器傳感器系統一部分的軟件應用程序的第二圖形用戶界面(⑶I)窗口 701。第二 GUI窗口 701例如包括使用戶對使用參數和限值進行重配置、選擇或取消選定的配置屏幕。在所述實施例中，火器使用參數包括溫度702、彈力703、壓力705、三軸加速計707和回轉儀709。可通過首先選擇傳感器選擇菜單715中的傳感器對各個參數進行調節，該傳感器選擇菜單715也可表示傳感器輸出的類型。例如，溫度702、彈力703和加速計707利用模數轉換器(ADC)，壓力傳感器705和回轉儀709閑置。對于各個參數，可對采樣周期716進行調節，參數的監測可通過選擇復選框711使能，可對用于觸發事件的閾值713進行定義，可通過復選框712實現觸發。另外，數據字段722可顯示生成的文件自動保存路徑以便自動保存與特定火器傳感器系統相關的火器傳感器系統文件。用戶可在數據字段721種輸入基本文件路徑實現自動保存，軟件可通過將時間戳和“.csv”文件擴展名(指示逗點分隔值文件類型)附加到基本文件路徑而自動生成文件名。
[0036]這里所述的裝置和方法的一樣本如下。
[0037]一種火器傳感器系統，其包括:
[0038]傳感器組，其包括用于測量槍栓相對于槍栓起始位置所在位置的傳感器；[0039]通信系統，其用于將來自傳感器的數據連通至計算設備；
[0040]數據存儲裝置，其包括具有存儲與其上的可執行應用程序的計算機可讀介質，其中，當在計算設備上執行應用程序時，應用程序經由通信系統從傳感器組接收數據并將從傳感器組接收的數據呈現在用戶界面中。
【權利要求】
1.一種火器傳感器系統,包括: 一個或多個傳感器組，各個所述傳感器組配置用于連接至火器，其中，所述一個或多個傳感器組中的一組包括用于測量槍栓相對于所述槍栓起始位置所在位置的傳感器和用于無線傳輸所述傳感器數據的無線傳輸組件；以及 數據存儲設備，其包括其上存儲有可執行應用程序的計算機可讀介質，其中，當在計算設備上執行所述應用程序時，所述應用程序經由無線通信系統從所述一個或多個傳感器組接收數據并將從所述一個或多個傳感器組接收的數據呈現在顯示器上顯示的用戶界面中。
2.根據權利要求1所述的火器傳感器系統，其中，用于測量所述槍栓相對于所述槍栓起始位置所在位置的傳感器包括與所述火器上的槍栓復位彈簧聯接的彈力傳感器。
3.根據權利要求2所述的火器傳感器系統，其中，所述彈力傳感器感測由所述槍栓復位彈簧施加的力。
4.根據權利要求2所述的火器傳感器系統，其中，所述彈力傳感器感測所述槍栓復位彈簧的位移。
5.根據權利要求1所述的火器傳感器系統，其中，所述傳感器組進一步包括加速計。
6.根據權利要求1所述的火器傳感器系統，其中，所述傳感器組進一步包括溫度傳感器。
7.根據權利要求1所述的火器傳感器系統，其中，所述應用程序進一步用于通過所述用戶界面接收指令以將其傳輸回所述一個或多個傳感器組。
8.根據權利要求1所述的火器傳感器系統，其中，所述傳感器組嵌在所述火器的槍托中。
9.一種用于評價火器使用參數的方法，所述方法包括以下步驟: 提供包括其上連接傳感器組的火器，所述傳感器組包括控制器電路和無線電發射機； 提供適應于從所述無線電發射機接收無線電傳輸的主機； 使用所述傳感器組中的至少一個傳感器監測火器使用參數，所述使用參數包括槍栓相對于槍栓起始位置的所在位置； 采集來自所述至少一個傳感器的數據；以及 將所述傳感器數據無線傳輸至所述主機。
10.根據權利要求9所述的方法，其進一步包括:處理所述傳感器數據且如果所述傳感器數據超出閾值就發起事件的步驟。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述傳感器組進一步包括存儲裝置，所述事件包括讀取所述傳感器并將所述傳感器讀數存儲在所述存儲裝置上的步驟。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，所述事件包括將所述傳感器數據傳輸至所述主機。
13.根據權利要求9所述的方法，其中，所述傳感器組進一步包括存儲裝置，采集來自所述至少一個傳感器的數據包括將所述數據存儲在所述存儲裝置上。
14.根據權利要求9所述的方法，其進一步包括將所述數據存儲在所述主機上的步驟。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述主機包括第一圖形用戶界面，所述方法進一步包括將存儲的數據顯示在所述第一圖形用戶界面上的步驟。
16.根據權利要求9所述的方法，其中，傳輸所述傳感器數據的步驟包括以預定時間間隔傳輸所述數據。
17.根據權利要求9所述的方法，其中，所述方法進一步包括將火器使用參數閾值從所述主機傳輸至所述火器傳感器組的步驟。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述主機包括第二圖形用戶界面，所述方法進一步包括在所述第二圖形用戶界面內定義所述火器使用參數閾值的步驟。
19.根據權利要求9所述的方法，其中，將所述傳感器數據無線傳輸至所述主機的步驟包括將所述傳感器數據傳遞至所述火器上的其它儀器或系統的步驟以及作為響應，所述其它儀器或系統與所述主機進行通信的步驟。
【文檔編號】G08B21/18GK103650010SQ201280025322
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年5月25日 優先權日:2011年5月26日
【發明者】凱爾·希普曼, 詹姆斯·R·布魯克 申請人:奧蒂斯專利信托公司