ES2911280T3 - Arma de fuego, sistema de puntería para la misma, método de operación del arma de fuego y método de reducción de la probabilidad de fallar un blanco - Google Patents

Abstract

Un sistema de puntería de armas de fuego que comprende: un sistema de imágenes (12) que comprende un sensor de imágenes (22) y un procesador de imágenes (24), en donde el sistema de imágenes (12) está adaptado para detectar al menos un blanco potencial en un campo de visión "FOV" del sistema de imágenes (12) basado en características del blanco detectadas automáticamente en el "FOV"; una pantalla de usuario (14), en donde el sistema de imágenes (12) está adaptado para resaltar en dicha pantalla de usuario dicho al menos un blanco potencial; controles de usuario (16) para fijar un blanco seleccionado que da como resultado que el sistema de puntería del arma de fuego se fije en un punto de mira o área del blanco seleccionado; un procesador de disparo (18) para predecir/determinar si el blanco seleccionado será alcanzado, en donde dicho procesador de disparo (18) tiene: un ordenador de disparo (26) adaptado para realizar actividades tales como: calcular un punto de mira ajustado a un alcance, viento y ángulo de inclinación requeridos; caracterizado porque dicho procesador de disparo tiene además un módulo lógico épsilon (28) adaptado para calcular dinámicamente un área permitida para disparar alrededor del punto de mira o área del blanco seleccionado, y un módulo de decisión de disparo (30), adaptado para usar la entrada de dicho sistema de imágenes (12), dicho ordenador de disparo (26) y dicho módulo lógico épsilon (28) determinan si se espera que el blanco seleccionado sea alcanzado y, por lo tanto, si se dispara; y en donde un blanco de dicho al menos un blanco potencial detectado, visible en dicha pantalla de usuario (14), está adaptado para seleccionarse cuando el arma de fuego apunta al blanco o un área bloqueable del blanco que es más grande que un área real del blanco.

Description

DESCRIPCIÓN

Arma de fuego, sistema de puntería para la misma, método de operación del arma de fuego y método de reducción de la probabilidad de fallar un blanco

Campo de la invención

La presente invención se refiere a armas de fuego, en particular a un sistema de puntería para las mismas.

Antecedentes de la invención

Las armas de fuego tienen una baja eficacia por varias razones, incluso en el caso de que se utilice un arma de fuego de alta calidad. Algunos de los problemas incluyen movimiento (sacudidas) por parte del usuario (el problema principal); movimiento del blanco (por ejemplo, un blanco vivo como un combatiente o criminal); puntería relativa, como el alcance del blanco y el ángulo de inclinación (balística), cuestiones dinámicas del arma de fuego (por ejemplo, calentamiento del cañón durante el uso); condiciones atmosféricas/ambientales (por ejemplo, viento, niebla, elevación, etc.); y visualización del blanco (es decir, el blanco puede estar temporalmente oculto y no en una posición de línea de visión de puntería). En la fuerza policial, es común que la mayoría de los disparos resulten en un fallo; y en combate, la gran mayoría de los disparos resultan en un fallo. Además, también hay problemas frecuentes con soldados amigos muertos o heridos por el llamado "fuego amigo".

Al menos algunas de las cuestiones antes mencionadas se abordan en US 2006/005,447 " Processor aided firing of small arms" (Lenner y otros); EP 0,605,290 "Optronic shooting aid device for hand weapon and its application to progress in a hostile environment" (Fertala); y US 5,822,713 "Guided fire control system" (Profeta).

El documento US 2006/005,447 divulga un arma que comprende: un arma de fuego que tiene un cañón y una interfaz de usuario; un oscilador de cañón para hacer oscilar el cañón en un patrón predeterminado; un dispositivo de captura de imágenes montado en el arma de fuego para capturar una pluralidad de cuadros de imagen (video) de un blanco y generar datos de imagen en respuesta a los mismos; al menos un sensor de movimiento del cañón montado en el arma de fuego para detectar un movimiento del cañón y generar datos de movimiento en respuesta al mismo; y un procesador acoplado a: la interfaz de usuario, el dispositivo de captura de imagen y el al menos un sensor de movimiento del cañón. El procesador permite que un usuario seleccione un blanco congelando uno de los cuadros de video, seleccionando el blanco, lo que hace que el dispositivo de captura de imágenes capture la pluralidad de imágenes y genere los datos de imagen que se utilizan junto con los datos de movimiento para determinar una predicción de ubicación del blanco y punto de cobertura donde el cañón cubre el blanco sobre el cual el procesador puede energizar el arma de fuego para disparar un proyectil. El arma de fuego requiere al menos un sensor de movimiento del cañón en el caso de blancos no estáticos.

El documento EP 0,605,290 se relaciona con el campo de las ayudas para disparar un arma de mano y se basa en un acoplamiento de campo ancho/campo estrecho para el reconocimiento y marcado de blancos, combinado con el seguimiento automático del blanco y la activación condicional del disparo. El casco de un soldado de infantería está equipado con un sensor de campo amplio, cuya señal de salida se aplica a un monitor integrado en el casco. El arma del soldado de infantería está equipada con un sistema óptico con un sensor de campo estrecho acoplado a un rastreador y múltiples medios de control. El medio de control múltiple controla un interruptor de cambio de video que aplica la señal de imagen que se origina en el sensor de campo amplio o en el sensor de campo estrecho al monitor), el rastreador para adquirir un blanco y un comparador para activar los medios de disparo cuando las coordenadas del blanco, calculadas por un dispositivo de medición de la desviación angular, son iguales a las de una referencia predeterminada.

El documento US 5,822,713 describe un sistema de control de disparo que comprende un arma apuntada manualmente que tiene un dispositivo de observación y un dispositivo para adquirir un blanco. El dispositivo de adquisición de blancos (por ejemplo, un dispositivo de formación de imágenes por infrarrojos o un dispositivo FLIR) está dispuesto en un lugar alejado del arma. El sistema de control de disparo también comprende un dispositivo para determinar la trayectoria del blanco con respecto al arma y proporcionar información relacionada con el blanco al dispositivo de observación del arma, de modo que un operador del arma pueda apuntar el arma con respecto al dispositivo observación para dar en el blanco cuando se dispara el arma. El dispositivo de determinación está en comunicación con el dispositivo de adquisición de blancos y el dispositivo de observación. Profeta también da a conocer un método de control de fuego para un arma de fuego de menor calibre que comprende los pasos de adquirir un blanco desde una ubicación que está alejada del arma; determinar la trayectoria del blanco con respecto al arma; proporcionar información relacionada con el blanco a un dispositivo de observación del arma; y apuntar manualmente el arma de acuerdo con la información que aparece en el dispositivo de observación de modo que el arma apunte para dar en el blanco con precisión cuando se dispare. Sin embargo, el dispositivo de orientación remota hace cuestionable la verificación de una posible línea de disparo.

Otras publicaciones relacionadas incluyen: US 2006/201,047 "Rifle scope with image stabilization" (Lowrey); US 7,421,816 "Weapon sight" (Conescu); US 7,089,845 "Aiming a weapon barrel" (Firedli); WO 98/051,987 "Video sighting unit for rifles" (Becker); US 2008/039962 "Firearm system for data acquisition and control" (McRae); US 3,659,494 "Fire control system for use in conjunction with electronic image motion stabilization systems" (Philbrick y otros); y US 5,392,688 "Trigger for a firing weapon" (Boutet y otros).

El documento EP 0628837 describe un método y un sistema para determinar la ubicación de un blanco dirigido a armas antitanque, que emplean características de fondo para detectar la ubicación de un blanco como se detecta en un FOV de un sensor óptico.

El documento WO 2006/096183 describe un arma accionada por un blanco que emplea una comparación entre la radiación de fondo y la radiación del blan

El documento US 7,404,268 da a conocer un sistema de puntería de precisión para un arma de fuego, que tiene una mira de captura de imágenes, un procesador y un actuador, configurado de manera que, después de un paso de bloqueo, el sistema de puntería ajusta automáticamente la puntería del arma de fuego para mantener el blanco centrado.

El documento GB 2255398 da a conocer un sistema de formación de imágenes de infrarrojos acoplado a un arma de fuego para permitir disparar sobre blancos seleccionados en la oscuridad. En particular, comprende medios de etiqueta objetivo para etiquetar cada uno de una pluralidad de objetos identificados por la cámara termográfica que genera una etiqueta para cada objeto, por ejemplo, un número. Un teclado numérico está asociado con los medios de etiqueta de objetivo para que un operador pueda decidir a cuál de los objetos identificados desea disparar.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere a un arma de fuego que comprende un sistema de puntería para mejorar la eficiencia o eficacia del disparo y el método de funcionamiento del mismo. El arma de fuego suele ser de mano o al menos apuntada por el hombre.

De acuerdo con las realizaciones de un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de puntería de armas de fuego como se define en la reivindicación 1 que depende del mismo.

En la memoria descriptiva y reivindicaciones, se entenderá por "arma de fuego" un arma de fuego personal, dirigida por un hombre o de mano, diseñada de puntería y disparar por un solo usuario, incluidas las pistolas; rifles; ametralladoras; lanzagranadas; cohetes de mano y similares, incluidas combinaciones de los mismos, por ejemplo, una combinación M-16 y M-203.

El sistema de puntería se puede implementar como una adaptación a un arma de fuego existente o "incorporado" a un arma de fuego nueva.

De acuerdo con realizaciones de otro aspecto de la presente invención, se proporciona un arma de fuego personal que comprende el sistema de puntería definido anteriormente.

De acuerdo con realizaciones de otro aspecto más de la presente invención, se proporciona un método para operar un arma de fuego como se define en la reivindicación 11 y las reivindicaciones que dependen de la misma.

En algunas realizaciones, el arma de fuego se puede colocar encima de una plataforma, implementada como un arma de fuego, robot o UAV controlado a distancia y no estabilizado que se fija en un blanco desde una ubicación remota a través de un video y un robot dispara si el blanco es alcanzado.

En algunas realizaciones, el sistema de imágenes y procesamiento se puede implementar en un telémetro láser (LRF) portátil para la medición precisa del alcance de un blanco, que se puede implementar en binoculares con LRF también para la adquisición de blancos, y no necesariamente en un arma. Por ejemplo, el LRF medirá la distancia (alcance del blanco) cuando los retículos de los binoculares estén en el blanco fijo, lo que permitirá medir un alcance preciso. En algunas realizaciones, esta implementación de medición de blancos comprende además un GPS, una brújula digital y un clinómetro para la extracción dinámica de la ubicación de blancos, que además de tener la capacidad de medir el alcance de un blanco estático, puede rastrear un blanco en movimiento y actualizar continuamente las coordenadas

El procesador de disparo está adaptado para que la tolerancia épsilon o el módulo lógico use factores, es decir, la tolerancia de precisión es dinámica, afectada por factores en el campo (discutidos más adelante) que afectan los algoritmos épsilon.

Con respecto al movimiento de fondo, una característica particular de la presente invención es que el sistema de imágenes está adaptado para determinar el movimiento de un blanco potencial basado en el movimiento relativo a una o más características de fondo estáticas (por ejemplo, objetos o estructuras, como un edificio, roca, árbol o similar) en un campo de imagen. En tal caso, el arma de fuego no necesita incluir un sensor de movimiento del cañón, y uno o más elementos estáticos (elementos de "anclaje") se pueden usar para determinar el movimiento y la velocidad angular del blanco, lo que proporciona datos de "pista" para uso del algoritmo de disparo del procesador. Además, las características de fondo estáticas se pueden utilizar para determinar el movimiento del cañón. Una lista no limitante de sensores de movimiento del cañón ilustrativos incluye: sensores basados en giroscopio y brújula, clinómetros y acelerómetros. En algunas modalidades, el sistema de imágenes se adapta para determinar el movimiento de un blanco potencial en base a el movimiento relativo a una o más características de fondo dinámicas. De acuerdo con características relacionadas, el sistema de imágenes también está adaptado para determinar el movimiento de un blanco potencial mientras el usuario se está moviendo. En tal caso, los objetos de fondo estáticos parecen moverse y, por lo general, a diferentes velocidades y/o direcciones en el campo de visión y el seguimiento del fondo es un desafío. El sistema de imágenes se puede adaptar para incluir una función denominada análisis de "flujo óptico", que es capaz de calcular la velocidad de un blanco dinámico que no forma parte del patrón de flujo óptico y se relaciona con la situación en donde blancos/objetos en diferentes rangos parece moverse en diferentes velocidades y/o direcciones.

Otra función para calcular el movimiento/velocidad de los blancos y/o el movimiento propio que se puede incorporar al sistema de imágenes es una función denominada "triangulaciones múltiples", que se utiliza a menudo en la navegación naval.

Algunas realizaciones incluyen una función de estimación del alcance del blanco de procesamiento basado en imágenes, que puede estar en la configuración predeterminada en el sistema de imágenes y procesador. Junto con otros factores, como el movimiento del blanco y el movimiento del cañón, la estimación del alcance es una de las entradas más importantes para el módulo lógico épsilon, así como una entrada importante para el ordenador de disparo y los cálculos de avance del blanco. Un escenario de estimación del alcance involucra el uso de un tamaño objetivo familiar o esperado como una función del alcance. En otras palabras, cuanto mayor sea el objetivo (es decir, cuanto mayor sea el número de píxeles presentes en la pantalla), menor será el alcance, y viceversa. Este escenario se puede combinar ventajosamente con el reconocimiento de blancos. Por ejemplo, si se identifica el blanco, se puede comparar con el tamaño esperado de dicho blanco. Por lo tanto, supongamos que se determina que el blanco es un humano o un tanque, según ATR (reconocimiento automático de blancos), el tamaño de la imagen del blanco (es decir, la cantidad de píxeles presentes en la pantalla) se puede comparar con el tamaño conocido de un humano o tanque típico para estimar el alcance. Otro método de estimación del alcance utilizable en el método de puntería instantánea es el análisis en perspectiva y/o el enfoque.

Detección de rostros/reconocimiento de rostros: En algunas realizaciones, el reconocimiento de blancos está constituido por detección de rostros, un método para detectar blancos humanos. También se puede usar para localizar el cuerpo del blanco humano, ya que el cuerpo se encuentra comúnmente debajo de la cara detectada. El reconocimiento facial se puede utilizar en situaciones específicas, de la siguiente manera:

(a) Recuperar automáticamente un blanco (por ejemplo, un blanco que salió del FOV y volvió a entrar; un blanco que cruzó a otro blanco; o un blanco que estaba detrás de una cubierta, como reaparecer en una ventana);

(b) Identificación absoluta: identificación de amigos y enemigos, como en un escenario de rehenes/secuestradores (por ejemplo, usar imágenes faciales precargadas para marcar como "amigo" o "enemigo" en el escenario específico y/o especificar una persona en el escenario, como "el líder"; y

(c) Habilitar el envío de una imagen de la persona detectada a otros, incluidos otros usuarios en el campo y/o un comandante/cuartel general, que normalmente incluye recibir información sobre la persona y/o un comando.

Otro escenario de estimación de alcance utiliza la velocidad del blanco, ya que cuanto más rápido se mueve el blanco por la pantalla, más probable es que esté cerca, y viceversa. Nuevamente, este escenario se puede combinar ventajosamente con el reconocimiento de blancos. Por ejemplo, si se identifica el blanco, el movimiento/velocidad real del blanco puede compararse con el rango de velocidad típico conocido de dicho blanco.

Otro escenario de estimación de alcance utiliza la ubicación relativa del blanco, es decir, el sensor de imágenes determina la ubicación del blanco con respecto a una característica de fondo (cuya distancia el procesador puede determinar mediante cualquier proceso LRF o estimación del tamaño del objeto conocido), en otras palabras, si el blanco está al frente (o al frente de una línea horizontal imaginaria en el campo), detrás, encima o debajo de una característica de fondo (que no necesita ser estática) que tiene un alcance conocido o estimado.

En algunas realizaciones, se realiza una medición de alcance utilizando un LRF, iniciado automáticamente en el momento de fijar el blanco. Sin embargo, a veces un tirador no quiere usar un LRF para evitar la posibilidad de revelar su posición. Para tal fin, en algunas realizaciones, el arma de fuego utiliza uno de: (1) un alcance predeterminado (establecido por el usuario o por defecto del sistema); (2) una estimación de alcance basada en el procesamiento de imágenes (pasiva, como se describe en este documento); (3) una medición automática de LRF, solo después de que se realiza un tiro (momento en el cual, la posición del tirador se revela en cualquier caso); o (4) un comando de láser manual, es decir, se emitirá un rayo láser solo después de que el sistema de puntería determine el momento correcto para activar el rayo láser.

Es una característica particular de algunas realizaciones de la invención que el arma de fuego está adaptada para resaltar y rastrear múltiples blancos simultáneamente, facilitando así disparar a una pluralidad de blancos sin necesidad de bloquear cada blanco entre rondas de disparo. En algunas realizaciones, el usuario puede bloquear un objeto/blanco potencial incluso si el sistema de imágenes no ha proporcionado un resaltado.

Las ventajas de la presente invención incluyen que: permite disparar con precisión en diversas condiciones (por ejemplo, incluso a larga distancia; o después de un esfuerzo físico por parte del usuario, como respirar con dificultad; o mientras el usuario se está moviendo, como cuando corriendo o se mueve desde tierra un vehículo o helicóptero; mientras el blanco se está moviendo); minimiza las bajas civiles y de las fuerzas amigas; reduce los daños colaterales; mejora la seguridad y eficacia del combate y el entrenamiento; puede ayudar a disparar a partes específicas del cuerpo (por ejemplo, disparos letales o no letales); puede ayudar disparando a partes específicas (por ejemplo, la rueda de un vehículo); puede documentar un episodio de disparoteo para determinar si el disparoteo fue correcto; ayuda a la formación o al informe de operaciones; y ahorra municiones. Además, la presente invención puede lograr las ventajas antes mencionadas sin necesidad de sensores de movimiento del cañón.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se entenderá y apreciará más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 es un esquema que representa un sistema de puntería de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención;

la figura 2 es una representación esquemática que ilustra realizaciones de un procesador de formación de imágenes del presente sistema de puntería;

la figura 3 es un ejemplo esquemático del campo de visión (FOV) del presente sistema de formación de imágenes;

la figura 4 es una vista de un ejemplo de ayuda de puntería para el presente sistema de puntería;

la figura 5 es un esquema de un blanco ejemplar que ilustra la tolerancia de disparo de acuerdo con realizaciones del presente sistema de puntería;

la figura 6 es un esquema que ilustra ejemplos de modos de detección del punto de mira del blanco del presente sistema de puntería;

la figura 7 es un esquema que representa una realización del presente sistema de puntería para su uso en una implementación alternativa; y

La figura 8 es un esquema que ilustra una realización del presente sistema de puntería adaptado para afectar una dispersión de bala calculada deliberadamente.

La siguiente descripción detallada de las realizaciones de la invención se refiere a los dibujos adjuntos mencionados anteriormente. Las dimensiones de los componentes y las características que se muestran en las figuras se eligen por conveniencia o claridad de presentación y no necesariamente se muestran a escala. Siempre que sea posible, se utilizarán los mismos números de referencia a lo largo de los dibujos y la siguiente descripción para referirse a piezas iguales y similares.

Descripción de realizaciones de la invención

A continuación, se describen realizaciones ilustrativas de la invención. En aras de la claridad, no se describen necesariamente todas las características/componentes de una implementación real.

La figura 1 muestra una realización de un arma de fuego 10 en representación esquemática que comprende un sistema de puntería 11, el sistema adaptado para permitir que el usuario se fije en un blanco, o una pluralidad de blancos y solo permite disparar si el sistema de puntería determina que el blanco será ser acertado. Para tal fin, el sistema de puntería 11 comprende un sistema de imágenes 12; una pantalla de usuario 14; controles de usuario 16, para bloquear/desbloquear el blanco o los blancos; un procesador de disparo 18 (descrito con más detalle con respecto a la figura 2); y un actuador de disparo 20 para efectuar el disparo. El actuador de disparo 20 puede ser mecánico, eléctrico o electromecánico y activa o desactiva el disparo cuando se presiona el disparador del arma de fuego o se utilizan medios electrónicos de disparo. Sin embargo, típicamente el sistema de puntería 11 incluirá una capacidad de anulación para permitir disparos "sin obstáculos" (regulares). A este respecto, según algunas realizaciones, el sistema de puntería del arma de fuego puede adaptarse para funcionar como un arma de fuego "normal", capaz de disparar mecánicamente, por ejemplo, si las baterías del sistema de puntería están demasiado bajas o hay un mal funcionamiento.

Modo de derivación: en una realización relacionada con la capacidad de anulación antes mencionada, el sistema de puntería 11 puede incluir una anulación de tipo de derivación. En otras palabras, donde el disparo condicional es un modo seleccionable por el usuario. Este modo o función se puede activar aplicando más fuerza al disparador, por velocidad de presión del disparador (presionar rápidamente el disparador en lugar de presionar el disparador a medias y luego presionar completamente) o por alcance (se habilitará el disparo en cualquier caso hacia blancos de corto alcance, ya sea bloqueado o no.

El sistema de imagen 12 incluye un sensor de imagen o cámara 22 y un procesador de imagen 24. La cámara 22 puede ser una cámara de vídeo diurna/nocturna, por ejemplo, un dispositivo de carga acoplado (CCD) o CMOS; un sensor infrarrojo de barrido frontal (FLIR); una cámara multiespectral o hiperespectral, o cualquier otro sensor que permita el rastreo de la ubicación de un blanco en su campo de visión (FOV), incluidas sus combinaciones. A este respecto, el sistema de imágenes 12 puede "fusionar" datos de más de un sensor en una o más representaciones o usar las diferentes entradas en paralelo.

La pantalla de usuario 14 normalmente incluye una pantalla de imagen para mostrar video de una vista de campo, cruces, imágenes virtuales (por ejemplo, pantalla nocturna, imagen IR) y otras características del sistema de puntería 11 que se discutirán con más detalle en este documento, como guías de puntería (figura 4), un indicador de tolerancia y marcadores/resaltados. Sin embargo, en algunas realizaciones, la pantalla de usuario 14 puede tener una capacidad de tipo de entrada/salida de audio y/o pantalla táctil, y similares. En algunas realizaciones, la pantalla de usuario 14 solo muestra marcadores en la parte superior de la óptica transparente.

Los controles de usuario 16 normalmente incluyen un mecanismo de bloqueo/desbloqueo para bloquear o desbloquear el sistema de puntería 11 desde un blanco. El mecanismo de bloqueo/desbloqueo se puede activar, por ejemplo, presionando parcialmente el disparador, lo que opcionalmente puede requerir un tiempo de permanencia entre el disparador y la presión; por ejemplo, una presión rápida permite disparos regulares y una media presión seguida de una presión completa activará sistema de puntería 11. Los controles de usuario 16 también incluyen típicamente un mecanismo de actualización de bloqueo para actualizar (ajustar) la posición de bloqueo (ubicación en el área del blanco en donde está bloqueado el sistema de puntería 11). Estos mecanismos pueden ser por cualquier medio apropiado, por ejemplo, un botón de 4 direcciones, un botón de 5 direcciones, etc., o una palanca de mando en miniatura, como es conocido. Los controles de usuario 16 pueden tener opcionalmente la capacidad de introducir información tal como alcance del blanco, velocidad/dirección del viento y otros datos similares. Sin embargo, las entradas como la velocidad del viento y el alcance del blanco, etc., se pueden estimar o medir mediante el sistema de puntería 11. Como se detallará más en este documento, el uso de técnicas específicas para estimar el alcance del blanco es una característica particular del arma de fuego 10 y el sistema de puntería 11.

Aunque es una característica particular de algunas realizaciones del sistema de puntería 11 del arma de fuego que no necesita incluir sensores de movimiento del cañón, más bien el sistema puede usar características de fondo para calcular/predecir tanto el movimiento del blanco como del cañón del arma de fuego 10 (como se describirá con más detalle a continuación), el sistema de puntería puede, no obstante, incluir sensores de movimiento del cañón 32 para ayudar a calcular y predecir la posición del cañón y el movimiento del usuario, por ejemplo, temblando mientras apunta. En particular, es el uso de características de fondo en el FOV lo que facilita los cálculos y predicciones del movimiento del cañón en realizaciones que no incluyen sensores de movimiento del cañón 32. Para enfatizar esto, el bloque de sensores de movimiento del cañón se muestra en líneas discontinuas, al igual que el bloque para sensores adicionales 34.

Además, en algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 puede incluir sensores adicionales 34, como los siguientes componentes: micrófono; clinómetro; acelerómetro/sensor inercial; brújula; GPS, telémetro láser (LRF), dispositivo de medición de temperatura (por ejemplo, termómetro, termopar); barómetro; medidor de viento; y otros similares. Dichos componentes se pueden agregar al sistema de puntería 11 para mejorar la precisión y compensar los factores ambientales que afectan la precisión del disparo; para proporcionar inteligencia, por ejemplo, un sistema de información geoespacial (GIS) y una base de datos GIS, que puede incluir la capacidad para determinar la ubicación del usuario y la ubicación del usuario con respecto a las fuerzas amigas y hostiles; y para fines de grabación de eventos.

El procesador de disparo 18 del sistema de puntería 11 comprende un ordenador de disparo 26; en realizaciones preferidas, un módulo lógico épsilon 28; y un módulo de decisión de disparo 30. Un ordenador de disparo es un componente típico en sistemas de puntería sofisticados y realiza actividades tales como calcular el punto de mira que se ajusta a la distancia requerida, el viento, el ángulo de inclinación, etc.; y típicamente usa tablas balísticas y/o ecuaciones del arma de fuego y balas específicas. El módulo de decisión de disparo 30 es responsable de recibir información de otros sistemas/módulos/procesadores y predecir si se puede alcanzar el blanco. En realizaciones preferidas, esta predicción, o más precisamente el acierto real, se ve favorecida por el uso de un área del blanco, denominada "área de tolerancia épsilon" (o derivaciones de este término), como se analiza con más detalle en este documento.

La figura 2 proporciona la estructura de un procesador de imagen ejemplar 24 que incluye un módulo de mejora de imagen 36; módulo de seguimiento de fondo 38; módulo de cálculo de movimiento del cañón 39 (debe señalarse que es una característica particular de la presente invención que el movimiento del cañón puede determinarse a través de características de fondo sin necesidad de un movimiento del cañón o sensores de movimiento del cañón); módulo de detección/identificación de blancos 40; rastreador de blancos (procesador de rastreo) 42; y estimador de alcance 44. Independientemente, en algunas realizaciones, el procesador de imagen 24 no incluye uno o más de: módulo de seguimiento de fondo 38; módulo de cálculo de movimiento del cañón 39; y estimador de alcance 44, ya que estos componentes no son absolutamente necesarios en la mayoría de los escenarios. El módulo de mejora de imagen 36 es responsable de mejorar la imagen en bruto por cualquier medio conocido, como por ejemplo mediante técnicas de superresolución y/o control de ganancia.

De acuerdo con algunas realizaciones, el procesador de imágenes 24 puede detectar automáticamente características en el campo de visión (que pueden ser uno o más blancos potenciales) en función de ajustes predeterminados/automáticos (por ejemplo, si un blanco potencial se está moviendo, parece un ser humano o un tanque, etc.), en cuyo caso el procesador de imagen resalta el blanco (por ejemplo, por contorno/perfil o color) basándose en la diferencia de borde entre el blanco potencial y su entorno/fondo u otros medios. El usuario puede entonces elegir el blanco potencial detectado seleccionando el blanco (apuntando y fijándose en el blanco potencial o su "área" (como un área 56 bloqueable de blanco, como se explicará con más detalle con referencia a la figura 5). Esta área suele ser más grande que los límites reales del blanco, lo que hace que el blanco sea "más grande" y más fácil de seleccionar. O el usuario puede continuar escaneando el campo proporcionado por el sensor de imagen 22. En algunas realizaciones, el blanco o su área del blanco puede seleccionarse si el cañón apunta al menos cerca del objetivo/área del blanco; y, normalmente, después de eso, el bloqueo se "ajustará" al centro del blanco u otra ubicación predeterminada similar. La selección del área del blanco se puede considerar "fijar" en un punto (ubicación dentro o cerca) del blanco sobre el que se dirige el arma de fuego 10 en ese momento. En algunas realizaciones preferidas, existe una opción de fijación de blanco mediante la cual el punto de fijación se mueve a una ubicación central en la imagen de blanco resaltada; o el usuario puede mover el punto bloqueado a otra ubicación (es decir, el punto bloqueado puede actualizarse). En algunas realizaciones, el sistema incluye ATR mediante el cual se reconoce el blanco y el punto bloqueado se mueve a una ubicación elegida o predeterminada del blanco (por ejemplo, la rueda de un vehículo, las piernas de un combatiente, etc.). En algunas realizaciones, el sistema está adaptado para permitir que el usuario seleccione partes del blanco. En algunas opciones de esta realización, una característica ATR del sistema de formación de imágenes 12 puede sugerir partes del blanco al usuario.

También con referencia a la figura 3, el módulo de seguimiento de fondo 38 puede identificar una sola, o más preferiblemente un grupo de características estáticas de fondo 46 en el FOV, por ejemplo, una casa, un edificio y un árbol como se ilustra. Estas características estáticas 46 identificadas por el módulo de seguimiento de fondo 38 permiten una serie de cálculos particularmente importantes para el sistema de puntería 11. En primer lugar, utilizando las características estáticas 46, el módulo de seguimiento de fondo 38 puede determinar el movimiento relativo de un blanco o un blanco fijo 48, por lo que se puede calcular la velocidad del blanco 48, lo que es más importante, sin la necesidad de sensor(es) de movimiento del cañón 32. Además, también utilizando las características estáticas 46, el movimiento del cañón se calcula a través del módulo de cálculo del movimiento del cañón 39, tanto el movimiento angular como el de traslación. En algunas realizaciones, como parte de los cálculos mencionados anteriormente, el módulo de seguimiento de fondo 38 puede realizar la estabilización de fondo FOV. Otra característica importante de la presente invención es que la ventaja del objetivo se puede calcular sin la necesidad de ningún sensor de movimiento del cañón, sino utilizando características de fondo estáticas 46 determinadas por el módulo de seguimiento de fondo 38. El módulo de seguimiento de fondo 38 proporciona la posición de las características de fondo estáticas 46 al módulo de cálculo de movimiento del cañón 39 para que el movimiento (y la puntería; es decir, la dirección) del cañón se pueda calcular y extrapolar con respecto a la posición del blanco fijo 48, en comparación con esas características estáticas. La posición del blanco fijo 48 también se extrapola, es decir, se calcula la ventaja, como se explica en este documento. De nuevo, si el sistema de puntería 11 incluye sensor(es) de movimiento del cañón 32, el módulo de seguimiento de fondo 38 puede usar información del sensor(es) de movimiento del cañón para calcular la posición/apuntado del cañón.

También es una característica importante de la invención que en las realizaciones que incluyen sensor(es) de movimiento del cañón 32, el módulo de seguimiento de fondo 38 permite la puesta a cero de "caminar" (los sensores de movimiento del cañón tienden a desviarse con el tiempo), ya sea que el blanco 48 esté estático o dinámico. El sistema de puntería 11 puede "ponerse a cero" o calibrarse con respecto a uno o más elementos estáticos 46, no simplemente con respecto al blanco 48, ni siquiera hay necesidad de tener un blanco fijo. Por lo tanto, el avance del blanco puede calcularse mediante el movimiento del blanco calculado usando características estáticas 46 (y/o usando sensor(es) de movimiento del cañón 32, si se incluyen); en concierto con estimación de alcance, balística, etc., disparando el ordenador 26.

Modo de calibración: en algunas realizaciones, el sistema está adaptado para permitir la calibración automática, por ejemplo, disparar hacia un blanco de calibración en el que el sistema identifica la ubicación del acierto y se calibra automáticamente para que la ubicación del acierto esperado coincida con la ubicación del acierto real; o mediante otra opción, el usuario identifica la ubicación del acierto y marca la ubicación del acierto para que se pueda realizar la calibración. El sistema de imágenes 12 puede acercarse si es difícil para el sistema de imágenes ver la ubicación del acierto.

En otras realizaciones, el sistema está adaptado para la calibración de batalla: disparar hacia cualquier blanco (a un alcance medido/conocido), congelar la imagen del disparo y marcar (automática o manualmente) la ubicación del acierto. El sistema se calibra automáticamente en consecuencia.

Volviendo a la figura 2, es una característica particular del módulo de identificación/ detección de blancos 40 que el módulo puede identificar un blanco potencial en función del movimiento, ya que cualquier movimiento de una característica en el FOV es una buena indicación de un blanco potencial en el que la identificación del movimiento del blanco potencial se realiza mediante la comparación de las características de fondo estáticas rastreadas 46. También se pueden utilizar otras técnicas de detección de blancos, por ejemplo, FLIR, ATR, fogonazo, técnicas acústicas, detección por sistemas remotos, "detección de cambios", etc.

Por el término "detección de cambios" se entiende la comparación con una base de datos registrada. Por ejemplo, el presente sistema de imágenes 12 se puede usar para grabar un video de un área (escanear un campo de batalla potencial), por ejemplo; o se usa otra grabadora de video y los datos de esa grabadora de video se descargan al sistema de imágenes 12. Al regresar a la misma área, la diferencia o el cambio entre las dos escenas puede proporcionar información para detectar peligros potenciales, que se resaltan en la pantalla del usuario 14. Dicho modo de detección de cambios generalmente requiere componentes como un GPS, una brújula y un clinómetro; y un comparador de imágenes.

El módulo de detección/identificación de blancos 40 también destaca blancos potenciales para la selección del usuario (bloqueo). Esto generalmente ocurre mientras el usuario está escaneando el FOV y da como resultado un resaltado del blanco potencial (por ejemplo, por un contorno/líneas, color, etc.) utilizando técnicas de segregación de fondo-blanco como detección de bordes, detección de movimiento, etc. Es una característica importante de la invención que la selección de blancos se puede realizar a partir de un vídeo en directo apuntando el arma de fuego 10 hacia el área del blanco; no hay necesidad de congelar fotogramas y luego seleccionar el blanco. Por lo tanto, se puede hacer una selección rápida de blancos.

En algunas realizaciones, el resaltado puede ocurrir incluso si el arma de fuego 10 no apunta directamente a un blanco potencial, sino simplemente debido al movimiento de ese blanco potencial, lo que comúnmente indica que el blanco potencial es una buena elección. El sistema de imágenes 12 detectará el movimiento del blanco y resaltará ese blanco y, en algunas realizaciones, provocará un bloqueo automático, de acuerdo con la programación previa del sistema o la elección del usuario. En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para indicar una jerarquía de blancos deseados, por ejemplo, un blanco en movimiento cercano está "cifrado" más alto (esencialmente significa un blanco más deseado y/o peligroso) que un blanco en movimiento lejano, que está clasificado más alto que un blanco estático; un humano/enemigo en particular más alto que otros; y el sistema de puntería está así típicamente adaptado para proporcionar una indicación (símbolo, color, parpadeo, etc.). En consecuencia, el sistema de puntería 11 tiene un algoritmo capaz de indicar una preferencia para seleccionar (resaltar y, en algunos casos, bloquear automáticamente) blancos potenciales particulares.

Con respecto a la identificación de blancos usando movimiento, en algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 usa información de movimiento de blancos potenciales en el FOV para la identificación de blancos. Por ejemplo, la velocidad de un blanco potencial puede ayudar a identificarlo, por ejemplo, un blanco que se mueve más rápido de lo que los humanos son capaces de indicar que la entidad es un vehículo motorizado. Reiterando, es una característica particular de la presente invención que el movimiento del blanco, incluida la velocidad, se puede determinar usando características estáticas, por lo que no se requieren sensores de movimiento del cañón 32, por lo tanto, según algunas realizaciones, las características estáticas se pueden usar para ayudar a identificar un blanco en movimiento y facilite el resaltado y el bloqueo automático.

En algunas realizaciones, el rastreador de blancos 42 del procesador de imágenes 24 está adaptado para que después de que el usuario seleccione un blanco fijándolo, usando los controles de usuario 16, el usuario puede actualizar la ubicación de bloqueo (por ejemplo, usando un botón de 4 direcciones, palanca de mando o rueda de desplazamiento). Esta realización se puede considerar una modificación manual o una alternativa a (o usarse en combinación con) realizaciones donde después del paso de bloqueo, el arma de fuego (es decir, el sistema de imágenes 12) moverá automáticamente la ubicación bloqueada al centro del blanco, u otra ubicación predeterminada. El botón de 4 direcciones puede habilitar la selección de diferentes blancos (por ejemplo, blanco cercano, un terrorista sobre otro) o una parte o parte diferente del mismo blanco, como las piernas del blanco en lugar del torso o la cabeza.

El término "otra ubicación predeterminada" puede referirse, por ejemplo, a que si el blanco es humano, el "centro del blanco" puede elegirse como el centro del pecho, en lugar del centro geométrico. Cabe señalar que el término "centro" puede entenderse como un área (típicamente pequeña) o una selección activa de un área. Típicamente, para determinar si el blanco es humano, el procesador de imágenes 24 requerirá ATR o detección de rostros. En esto

A este respecto, el sistema de puntería 11 se puede adaptar para incluir una base de datos de formas, objetos, modelos, personas, etc., con el fin de realizar una determinación razonable de varios blancos potenciales comunes. Los controles de usuario 16 también pueden adaptarse para permitir la selección de un blanco alternativo, seleccionando una parte específica del blanco o afectando el tamaño del área épsilon (blanco/tolerancia).

El rastreador 42 es típicamente un rastreador electro-óptico. El rastreador 42 recibe la imagen de uno o más blancos fijados desde el sensor de imagen 22 después de la detección por parte del módulo de detección/identificación de blancos 40, y rastrea el(los) blanco(s). Este seguimiento puede continuar incluso fuera del FOV de la pantalla del usuario 14 que todavía está en el FOV del sensor de imagen; sin embargo, en algunas realizaciones, el seguimiento puede extrapolar el movimiento esperado del blanco y recoger el blanco nuevamente cuando vuelve a entrar en el FOV del sensor de imagen (por ejemplo: un combatiente que se mueve fuera del FOV del sensor de imagen, o se mueve temporalmente detrás de un objeto bloqueador). En algunas realizaciones, el sistema de imágenes 12 está adaptado para incluir la capacidad de "recibir" un blanco que de otro modo no se ve identificado por otra arma de fuego, por ejemplo, desde el sistema de puntería de otro soldado que sí ve el blanco. En algunas realizaciones, el sistema de imágenes 12 está adaptado para incluir la capacidad de rastrear una imagen "fantasma" (blanco), por ejemplo, un enemigo escondido detrás de una pared, que es "visible" usando otro sensor.

Seguimiento de toda la escena: de acuerdo con algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para identificar el movimiento de cualquier objeto en el FOV y seguir algunos o todos los objetos. El usuario puede, pero puede no necesitar saber acerca de este seguimiento, pero este seguimiento puede usarse para:

(a) Administrar el seguimiento de blancos de alto nivel (es decir, almacene en la memoria todas las ubicaciones y movimientos de objetos) para esperar e identificar el cruce de blancos, etc.;

(b) Permitir una mejor detección de un blanco en movimiento (anteriormente) que se ha detenido;

(c) Cambiar el nivel de seguridad (reduciendo el área épsilon, por ejemplo) para evitar acertar otros objetos en movimiento o fuerzas amigas cercanas;

(d) Habilitar la selección de blancos en movimiento haciendo coincidir el movimiento del cañón con el movimiento del blanco (por ejemplo, seleccionando el blanco más cercano que se mueve en la misma dirección del cañón) y para evitar seleccionar un blanco que cruce ese blanco más cercano;

(e) Habilitar la estimación de alcance en relación con otros objetos estáticos o dinámicos con alcance conocido (medido/calculado o estimado);

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 incluye un telémetro como un telémetro láser (LRF) 50 que se puede usar para agregar información al módulo de detección/identificación de blancos 40, en particular el aspecto de identificación del mismo que proporciona la expectativa de tamaños de objetos.

El rastreador de blancos 42 del procesador de imágenes 24 recibe información del módulo de seguimiento de fondo 38 y del módulo de detección/identificación de blancos 40 (o sensor(es) de movimiento del cañón 32, si está presente) y sigue al blanco fijado 48 con respecto a las características estáticas 46 (o sensor(es) de movimiento del cañón 32, si está presente).

El estimador de alcance 44 estima "pasivamente" el alcance del blanco, es decir, sin usar LRF 50. Los métodos para estimar el alcance del blanco incluyen el uso del tamaño objetivo familiar o esperado como una función del alcance; velocidad objetivo; ubicación relativa, enfoque (usando el enfoque óptico de las lentes para estimar el alcance, etc., como se indicó anteriormente). Nuevamente, donde el sistema de puntería 11 incluye LRF 50, se puede usar el alcance medido por LRF.

La información anterior, ya sea estimada, medida o calculada por el procesador de imágenes 24 o mediante entradas al mismo (que pueden ser entradas del usuario o entradas de los componentes del sistema, u otras entradas de información de sensores adicionales 34 y/o información externa recibida a través de la comunicación de otro sistema o sistema de comando externo), se transmite al procesador de disparo 18, en particular: (a) información del objetivo detectada y bloqueada, tal como: ubicación del objetivo, tipo de objetivo (por ejemplo, usando ATR), tamaño del objetivo, forma del objetivo, velocidad del objetivo, alcance objetivo; (b) movimiento del cañón; y (c) fuerzas amigas cercanas, civiles y similares.

Con referencia a la figura 4, en algunas realizaciones, la pantalla de usuario 14 comprende una guía de puntería, ilustrada por un indicador de ubicación del objetivo o una flecha de puntería 52 que apunta hacia un punto de mira preferido 53 de un blanco fijo (incluso si el objetivo está fuera el FOV de la pantalla 14). El punto de mira preferido 53 puede ser, en esencia, un área épsilon 54; detallado abajo. Esta guía de puntería es una característica ventajosa ya que el tirador sabe cómo ajustar la puntería, es decir, para que el centro de la cruz 55 pueda moverse a lo largo de la flecha de puntería 52 hacia el punto de mira 53. El punto de mira 53 puede ser un punto dentro del objetivo y/o un área del blanco determinada por el módulo lógico épsilon 28, que ahora se detallará.

Como se mencionó anteriormente, en las realizaciones preferidas, el procesador de disparo 18 incluye el módulo lógico épsilon 28. El módulo lógico épsilon 28 es responsable de calcular el punto objetivo/área del objetivo o el área épsilon 54 (véanse las figuras 5 y 6) del objetivo 48. Es esta área épsilon 54 la que utiliza el módulo de decisión de disparo 30 para tomar una decisión de disparo. Los sistemas de puntería de la técnica anterior tienen un requisito de precisión de puntería predefinido (por ejemplo, Minutos de arco/ángulo particulares; MOA), que no se calcula automáticamente y tiene una forma predeterminada (un punto, un círculo, etc.). Por el contrario, en algunas realizaciones, el sistema de puntería instantánea está adaptado para calcular un área épsilon dinámica, y el tamaño del área épsilon se define automáticamente, por ejemplo, por el alcance del objetivo, el tamaño, las condiciones ambientales y del arma de fuego, el movimiento del arma de fuego, etc. y la forma del área épsilon se define automáticamente por la forma del objetivo.

El módulo lógico épsilon 28 de la presente invención es el encargado de calcular la tolerancia o imprecisión que permitirá el sistema, en este caso la tolerancia de disparo o puntería. Para una explicación a modo de ejemplo, el arma de fuego 10, o el sistema de puntería 11 de la misma, puede fijarse en una ubicación del objetivo 48 (píxel de la imagen) y el sistema de imágenes 12 y el procesador de disparo 18 determinarán dentro de qué área alrededor de esa ubicación/píxel se permitirá o activará el disparo. En casos típicos, después de bloquear un punto/píxel del objetivo 48, el sistema de imágenes 12 ajustará el punto/ubicación de bloqueo a una ubicación deseable (preferida), como el centro del objetivo 48. En este sentido, como resultado de permitir el ajuste automático o manual del punto de bloqueo, el sistema de puntería 11 puede permitir el bloqueo de un blanco incluso si el punto de enfoque está simplemente cerca del objetivo 48 y no requiere el punto de enfoque. estar en la forma física/detectada del objetivo. Un ejemplo de esta característica de "bloqueo cercano" se ilustra mediante una línea discontinua que define un área 56 bloqueable del objetivo (figura 5) que es más grande que el área del objetivo real. Como tal, se entenderá que el término bloqueo y sus derivados denotan sobre o cerca, en la memoria descriptiva y las reivindicaciones.

La figura 5 ilustra gráficamente un ejemplo de tolerancia épsilon (área) a través de una parte superior del cuerpo del objetivo 48. Al fijarse en el objetivo 48, el sistema de puntería 11, principalmente el sistema de imágenes 12, utiliza información como el alcance del objetivo, etc., como se indicó anteriormente, para determinar el área épsilon 54, que puede ser un área épsilon 54a relativamente grande si las condiciones lo justifican (por ejemplo hay poco o nada de viento, el usuario es estable y el alcance del objetivo es corto). Por otro lado, con condiciones menos favorables, el módulo lógico épsilon 28 puede calcular un área 54b épsilon relativamente pequeña. En algunas realizaciones, el área épsilon 54 está predeterminada o es seleccionable por el usuario, en lugar de ser calculada.

La tolerancia épsilon (área) se puede calcular en función de factores como el alcance del blanco; es decir, debido a que el alcance del objetivo afecta a la probabilidad de que el arma de fuego 10 apunte a dar en el objetivo, la tolerancia requerida (área permitida) para disparar puede ajustarse en consecuencia. Otro factor ejemplar es el tamaño del objetivo, por ejemplo, si el objetivo es grande, se puede requerir/permitir una mayor tolerancia (área) ya que la posibilidad de que el arma de fuego esté "en el objetivo" es mayor. Otro factor ejemplar es el tipo de objetivo, que puede ser determinado por el usuario o preferiblemente implica un sistema de imágenes 12 que comprende un algoritmo de reconocimiento de objetivo tal como un algoritmo de reconocimiento automático de objetivo (ATR), para identificar el tipo de objetivo. En una implementación a modo de ejemplo, si el objetivo es una persona o un animal, el algoritmo puede no tener en cuenta los brazos y/o las piernas del objetivo, que tienden a moverse rápidamente y, por lo tanto, pueden resultar más difíciles de acertar.

Otro factor ejemplar puede ser el movimiento del objetivo; es decir, si el sistema de imágenes 12 determina que el objetivo se está moviendo, en especial si se mueve rápidamente, el algoritmo de procesamiento puede ajustar la tolerancia requerida para disparar y permitir disparos rápidos para ayudar a aumentar la probabilidad de acertar o disminuir la probabilidad de fallar. Otro factor ejemplar puede ser la estabilidad del usuario; es decir, si el usuario se mueve mucho (por ejemplo, tiembla) o se mueve con rapidez, normalmente en función del cálculo del movimiento del cañón, el algoritmo de tolerancia épsilon (área) puede ajustar la tolerancia requerida (área permitida) para disparar y, además, puede permitir disparos múltiples y rápidos. ayudar a aumentar la probabilidad de un acierto o disminuir la probabilidad de un error. Por otro lado, si el usuario es estable, el algoritmo de procesamiento puede ajustar la tolerancia requerida (área permitida) para disparar en consecuencia.

Otro factor ejemplar puede ser el movimiento de fondo; es decir, si hay más de un elemento en movimiento. Esto puede ser el resultado de civiles o fuerzas amigas y la tolerancia épsilon se puede ajustar en consecuencia para reducir el riesgo de alcanzar tales objetivos. Por otro lado, si no hay movimiento de fondo, o si se puede determinar que el objetivo está lejos de las fuerzas amigas, el sistema de procesamiento puede permitir una tolerancia menos estricta.

De acuerdo con los ejemplos de tolerancia antes mencionados, es una característica particular de la presente invención que el porcentaje del área (definido por un perfil/contorno del objetivo producido por el sistema de imágenes 12 y mostrado en la pantalla del usuario 14) puede usarse para definir la tolerancia El porcentaje del área de contorno se explica con un ejemplo, es decir, 100% significa que el área épsilon 54 tiene el mismo tamaño que el área del objetivo (área de contorno); 50 % significa que la lógica épsilon determina que el área épsilon es la mitad del tamaño del objetivo para permitir disparar al objetivo, 150 % significa que la lógica épsilon permite disparar a un área 50 % más grande que el área real del objetivo; este concepto se puede reformular utilizando un recuento de píxeles en lugar de un área.

En algunas realizaciones, los factores mencionados anteriormente pueden anularse y el usuario puede seleccionar la tolerancia/precisión que implementará el arma de fuego.

La figura 6 ilustra gráficamente ejemplos de modos de detección de objetivos potenciales del sistema de puntería 11. Un modo de detectar un blanco potencial es mediante la detección de contornos (contornos, bordes), dando como resultado un área basada en contornos 58; otro es el uso de detección de movimiento, que da como resultado un área 60 basada en detección de movimiento; y otro es el uso de un umbral de radiación IR, que da como resultado un área 62 basada en un umbral de radiación IR (por ejemplo, por encima de una cierta temperatura, un objeto se considerará un blanco potencial). Estos métodos de detección de objetivos se pueden usar por separado o en combinación (dependiendo del diseño dado del sistema de puntería 11, es decir, los componentes incluidos) para detectar un blanco potencial. La detección antes mencionada se puede utilizar como entrada al módulo lógico 28 épsilon (tolerancia) y se muestra una representación gráfica ejemplar de un área del blanco efectiva basada en la lógica épsilon, es decir, un contorno 64 de tolerancia épsilon. La detección antes mencionada también es una entrada al rastreador de blancos 42, que destaca los objetivos potenciales para la selección del usuario (bloqueo). Los modos de detección de objetivos ejemplares adicionales que también se pueden usar solos o en combinación incluyen: movimiento común; ATR; componentes conectados; detección de disparos enemigos (por ejemplo, flash de boca, acústico); detección de amigos o enemigos, etc. El sistema de imágenes 12 puede mostrar fuerzas amigas (por ejemplo, utilizando un parpadeo IR; a través de comunicación y un GPS, etc.) o un área restringida (por ejemplo, utilizando un GIS) y bloquear los disparos sobre ellas.

En resumen, el sistema de puntería 11 generalmente está diseñado para detectar, resaltar y rastrear un blanco (por ejemplo, a través de un rastreador electro-óptico), para determinar si el arma de fuego 10 está apuntada de modo que se espera/calcula que el objetivo será alcanzado, y para permitir que el disparar si el módulo de decisión de disparo 30 ha determinado que el objetivo será alcanzado (o impedir/desactivar el disparo si el módulo de decisión de disparo determina que el objetivo no será alcanzado).

El módulo de decisión de disparo 30 utiliza la entrada del sistema de formación de imágenes 12 (por ejemplo, movimiento del objetivo y del cañón, estimación o medición del alcance, etc.); ordenador de disparo 26; y el módulo lógico épsilon 28 para determinar si se espera que el objetivo sea alcanzado y, por lo tanto, si disparar (o no). Como resultado de una decisión de disparo afirmativa, el disparo se activa o habilita a través del actuador de disparo 20 (por ejemplo, enviando una señal en el caso de un arma de fuego electrónica o permitiendo que el disparador dispare en un arma de fuego accionada por disparador).

Volviendo a la figura 1, según algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 puede diseñarse para incluir un modo adaptado para disparar a objetivos detectados sin la necesidad de bloquear esos objetivos - un "modo de no bloqueo". Aquí, el sistema de puntería 11 no requiere la pantalla de usuario 14; rastreador de blancos 42; o el módulo lógico épsilon 28 a medida que los objetivos se seleccionan automáticamente en lugar de, o además de, la selección por parte del usuario; sin embargo, normalmente se prefiere el uso de la lógica épsilon. Esto puede ser ventajoso cuando el usuario quiere disparar mientras se mueve, por ejemplo, un soldado está cargando, y es difícil y/o ineficaz fijar el objetivo(s). En este caso, el módulo de decisión de disparo 30 permitirá disparar solo a objetivos potenciales "graves" o "sospechosos", por ejemplo, en función del movimiento del objetivo o la temperatura indicada por un sensor IR, ATR, fogonazo o similar; sin embargo, no se basa en la detección de bordes estáticos. Además de cuando un usuario se está moviendo, este modo también puede ser ventajoso en los casos en que un enemigo dispara desde una ventana o detrás de una barrera y luego se esconde. En este "modo sin enganche", el algoritmo de tolerancia épsilon puede verse afectado para aumentar el área del blanco permitida, ya que normalmente es útil disparar incluso si está simplemente cerca del objetivo. Este modo no impide disparar a objetivos fijos (fijados antes o durante este "modo sin bloqueo"), ya sea que el objetivo fijo haya sido elegido por el usuario o de forma remota.

Algunas realizaciones de la invención incluyen un modo de fuego de supresión del enemigo (modo de "fuego de supresión" o "fuego de cobertura"): disparar para evitar/limitar que el enemigo dispare/o se mueva, o para que se mueva y se revele. Este es un "modo sin bloqueo" modificado que permite disparar cada período de tiempo predeterminado (generalmente cientos de milisegundos) si se presiona el disparador, incluso si no se identificó ningún objetivo o movimiento. El conteo de tiempo se reinicia si se disparó un tiro hacia un blanco real, ya sea en un blanco bloqueado antes de invocar este modo o no. Esta realización permite el uso de objetivos detectados sin perder la capacidad de producir fuego de supresión.

La figura 7 muestra una implementación alternativa del presente sistema de puntería, como un sistema de puntería modificado 11a, para usar en un monocular o binoculares 1Oa que tiene una capacidad de búsqueda de alcance, como a través de LRF 50. A diferencia del sistema de puntería 11, el sistema 11a pasa información desde el sistema de formación de imágenes 12 a un procesador de láser 18a que comprende un módulo lógico épsilon 28 y un módulo de decisión de láser 30a. El procesador de láser 18a determina si el rayo láser emitido por el LRF de los binoculares incidiría en un blanco deseado y, por lo tanto, devolvería una medición de alcance precisa, en cuyo caso se permite una señal de láser 20a. Esta implementación es particularmente conveniente para un explorador que desea transmitir información sobre la ubicación del objetivo a una ubicación remota, por ejemplo, para comunicar las coordenadas de disparo. Para este propósito, componentes adicionales tales como un sistema de comunicación 70; GPS 72; brújula 74; y se puede incluir el clinómetro 76, que ayuda a medir la ubicación del objetivo y comunicar esa información a otro sitio.

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para reconocer la ubicación real del acierto y el tiempo del acierto, por ejemplo, por rebote, polvo o movimiento en un momento y lugar esperados específicos. Con el reconocimiento de la ubicación del acierto, se puede realizar una calibración automática basada en la comparación de la ubicación del acierto esperada con la real.

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para reconocer el disparo del arma de fuego 10, por ejemplo, mediante ráfagas de luz, ruido específico y nivel de ruido, patrones de movimiento específicos del arma de fuego (choque de fuego), etc. En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para contar tiros/rondas. En algunas realizaciones, el sensor de imagen 22 incluye "sensores de parpadeo" en el momento del disparo, es decir, el rastreador 42 ignora los cuadros de video del sensor de imagen 22, lo que podría interrumpir la visualización adecuada del campo debido al fogonazo y al movimiento brusco del arma de fuego. Por lo tanto, la actividad del rastreador 42 puede detenerse durante unas pocas milésimas de segundo y reanudarse después del disparo.

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para reconocer y detectar un marcador láser (punto rojo), que puede ser un láser codificado, visible o no, del arma de fuego o un marcador láser remoto. El marcador láser se muestra en la pantalla de usuario 14 (para fines de comunicación entre usuarios o entre el usuario y una persona remota); y puede bloquear automáticamente el marcador láser detectado.

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para grabar un video, recopilar datos y estadísticas; y permitir la reproducción de la grabación de vídeo.

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para recibir objetivos fijos detectados remotamente (usando el video del sensor de imagen 22), donde un operador/usuario remoto puede seleccionar/fijar un blanco, luego el tirador/usuario puede disparar hacia los objetivos fijados remotamente. Esto requiere un medio de comunicación entre el operador remoto y el sistema de puntería 11].

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para recibir comandos externos/remotos (que nuevamente requieren un medio de comunicación), por ejemplo, para detener el disparo. Dichos comandos pueden anularse preferiblemente para permitir disparar de todos modos si surge la necesidad. Esta adaptación puede ser útil en una emboscada, cuando los disparos estén preferentemente sincronizados.

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para sincronizar el disparo a objetivos con otros usuarios. Tal sincronización de disparos puede ser ventajosa entre usuarios, como francotiradores en un escenario de rehenes. Por ejemplo, solo cuando todos los francotiradores estén apuntando hacia los objetivos fijos de manera que el módulo de decisión de disparo 30 del procesador de disparo 18 determine que todos los francotiradores alcanzarán sus objetivos, se dará un comando de autorización de disparo a todos los francotiradores.

En algunas realizaciones, el arma de fuego 10 con el sistema de puntería 11 se puede adaptar con fines de entrenamiento, disparando en objetivo o nada en absoluto, mientras que el sistema de puntería 11 calcula los aciertos/fallos. El sistema de formación de imágenes 12 puede registrar la sesión completa o la imagen del momento de "acierto" solamente. En otro ejemplo de entrenamiento, el sistema de puntería 11 incluye objetivos de realidad aumentada (entrenador incorporado) y genera gráficos (como un soldado corriendo) en la pantalla del usuario 14. El objetivo generado por computadora puede ser dinámico y puede determinar la ubicación relativa del usuario, las acciones del usuario, como disparar al objetivo; y puede simular dispararle al alumno o recibir un acierto. El sistema de puntería 11 puede calcular el acierto/fallo durante el entrenamiento de la misma manera que lo calcula para disparar rondas reales. Este modo de "entrenamiento" también se puede usar para simular disparos en tiempo real antes de que se dé realmente una orden de disparo, lo que permite que el sistema calcule e informe a los francotiradores (usuarios) cuántos de los objetivos se pueden disparar (acierto) simultáneamente. El entrenamiento El modo también puede proporcionar estadísticas de tiempo para alcanzar el objetivo, estimación de la tasa de éxito, etc., y todo lo cual se puede calcular y mostrar a los usuarios y potencialmente a otros, como los comandantes. En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para usar la medición o estimación del alcance para: (a) Permitir el disparo manual sin ninguna restricción o permitir disparar hacia objetivos de corto alcance incluso si otro objetivo está fijado (ya que un blanco cercano suele ser más amenazante que un blanco remoto); (b) Alerta de bloqueo de fuego con respecto a disparar hacia un blanco más allá del alcance efectivo del arma de fuego; (c) Alertar de que la carga hacia los objetivos será ineficiente (ya que el objetivo es de largo alcance, lo que a menudo los soldados estiman erróneamente, especialmente de noche).

En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 comprende sensores multiespectrales o hiperespectrales. Estos sensores permiten la detección y/o identificación y/o clasificación de objetivos específicos (o fuerzas amigas), por ejemplo: uniformes específicos (por ejemplo, por tejido). Esta característica se puede usar en lógica para "recuperar" el mismo objetivo (que tiene la misma firma multi/hiperespectral I) después de que el objetivo haya sido marcado, pero luego abandonó el campo de visión del sistema o se escondió detrás de una cubierta y luego volvió a entrar en el campo de visión o volvió. salir de detrás de la cubierta, etc.

Selección de objetivos por patrón de movimiento: En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para permitir la selección de objetivos (bloqueo) de acuerdo con el patrón de movimiento. Puede ser difícil fijar un blanco en movimiento, especialmente si el propio usuario se está moviendo. Esta realización permite una situación en donde al tener un patrón de movimiento del cañón similar al movimiento del objetivo (aunque el movimiento puede desplazarse un poco, el objetivo será seleccionable (bloqueado). Por ejemplo, un blanco que se mueve hacia la derecha "seguido" por un movimiento general del cañón en una dirección similar hacia la derecha permitirá la selección del objetivo en lugar de un blanco estático o un blanco que se mueve en una dirección diferente. Un mecanismo similar puede servir para decidir disparar o no al objetivo con un patrón de movimiento similar, incluso sin bloquear el objetivo (como en un "modo de carga", donde el(los) usuario(s)/soldado(s) están cargando hacia objetivo(s). Por ejemplo, evitar disparar a objetos (como humanos) que van en la dirección opuesta al objetivo, nuevamente, incluso si el objetivo no estaba bloqueado, sino "seleccionado" por el patrón de movimiento común. Modo de segunda bala: En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para comenzar a funcionar solo después de que se dispare una primera bala (o se disparen varias balas) manualmente. El disparo manual proporciona la intención del usuario al sistema y puede bloquearse automáticamente (o presionando un botón) en el objetivo plausible más cercano (al primer punto de mira de disparo) que permitirá una mejor oportunidad de acertar.

Dispersión de bala calculada deliberadamente: la figura 8 ayuda a ilustrar una realización en donde el sistema de puntería 11 está adaptado para provocar disparos deliberados en una extensión calculada (moviendo la retícula en diferentes direcciones alrededor del objetivo 48). A modo de ejemplo, se dispara un primer tiro hacia el objetivo 48 y luego hay una dispersión de bala, es decir, una primera bala de la dispersión de bala por debajo del objetivo; seguido de una 1ra bala de la dispersión de bala a la derecha del objetivo; seguido de una 3ra bala de la dispersión de bala a la izquierda del objetivo; seguido de una 4ta bala de la dispersión de bala sobre el objetivo. La dispersión de la bala se realiza para mejorar la posibilidad de dar en el objetivo (aunque también aumenta la posibilidad de fallar el objetivo). Esta realización/método puede ser muy eficaz en casos de problemas balísticos provocados por errores de cálculo del viento, errores de alcance, errores de calibración, etc., y es particularmente apropiado cuando es más importante dar en el objetivo que errar el objetivo. La dispersión calculada puede ser mejor que una dispersión "aleatoria" mediante disparo manual. El orden de propagación de la bala puede ser "oportunista", en otras palabras, si el usuario apunta de esa manera de todos modos.

Marcador láser virtual y transferencia de objetivos: en algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para incorporar y/o usar un dispositivo de comunicación (opcionalmente, un sistema C4I) para transferir el FOV de cada soldado y/o objetivos y crear un "marcador láser virtual" (que es pasivo). El marcador láser virtual pasivo es similar al marcador láser normal, sin embargo, se puede usar solo para visualización o para agregar bloqueos de objetivos (es decir, bloquear automáticamente ese marcador virtual). Esta opción permite una fácil distribución de objetivos y una excelente ayuda de lenguaje común (mutua -dispositivos señaladores). El marcador de láser virtual pasivo también se puede utilizar para aceptar múltiples bloqueos de objetivos desde un sistema externo sin la necesidad de revelar las ubicaciones de los usuarios/soldados (como lo hacen las marcas con marcadores de láser activos).

Modo/característica de seguridad de entrenamiento: En algunas realizaciones, el sistema de puntería 11 está adaptado para incluir un modo o característica de seguridad de entrenamiento para mejorar (alcance de práctica) la seguridad de entrenamiento. Aquí, el sistema permite disparar solo hacia un área del blanco, por ejemplo, definida por un ángulo desde el norte (por ejemplo, usando una brújula digital) o reconociendo los límites del alcance, como banderas/marcas visuales, y no permite disparar a humanos. Esto es como tener una gran área épsilon, sobre toda el área de entrenamiento. Un GPS puede activar este modo automáticamente.

Lógica épsilon elaborada: según algunas realizaciones, en un modo de sistema de puntería 11 hay uno o más "conjuntos de épsilon". A modo de ejemplo, puede haber un "conjunto de épsilon" particular para cargar (por ejemplo, soldados que cargan en una posición enemiga); otro juego de épsilon para disparos precisos (fuego de francotirador); otro juego de épsilon para fuego de cobertura; otro conjunto de épsilon para un modo de disparo de respuesta (por ejemplo, el épsilon puede cambiar una vez que el sistema detecta que ha sido "disparado", por ejemplo, para permitir que el usuario devuelva el fuego lo antes posible). Otro ejemplo de lógica de épsilon tan elaborada es donde la lógica requiere que las primeras balas sean de alta precisión (área de épsilon pequeña 54) y luego permite disparos menos precisos (área de épsilon más grande).

Debe entenderse que la presente invención se puede implementar tanto con rondas estándar como guiadas.

Debe entenderse que la descripción anterior es meramente ilustrativa y que existen diversas realizaciones de la presente invención que pueden diseñarse, mutatis mutandis, de acuerdo con la invención tal como se define en las reivindicaciones.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un sistema de puntería de armas de fuego que comprende:

   un sistema de imágenes (12) que comprende un sensor de imágenes (22) y un procesador de imágenes (24), en donde el sistema de imágenes (12) está adaptado para detectar al menos un blanco potencial en un campo de visión "FOV" del sistema de imágenes (12) basado en características del blanco detectadas automáticamente en el "FOV";

   una pantalla de usuario (14), en donde el sistema de imágenes (12) está adaptado para resaltar en dicha pantalla de usuario dicho al menos un blanco potencial;

   controles de usuario (16) para fijar un blanco seleccionado que da como resultado que el sistema de puntería del arma de fuego se fije en un punto de mira o área del blanco seleccionado; un procesador de disparo (18) para predecir/determinar si el blanco seleccionado será alcanzado, en donde dicho procesador de disparo (18) tiene:

   un ordenador de disparo (26) adaptado para realizar actividades tales como: calcular un punto de mira ajustado a un alcance, viento y ángulo de inclinación requeridos;

   caracterizado porque dicho procesador de disparo tiene además un módulo lógico épsilon (28) adaptado para calcular dinámicamente un área permitida para disparar alrededor del punto de mira o área del blanco seleccionado, y

   un módulo de decisión de disparo (30), adaptado para usar la entrada de dicho sistema de imágenes (12), dicho ordenador de disparo (26) y dicho módulo lógico épsilon (28) determinan si se espera que el blanco seleccionado sea alcanzado y, por lo tanto, si se dispara;

   y en donde un blanco de dicho al menos un blanco potencial detectado, visible en dicha pantalla de usuario (14), está adaptado para seleccionarse cuando el arma de fuego apunta al blanco o un área bloqueable del blanco que es más grande que un área real del blanco.
2. 2. El sistema según la reivindicación 1, en donde el sistema de formación de imágenes (12) está adaptado para utilizar al menos una característica de fondo para determinar el movimiento del blanco y/o el punto de mira adecuado.
3. 3. El sistema según la reivindicación 1, adaptado además para permitir el bloqueo de una pluralidad de blancos.
4. 4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, que además tiene un modo de "supresión de fuego" que es un modo modificado sin bloqueo que permite disparar cada período de tiempo predeterminado si se presiona el disparador del arma de fuego, incluso si no se identifica ningún blanco o movimiento.
5. 5. El sistema según la reivindicación 1, en donde la detección se destaca en forma de un contorno en los bordes del blanco o una parte del blanco o en forma de coloración.
6. 6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema de imágenes (12) está adaptado para que las características del blanco puedan incluir cualquiera de las características, incluida una combinación de las mismas, elegidas del grupo que consiste en: movimiento del blanco, forma del blanco, fogonazo del enemigo asociado, alcance/distancia, firma IR y "detección de cambios" mediante los cuales se compara un registro actual de una escena con una base de datos grabada de dicha escena.
7. 7. El sistema según la reivindicación 1, en donde el módulo lógico épsilon (28) está configurado para calcular dinámicamente la forma y el tamaño de un área épsilon alrededor del punto/área del blanco.
8. 8. El sistema según la reivindicación 7, en donde el módulo lógico épsilon (28) incluye un algoritmo para tener en cuenta al menos uno de: un blanco, el arma de fuego y factores ambientales.
9. 9. El sistema según la reivindicación 1, en donde el procesador de imágenes (24) incluye un algoritmo de reconocimiento de blancos para identificar el tipo de blanco.
10. 10. El sistema según la reivindicación 1, que además tiene un modo de no bloqueo.
11. 11. Un método para operar un arma de fuego, el método que comprende:

    proporcionar un sistema de puntería de armas de fuego (11) en el arma de fuego que incluye:

    un sistema de imágenes (12) que comprende un sensor de imágenes (22) y un procesador de imágenes (24), en donde el sistema de imágenes (12) está adaptado para detectar al menos un blanco potencial en un campo de visión "FOV" del sistema de imágenes (12) basado en características del blanco detectadas automáticamente en el "FOV";

    una pantalla de usuario (14), en donde el sistema de imágenes (12) está adaptado para resaltar en dicha pantalla de usuario dicho al menos un blanco potencial;

    controles de usuario (16) para fijar un blanco seleccionado que da como resultado que el sistema de puntería del arma de fuego se fije en un punto o área del blanco en el blanco seleccionado;

    un procesador de disparo (18) para predecir/determinar si el blanco seleccionado será alcanzado, en donde dicho procesador de disparo (18) tiene:

    un ordenador de disparo (26) adaptado para realizar actividades tales como: calcular un punto de mira ajustado a un alcance requerido, viento y ángulo de inclinación, y un módulo lógico épsilon (28) adaptado para calcular dinámicamente un área permitida para disparar alrededor del punto de mira o área del blanco seleccionado y un módulo de decisión de disparo (30) adaptado para usar la entrada de dicho sistema de imágenes (12), dicho ordenador de disparo (26) y dicho módulo lógico épsilon (28) determinan si se espera que el blanco seleccionado sea alcanzado y, por lo tanto, si se dispara; seguir al menos un blanco;

    apuntar el arma de fuego (10) a uno de dichos al menos un blanco o a un área bloqueable de blanco que es más grande que un área real del blanco para permitir resaltar, en tiempo real, el blanco, por lo que el blanco se resalta en la pantalla de usuario (14) del sistema de puntería del arma de fuego (11) para producir un área de blanco resaltada;

    seleccionar el área del blanco resaltada hacia la que apunta el arma de fuego (10) dando como resultado que el sistema de puntería del arma de fuego (11) se fije en un área de acierto predeterminada seleccionablemente en el blanco seleccionado; y

    apuntar el arma de fuego (10) en la dirección del blanco hasta que el sistema de puntería del arma de fuego (11) haya determinado que se alcanzará el blanco.
12. 12. El método según la reivindicación 11, que además usa técnicas de procesamiento de imágenes para estimar pasivamente el alcance del blanco.
13. 13. El método según la reivindicación 11, en donde apuntar el arma de fuego (10) incluye apuntar dentro de una tolerancia épsilon dinámica del blanco seleccionado, que se calcula teniendo en cuenta al menos uno de: un blanco, el arma de fuego (10) y factores ambientales.
14. 14. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el bloqueo en el punto de acierto incluye el bloqueo en el centro del blanco seleccionado, o el bloqueo en una ubicación elegida o predeterminada del blanco seleccionado.
15. 15. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende, además:

    detectar, automáticamente, un blanco dentro de un campo de visión utilizando la segregación de fondo del objeto por el sistema de formación de imágenes del sistema de puntería del arma de fuego (11); predecir el movimiento del blanco, si lo hay; y por lo tanto la posición del blanco con respecto a las características de fondo del campo de visión;

    predecir la puntería del arma de fuego (10) usando características de fondo del campo de visión; y permitir disparar al blanco cuando el objeto previsto del arma de fuego (10) coincide con la posición prevista del blanco.