专利名称：人机交互训练用的关键动作传感结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动作传感结构，尤其是一种人机交互训练的关键动作传感结构。
背景技术：
现有人机交互仿真训练警察技能与战术用的技术很难把受训人员关键动作、行为传给计算机。因为现有技术只是对射击的弹着点进行数据采集，然后与计算机进行通讯，进行简单地射击训练。对训练警察出枪、鸣枪、语言控制、躲闪、掩护等关键动作无法传递，即不能把这些动作转换成计算机可以接受的数据。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够把训练警察的手势、出枪、鸣枪、语言控制、躲闪、掩护等关键动作转换成计算机可以接受的数据信号人机交互训练用的关键动作传感结构。
为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是一种人机交互训练的关键动作传感结构，包括训练用手枪计算机PC，还包括一中央控制器CCU，所述中央控制器CCU的一端所述与计算机PC串联，另一端接有并联的六个关键动作传感单元出枪指向动作传感单元、鸣枪动作传感单元、手势动作传感单元、声音动作传感单元、掩护动作传感单元、躲闪动作传感单元。
所述出枪指向动作传感单元包括水银无线传感器GRSU，该水银无线传感器GRSU的水银开关K3及与其K3相连的具有电池的无线编码发射模块，通过无线接收模块与中央控制器CCU相接通。
所述鸣枪动作传感单元包括一普通开关K1和水银红外传感器GISU，该一普通开关K1、水银红外传感器GISU的水银开关K2及与其K2相连的具有电池的红外编码发射模块，通过红外接收模块与中央控制器CCU相接通。
所述手势动作传感单元包括另一水银无线传感器GRSU，该水银无线传感器GRSU的水银开关K4及与其K4相连的具有电池的无线编码发射模块，通过无线接收模块与中央控制器CCU相接通。
所述声音动作传感单元包括一声控传感器VCSU，该声控传感器VCSU的声控开关K5及与其K5相连的具有电池的无线编码发射模块，通过无线接收模块与中央控制器CCU相接通。
所述掩护动作传感单元包括一红外反射传感器IFSU，该红外反射传感器IFSU的红外发射开关K6、K7及与其K6、K7相连的电平电路与中央控制器CCU相接通。
所述躲闪动作传感单元包括一雷达传感器RCSU，该雷达传感器RCSU的雷达开关K8及与其相连的电平电路与中央控制器CCU相接通。
所述出枪指向动作传感单元的水银无线传感器GRSU设在训练用手枪的下部。
所述鸣枪动作单元的普通开关K1设在与训练用手枪扳机相对应处，与普通开关K1相连接的水银红外传感器GISU也相应地设在训练用手枪上。
采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比既有以下有益效果由于本实用新型人机交互训练用的关键动作传感结构，设有六个关键动作传感单元分别接入中央控制器CCU及计算机PC，便可将受训人员的出枪指向、鸣枪、手势、语言控制、掩护、躲闪关键动作状态转换成计算机可以接受的数据信号，形成一个警察训练系统，实现人机交互训练，具体有益效果是该警察训练系统结构简单合理、实用可靠。成本低，运行费用低，一般用户都用得起。
该警察训练系统安装十分简单，仅在一般5×8米的室内，即可安装进行训练。
能够对训练人员的关键动作进行有效地传感、记录、并及时传输给PC机，使得训练工作更加科学实用，贴近实际工作，效率高。
该警察训练系统真正实现人行动与PC机对抗训练，受训人站在大屏幕前，受训人根据屏幕上的执行环境，执法对象的反应、危险情况等，做出各种控制动作，系统会实时互动。
环境与系统联动训练受训人员进入训练场，警察训练系统会出现各种情况，受训人就可进行相应的控制。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的描述。
图1是本实用新型人机交互训练使用的关键动作传感结构中，利用水银无线传感器、水银红外传感器及普通开关组合的跟踪“出枪指向”与“鸣枪”动作的结构示意图；图2是本实用新型人机交互训练用的关键动作传感结构中，利用水银无线传感器跟踪“手势”动作结构示意图；图3是本实用新型人机交互训练使用的关键动作传感结构中，利用声控传感器跟踪“声音命令”行为的结构示意图；图4是本实用新型人机交互训练使用的关键动作传感结构中，利用红外反射传感器跟踪“掩护”动作的结构示意图；图5是本实用新型人机交互训练使用的关键动作传感结构中利用雷达传感器跟踪“躲闪”动作的结构示意图；图6是本实用新型人机交互训练使用的关键动作传感结构的总体组合结构示意框图。
具体实施方式
如图1至图6所示，本实用新型人机交互训练用的关键动作传感结构，包括训练用手枪1，计算机PC2，中央控制器CCU3，所述中央控制器CCU3的一端与计算机PC2串联，另一端接有并联的六个关键动作传感单元出枪指向动作传感单元、鸣枪动作传感单元、手势动作传感单元、声音动作传感单元、掩护动作传感单元、躲闪动作传感单元。
如图1和图6所示，所述出枪指向动作传感单元包括一水银无线传感器GRSU7，用于跟踪出枪指向动作行为，该水银无线传感器GRSU7的水银开关K3及与其K3相连的具有电池4的无线编码发射模块5，通过无线接收模块6与中央控制器CCU3相接通。所述出枪指向动作传感单元的水银无线传感器GRSU7设在训练用手枪1的下部。
如图1和图6所示，所述鸣枪动作传感单元包括相串联的一普通开关K1和水银红外传感器GISU8，用于跟踪鸣枪动作行为，该一普通开关K1和水银红外传感器GISU的水银开关K2及与其K2相连的具有电池4的红外编码发射模块9，通过红外接收模块10与中央控制器CCU3相接通。所述鸣枪动作单元的普通开关K1设在与训练用手枪扳机11相对应处，与普通开关K1相连接的水银红外传感器GISU8也相应地设在训练用手枪1上。
如图2和图6所示，所述手势动作传感单元包括另一水银无线传感器GRSU12，用于跟踪手势动作，该水银无线传感器GRSU12的水银开关K4及与其K4相连的具有电池13的无线编码发射模块14，通过无线接收模块15与中央控制器CCU3相接通。
如图3和图6所示，所述声音动作传感单元包括一声控传感器VCSC16，用于跟踪声音行为，该声控传感器VCSU16的声控开关K5及与其K5相连的具有电池19的无线编码发射模块17，通过无线接收模块18与中央控制器CCU3相接通。
如图4和图6所示，所述掩护动作传感单元包括一红外反射传感器IFSU20，用于跟踪掩护动作，该红外发射传感器IFSU20的红外发射开关K6、K7及与其相连的电平电路21与中央控制器CCU3相接通。
如图5和图6所示，所述多躲闪动作传感单元包括一雷达传感器RCSU22，用于跟踪躲闪动作，该雷达传感器RCSU22的雷达开关K8及与其相连的电平电路23与中央控制器CCU相接通。
本实用新型人机交互训练用的关键动作传感结构的工作原理所谓人机交互训练用的关键动作传感结构以下可简称为KACT。
参见图1，在训练用手枪1的扳机相对应处设有普通开关K1、同时在训练用手枪1上还设有水银无线传感器GRSU7和水银红外传感器GRSU8。
该水银无线传感器GRSU7和水银红外传感器GRSU8分别由水银开关K3、无线编码发射模块5和水银开关K2、红外编码模块9组成。其中，水银开关结构是，在真空管里有两个电极(见图1中的K2、K3)，在管内有个可以自由活动的金属球，二者构成一个水银开关。真空管与地面的角度变化，靠重力金属球可使两电极接通，也可使两电极断开。把这个程序，通过无线编码发射模块5或红外编码发射模块9发射出去。真空管与地面的角度是可以自由调整的。
参见图2，水银无线传感器GRSU12是由水银开关K4与无线编码发射模块14组成。水银开关结构是在真空管里有两个电极，在管内有个可以自由活动的金属球，二者构成一个水银开关。真空管与地面角度变化，靠重力金属球可使两极接通，也可使两极断开。把这个过程，通过无线编码发射模块4发射出去。真空管与地面的角度是可以自由调整的。图2中的传感器可绑在训练人的手臂上，与手臂一起运动。
参见图4，红外反射传感器IFSU20是由红外反射开关K6、K7和电平电路21组成。红外反射开关是一个具有特殊功能的开关，当物体遮挡干扰开关的红外线31时，开关就开启或关闭，把这一过程，通过电平电路21处理，变成PC机可以接收的信号。
参见图3，声控传感器VCSU是由声控开关K5和无线编码发射模块17组成。声控开关K5是一个具有特殊功能的开关，当有说话声音时，开关就开启或关闭，把这一过程，通过无线编码发射模块17处理，变成PC机可以接收的信号。
参见图5，雷达传感器RCSU22是由雷达开关K8和电平电路23组成。雷达开关K8是一个具有特殊功能的开关，在雷达开关的作用范围内(一般选择2-5米)，有物体(如受训人员)突然移动(前后、左右、上下均可)时，开关就开启或关闭，把这一过程，通过电平电路23处理，变成PC机可以接收的信号。
根据上述各传感器的功能我们进行如下组合应用，
1)“出枪指向”关键动作的跟踪(结构图，见图1中的K3组合)警察出枪、枪支指向目标时，枪支与地面的角度发生了变化。因此，利用水银无线传感器7，当出枪指向动作形态发生时，K3感应到动作信息，传给无线编码发射模块5，同时以无线数字信号发射给无线接收模块6(参见图6)，解码后传输给CCU3，通过CCU3转换成二进制码(键盘信号)传输给训练用PC机2。
2、“鸣枪”关键动作跟踪(结构图，见图1中的K1、K2组合)鸣枪枪口向上同时，还要扣动扳机。利用水银红外传感器8，将红外发射开关K2和普通开关K1的串联，即可实现对鸣枪动作形态的跟踪。鸣枪动作发生时，K1、K2感应到动作信息，传给红外编码发射模块9，同时以红外数字信号发射给红外接受模块10，解码后传输给CCU3，通过CCU3转换成二进制码(键盘信号)传输给训练用PC机2。
3、“手势”动作的跟踪(结构图，见图2)警察在执法中要作一些手势，手势即手臂与地面的角度变化，此处也用水银无线传感器12(此传感器可绑在训练人的手臂上，与手臂一起运动)，跟踪手势动作。当手势动作形态发生时，K4感应到动作信息，传给无线编码发射模块14，同时以无线数字信号发射给无线接收模块15(参见图6)，解码后传输给CCU3，通过CCU3转换成二进制(键盘信号)传输给训练用PC机2。
4、“声音”动作的跟踪(结构图，见图3)警察执法时，要发生命令。利用声控传感器16，即可跟踪声音命令。声音行为发生时，K5感应到动作信息，传给无线编码发射模块17，同时以无线数字信号发射给接收模块18(参见图6)，解码后传输给CCU3，通过CCU3转换成二进制(键盘信号)传输给训练用PC机2。
5、“掩护”动作的跟踪(结构图，见图4)当人员进入掩护物(区)30时，其身体就要遮挡红外反射开关K6或K7，也要遮挡干扰红外发射开关K6或K7的红外线31，当掩护动作发生时，红外反射开关K6、K7感应到动作信息，传给电平电路21，同时以数字信号传输给CCU3(参见图6)，通过CCU3转换成二进制(键盘信号)传输给训练用PC机2。
6、“躲闪”动作跟踪(结构图，见图5)躲闪是身体的突然移动(左右、前后、上下、下同)，利用雷达传感器22，躲闪动作发生时，雷达开关K8感应到动作信息，传给电平电路23，同时以数字信号输给CCU3(参见图6)，通过CCU3转换成二进制(键盘信号)传输给训练用PC机2。
如图6所示，是综合组建比较全面跟踪训练的关键动作传感结构。将这六个关键动作传感单元组合分别接通中央控制器CCU及计算机PC进行系统构建，这就比较完整地实现了对警察技能与战术训练中关键动作的全面跟踪。采集其有价值信息，从而实现人机互动、科学训练警察的技能与战术。
因此使用本实用新型KACT作为关键动作传感结构，与训练用计算机(PC)组成的警察技能与战术综合训练系统，可以大大提高训练效率，同时大大降低训练成本，使得警察科学的、贴近实战的训练成为现实。
本实用新型KACT与训练用计算机PC)组成的警察技能与战术综合训练系统。系统核心部分是关键动作传感结构(KACT)。
在这个关键动作传感结构(KACT)中，我们将水银红外传感器GISU、水银无线传感器GISU、红外发射传感器IFSU、声控传感器VCSU、雷达传感器RCSU等，通过中央控制器CCU联接为一个整体，这是一种简约式组合，是一个精简系统合理的技术方案。
采用本实用新型(KACT)作为关键动作传感结构与训练用计算机(PC)组成的警察技能与战术综合训练系统，受训人员借助关键动作传感结构(KACT)，与系统实时生成的仿真执法对象和执法环境，时时互动，系统会做出相应的反应和记录结果，从而达到可训练的目的。提高训练效率，降低训练成本。
在上述KACT结构中，关键动作传感结构(KACT)传输给计算机的数据是受训人员训练时的关键动作状态，每个动作的全部信息组成完整的5个字节(BYT)通讯内容。训练指标由多个连续关键动作组成。
训练人员的动作状态信息在KACT中，经CCU采集、处理加工、转换成键盘信号(A键、B键、V键……)按通讯协议传输到训练用的PC机，该计算机对数据进行汇总、分析并由PC机的软件(专家系统)对这些键盘数据信号数据进行处理并且时实地给出互动反映。对训练过程的动作状态的反映时间、控制时机、动作的精度进行精确记录，在回放时展现出来，使得受训人员了解其动作的正确与否，以及如何修正等。
关键动作传感结构(KACT)基本功能KACT有三个基本功能一是关键动作信息采集，二是数据处理，三是链接组合。
关键动作采集信息1)采集关键动作信息警察技能与战术训练的指标集中表现在受训人员的手势、语言控制、出枪指向震慑、鸣枪震慑、躲闪避险、掩护避险等关键动作。因此采集这些关键动作的信息是本实用新型的第一关键问题。
2)确定信息采集点受训人员手势、语言控制、出枪指向震慑、鸣枪震慑、躲闪避险、掩护避险等关键动作，对训练有价值的指标集中表现在动作是否发生、发生时机、动作的准确定位等，因此从这些信息点上采集原始数据。
3)信息内容通过声控传感器采集“语音命令”动作信息，水银无线传感器采集“手势”动作信息，水银无线传感器还采集“出枪指向”动作震慑信息，水银红外传感器采集“鸣枪”动作震慑信息，雷达传感器采集“躲闪“动作避险信息，红外反射传感器采集“掩护”动作避险信息等。
上述信息采集后，采集的“语言”“手势”动作信息、“出枪”动作震慑信息、“鸣枪”动作震慑信息、“躲闪”动作避险信息、“掩护”动作避险信息传输给中央控制器，编码后再传输给PC机。
本实用新型的关键动作传感结构(KACT)中的CCU选用AT8515，AT8951，AT8920，HT46R47等型号芯片，使得硬件资源全部用足。
数据处理数据处理任务在KACT中，各特种功能开关感应到的表征关键动作状态的信息，通过处理传输给CCU，CCU使其变换为二进制码，并通过CCU的TX端发送给计算机。
链接组合1)每个单体传感器的组合(见图1、2、3、4、5)。
2)总体的组合，每套KACT包括一个水银红外传感器(GISU)、二个水银无线传感器(GISU)、一个红外发射传感器(IFSU)、一个声控传感器VCSU、一个雷达传感器RCSU、一个普通开关K1，接收模块，一个中央控制器CCU与训练用PC，组成一个综合训练系统(见图6)。
权利要求1.一种人机交互训练的关键动作传感结构，包括训练用手枪计算机PC，其特征在于，它还包括一中央控制器CCU，所述中央控制器CCU的一端所述与计算机PC串联，另一端接有并联的六个关键动作传感单元出枪指向动作传感单元、鸣枪动作传感单元、手势动作传感单元、声音动作传感单元、掩护动作传感单元、躲闪动作传感单元。
2.根据权利要求1所述的一种人机交互训练用的关键动作传感结构，其特征在于所述出枪指向动作传感单元包括水银无线传感器GRSU，该水银无线传感器GRSU的水银开关K3及与其K3相连的具有电池的无线编码发射模块，通过无线接收模块与中央控制器CCU相接通。
3.根据权利要求1所述的一种人机交互训练用的关键动作传感结构，其特征在于所述鸣枪动作传感单元包括一普通开关K1和水银红外传感器GISU，该普通开关K1、水银红传感器GISU的水银开关K2及与其K2相连的具有电池的红外编码发射模块，通过红外接收模块与中央控制器CCU相接通。
4.根据权利要求1所述的一种人机交互训练用的关键动作传感结构，其特征在于所述手势动作传感单元包括另一水银无线传感器GRSU，该水银无线传感器GRSU的水银开关K4及与其K4相连的具有电池的无线编码发射模块，通过无线接收模块与中央控制器CCU相接通。
5.根据权利要求1所述的一种人机交互训练用的关键动作传感结构，其特征在于所述声音动作传感单元包括—声控传感器VCSU，该声控传感器VCSU的声控开关K5及与其K5相连的具有电池的无线编码发射模块，通过无线接收模块与中央控制器CCU相接通。
6.根据权利要求1所述的一种人机交互训练用的关键动作传感结构，其特征在于所述掩护动作传感单元包括—红外反射传感器IFSU，该红外反射传感器IFSU的红外发射开关K6、K7及与其K6、K7相连的电平电路与中央控制器CCU相接通。
7.根据权利要求1所述的一种人机交互训练用的关键动作传感结构，其特征在于所述躲闪动作传感单元包括—雷达传感器RCSU，该雷达传感器RCSU的雷达开关K8及与其相连的电平电路与中央控制器CCU相接通。
8.根据权利要求2所述的一种人机交互训练用的关键动作传感结构，其特征在于所述出枪指向动作传感单元的水银无线传感器GRSU设在训练用手枪的下部。
9.根据权利要求2所述的一种人机交互训练用的关键动作传感结构，其特征在于所述鸣枪动作单元的普通开关K1设在与训练用手枪扳机相对应处，与普通开关K1相连接的水银红外传感器GISU也相应地设在训练用手枪上。
专利摘要本实用新型公开了一种人机交互训练使用的关键动作传感结构，主要包括计算机PC，中央控制器CCU，中央控制器的一端与计算机串联，另一端接有并联的六个关键动作传感单元出枪指向动作传感单元、鸣枪动作传感单元、手势动作传感单元、声音动作传感单元、掩护动作传感单元、躲闪动作传感单元。上述六个关键动作传感单元分别能把受训人的六个关键动作状态，通过各自的传感输入信号，经中央控制器CCU采集、处理加工，有效地转变成计算机可以接受的数据信号，实现人机对抗，科学地训练警察的基本技能与战术。
文档编号G06F3/00GK2783403SQ200420087800
公开日2006年5月24日 申请日期2005年2月17日 优先权日2005年2月17日
发明者张均衡 申请人:张均衡