Σύστημα εντοπισμού πυροβολισμών

Ένα σύστημα εντοπισμού πυροβολισμών ή σύστημα ανίχνευσης πυροβολισμών είναι ένα σύστημα που ανιχνεύει και μεταδίδει τη θέση πυροβολισμών ή άλλων πυροβολισμών από όπλα χρησιμοποιώντας ακουστικούς, δονητικούς, οπτικούς ή ενδεχομένως άλλους τύπους αισθητήρων, καθώς και συνδυασμό αυτών των αισθητήρων. Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιούνται από την επιβολή του νόμου, την ασφάλεια, το στρατό, κυβερνητικά γραφεία, σχολεία και επιχειρήσεις για τον εντοπισμό της πηγής και, σε ορισμένες περιπτώσεις, της κατεύθυνσης των πυροβολισμών ή/και του τύπου του όπλου που πυροδοτήθηκε. Τα περισσότερα συστήματα διαθέτουν τρία κύρια στοιχεία:

Μια συστοιχία μικροφώνων ή αισθητήρων (επιταχυνσιόμετρα, ανιχνευτές υπερύθρων, κ.λπ.), είτε τοποθετημένων μαζί είτε γεωγραφικά διασκορπισμένων.
Μονάδα επεξεργασίας
μια διεπαφή χρήστη που εμφανίζει ειδοποιήσεις για πυροβολισμούς
Σε γενικές κατηγορίες, υπάρχουν περιβαλλοντικά συσκευασμένα συστήματα για χρήση κυρίως σε εξωτερικούς χώρους (τόσο στρατιωτικά όσο και πολιτικά/αστικά) τα οποία είναι υψηλού κόστους και στη συνέχεια επίσης χαμηλότερου κόστους καταναλωτικά/βιομηχανικά συσκευασμένα συστήματα για χρήση κυρίως σε εσωτερικούς χώρους. Τα συστήματα που χρησιμοποιούνται σε αστικές περιοχές ενσωματώνουν ένα γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών, ώστε η οθόνη να περιλαμβάνει χάρτη και διεύθυνση θέσης κάθε περιστατικού. Ορισμένα συστήματα ανίχνευσης πυροβολισμών σε εσωτερικούς χώρους χρησιμοποιούν λεπτομερή σχέδια ορόφων με επικάλυψη της θέσης του ανιχνευτή για να εμφανίζουν τις θέσεις των σκοπευτών σε μια εφαρμογή ή σε μια διεπαφή που βασίζεται στο διαδίκτυο.

Ιστορία 

Ο προσδιορισμός της προέλευσης των πυροβολισμών μέσω του ήχου σχεδιάστηκε πριν από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, όπου χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά επιχειρησιακά (βλ.: Ηχομέτρηση πυροβολικού).

Το 1990, ένας μοναδικός αλγόριθμος χρησιμοποιήθηκε ως σημείο εκκίνησης : η Metravib defence, σε συνεργασία με την Délégation Générale pour l'Armement (DGA) - τη γαλλική υπηρεσία προμηθειών άμυνας - μελέτησε την ακουστική υπογραφή των υποβρυχίων. Η DGA & το Section Technique de l'Armée de Terre (STAT), το τμήμα μηχανικού του γαλλικού στρατού, ανέθεσαν στη συνέχεια στη Metravib D. να βρει μια λύση για την ανίχνευση πυροβολισμών, έναν τρόπο να βοηθηθούν οι στρατιώτες και οι ειρηνευτές που δέχονται πυρά στο Sniper Alley χωρίς να γνωρίζουν ακριβώς από πού προέρχονται οι πυροβολισμοί.

Ο ανιχνευτής ακουστικών πυροβολισμών PILAR V είναι απαραίτητος αισθητήρας του συστήματος προστασίας του οχήματος για μια προηγμένη επίγνωση της κατάστασης και για μεγαλύτερη προστασία των δυνάμεων.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, οι περιοχές του East Palo Alto και του ανατολικού Menlo Park, στην Καλιφόρνια, πολιορκούνταν από την εγκληματικότητα. Κατά τη διάρκεια του 1992 σημειώθηκαν 42 ανθρωποκτονίες στο Ανατολικό Πάλο Άλτο, με αποτέλεσμα το Ανατολικό Πάλο Άλτο να γίνει η πρωτεύουσα των δολοφονιών των Ηνωμένων Πολιτειών. Το αστυνομικό τμήμα του Menlo Park κλήθηκε συχνά να ερευνήσει όταν οι κάτοικοι ανέφεραν πυροβολισμούς- ωστόσο δεν υπήρχε τρόπος να προσδιοριστεί η πηγή τους από τις διάσπαρτες κλήσεις στο 911.

Στα τέλη του 1992, ο John C. Lahr, διδάκτωρ σεισμολόγος στο κοντινό Γεωλογικό Ινστιτούτο των Ηνωμένων Πολιτειών, προσέγγισε το αστυνομικό τμήμα του Menlo Park για να ρωτήσει αν θα ενδιαφερόταν να εφαρμόσει σεισμολογικές τεχνικές για τον εντοπισμό πυροβολισμών. Άλλοι είχαν επίσης προσεγγίσει το αστυνομικό τμήμα του Menlo Park προτείνοντας τρόπους για να βοηθήσουν την αστυνομία μέσω συστημάτων εντοπισμού πυροβολισμών. Ο αρχηγός της αστυνομίας κανόνισε μια συνάντηση με τοπικούς εφευρέτες και επιχειρηματίες που είχαν εκδηλώσει ενδιαφέρον για το πρόβλημα. Εκείνη την εποχή δεν υπήρχαν λύσεις για τον εντοπισμό πυροβολισμών, παρά μόνο η επιθυμία για κάτι τέτοιο. Ένας βασικός συμμετέχων ήταν ο Robert Showen, υπάλληλος του Ερευνητικού Ινστιτούτου του Στάνφορντ και ειδικός στην ακουστική.

Ο Lahr αποφάσισε να προχωρήσει με τα σχέδιά του για να αποδείξει τη δυνατότητα εντοπισμού των πυροβολισμών, βασιζόμενος στο ιστορικό του στις τεχνικές εντοπισμού και παρακολούθησης σεισμών στην Αλάσκα. Δημιουργήθηκε ένα δίκτυο αποτελούμενο από ένα ενσύρματο και τέσσερα ραδιοτηλεμετρικά μικρόφωνα, με το σπίτι του στο ανατολικό Menlo Park να γίνεται το κέντρο διοίκησης. Ο Lahr τροποποίησε το λογισμικό που χρησιμοποιείται συνήθως για τον εντοπισμό των σεισμών και κατέγραψε τα δεδομένα με υψηλότερο ρυθμό δειγματοληψίας από αυτόν που χρησιμοποιείται για την περιφερειακή σεισμολογία. Αφού ακούγονταν πυροβολισμοί, ο Lahr προσδιόριζε τη θέση τους, ενώ η σύζυγός του παρακολουθούσε τον ασύρματο της αστυνομίας για ανεξάρτητη επιβεβαίωση της πηγής τους.

Χρησιμοποιώντας αυτό το σύστημα, ο Lahr μπόρεσε να αποδείξει στην αστυνομία και σε άλλους ότι αυτή η τεχνική ήταν εξαιρετικά αποτελεσματική, καθώς το σύστημα ήταν σε θέση να εντοπίσει τους πυροβολισμούς που συνέβαιναν εντός της συστοιχίας με ακρίβεια μερικών δεκάδων μέτρων. Αν και ήταν γνωστές πρόσθετες τεχνικές από τον κόσμο των σεισμικών που θα μπορούσαν να αυτοματοποιήσουν καλύτερα το σύστημα και να αυξήσουν την αξιοπιστία του, οι βελτιώσεις αυτές ήταν εκτός του πεδίου εφαρμογής της παρούσας μελέτης σκοπιμότητας.

Χαρακτηριστικά πυροβολισμών 

Υπάρχουν τρία κύρια χαρακτηριστικά που χαρακτηρίζουν τους πυροβολισμούς και, ως εκ τούτου, επιτρέπουν την ανίχνευση και τον εντοπισμό πυροβολισμών και παρόμοιων εκπυρσοκροτήσεων όπλων:

Μια οπτική λάμψη που εμφανίζεται όταν ένα εκρηκτικό φορτίο αναφλέγεται για να εκτοξεύσει ένα βλήμα από τη θαλάμη του όπλου.

Μια τυπική έκρηξη κάννης παράγει ένα παλμικό ηχητικό κύμα με επίπεδο ηχητικής πίεσης (SPL) που κυμαίνεται από 120 dB έως 160 dB
Ένα ωστικό κύμα που εμφανίζεται καθώς ένα βλήμα κινείται στον αέρα με υπερηχητική ταχύτητα. Σημείωση, αυτό δεν ισχύει για τα υποηχητικά πυρομαχικά, των οποίων τα βλήματα δεν υπερβαίνουν τα 1120 πόδια ανά δευτερόλεπτο (δηλαδή την ταχύτητα του ήχου στον αέρα).

Οι οπτικές λάμψεις μπορούν να ανιχνευθούν με τη χρήση οπτικών ή/και υπέρυθρων τεχνικών ανίχνευσης- ωστόσο, πρέπει να υπάρχει οπτική επαφή από τον αισθητήρα με το όπλο, διαφορετικά η λάμψη δεν θα γίνει αντιληπτή. Οι έμμεσες λάμψεις που ανακλώνται από κοντινές κατασκευές, όπως τοίχοι, δέντρα και βράχοι, βοηθούν στην αποκάλυψη κρυφών ή περιορισμένων ανιχνεύσεων οπτικής επαφής μεταξύ του όπλου και του αισθητήρα. Επειδή ανιχνεύονται μόνο οπτικές λάμψεις, τα συστήματα αυτά είναι συνήθως ικανά να προσδιορίσουν μόνο την κατεύθυνση της εκτόξευσης σε σχέση με τον αισθητήρα, εκτός εάν πολλαπλά συστήματα τριγωνοποιήσουν την απόσταση της βολής. Πολλαπλοί πυροβολισμοί, που εκτοξεύονται από πολλές τοποθεσίες σχεδόν ταυτόχρονα, διακρίνονται εύκολα ως ξεχωριστοί πυροβολισμοί, επειδή οι αισθητήρες χρησιμοποιούν γενικά μια συστοιχία εστιακού επιπέδου που αποτελείται από πολλά ευαίσθητα εικονοστοιχεία. Κάθε εικονοστοιχείο σε ολόκληρο το εστιακό επίπεδο (π.χ. 640×480 εικονοστοιχεία) αξιολογείται συνεχώς.

Το βλήμα πρέπει γενικά να φτάσει σε απόσταση 50 έως 100 μέτρων από έναν αισθητήρα, προκειμένου ο αισθητήρας να ακούσει το ωστικό κύμα. Ο συνδυασμός έκρηξης και κρουστικού κύματος παρέχει πρόσθετες πληροφορίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαζί με τη φυσική της ακουστικής και της διάδοσης του ήχου για τον προσδιορισμό της εμβέλειας μιας εκτόξευσης στον αισθητήρα, ιδίως εάν είναι γνωστή η σφαίρα ή ο τύπος του βλήματος. Τα τυφέκια εφόδου χρησιμοποιούνται συχνότερα σε σενάρια μάχης όπου είναι σημαντικό οι πιθανοί στόχοι να ειδοποιούνται αμέσως για τη θέση των εχθρικών πυρών. Ένα σύστημα που μπορεί να ακούσει μικροσκοπικές διαφορές στον χρόνο άφιξης της έκρηξης της κάννης και επίσης να ακούσει το "σπάσιμο" του κρουστικού κύματος ενός βλήματος μπορεί να υπολογίσει την προέλευση της εκπυρσοκρότησης. Πολλαπλοί πυροβολισμοί, που εκτοξεύονται από πολλές τοποθεσίες σχεδόν ταυτόχρονα, όπως αυτοί που συναντώνται σε μια ενέδρα, μπορούν να δώσουν διφορούμενα σήματα με αποτέλεσμα την ασάφεια θέσης.

Η ακουστική των πυροβολισμών πρέπει να διακρίνεται αξιόπιστα από θορύβους που μπορεί να ακούγονται παρόμοιοι, όπως οι εκρήξεις πυροτεχνημάτων και οι ανάφλεξεις αυτοκινήτων.

Οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν συνήθως ημερήσια μοτίβα θορύβου, όπου ο θόρυβος υποβάθρου είναι υψηλότερος κατά τη διάρκεια της ημέρας και χαμηλότερος τη νύχτα, όπου το κατώτατο όριο θορύβου συσχετίζεται άμεσα με την αστική δραστηριότητα (π.χ. κυκλοφορία αυτοκινήτων, κυκλοφορία αεροπλάνων, κατασκευές κ.ο.κ.). Κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν το κατώτατο όριο θορύβου είναι υψηλότερο, μια τυπική έκρηξη κάννης πυροβόλου όπλου μπορεί να διαδοθεί έως και ένα μίλι. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, όταν το κατώτατο όριο θορύβου είναι χαμηλότερο, μια τυπική έκρηξη κάννης πυροβόλου όπλου μπορεί να διαδοθεί έως και 2 μίλια. Επομένως, μια συστοιχία μικροφώνων σε κοινή θέση ή μια κατανεμημένη συστοιχία ακουστικών αισθητήρων που ακούνε μια έκρηξη κάννης σε διαφορετικές χρονικές στιγμές μπορεί να συμβάλει στον υπολογισμό της θέσης προέλευσης της εκτόξευσης, υπό την προϋπόθεση ότι κάθε μικρόφωνο/αισθητήρας μπορεί να προσδιορίσει με ακρίβεια χιλιοστού του δευτερολέπτου πότε ανίχνευσε την ώθηση. Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, είναι δυνατόν να γίνει διάκριση μεταξύ πυροβολισμών και κανονικών θορύβων της κοινότητας με την τοποθέτηση ακουστικών αισθητήρων σε μεγάλες αποστάσεις έτσι ώστε μόνο εξαιρετικά δυνατοί ήχοι (δηλαδή πυροβολισμοί) να μπορούν να φτάσουν σε πολλούς αισθητήρες.

Τα υπέρυθρα συστήματα ανίχνευσης έχουν παρόμοιο πλεονέκτημα τη νύχτα, επειδή ο αισθητήρας δεν έχει να αντιμετωπίσει τυχόν ηλιακές συνεισφορές στο σήμα υποβάθρου. Τη νύχτα, η υπογραφή του πυροβολισμού δεν θα είναι μερικώς κρυμμένη στο υπόβαθρο των ηλιακών υπέρυθρων συνεισφορών. Οι περισσότεροι καταστολείς φλας έχουν σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιούν την ορατή υπογραφή των πυροβολισμών. Οι καταστολείς λάμψης διασπούν τα εκτεινόμενα αέρια σε εστιασμένους κώνους, ελαχιστοποιώντας έτσι το φαινόμενο της άνθισης των εκρηκτικών αερίων. Αυτοί οι εστιασμένοι κώνοι περιέχουν περισσότερη υπογραφή σε μικρότερο όγκο. Η πρόσθετη ισχύς του σήματος συμβάλλει στην αύξηση της εμβέλειας ανίχνευσης.

Επειδή τόσο η οπτική λάμψη όσο και η έκρηξη της κάννης αποσιωπούνται από τους καταστολείς λάμψης και τους καταστολείς έκρηξης της κάννης (γνωστούς και ως "σιγαστήρες"), η αποτελεσματικότητα των συστημάτων ανίχνευσης πυροβολισμών μπορεί να μειωθεί για όπλα με καταστολή. Το FBI εκτιμά ότι το 1% ή και λιγότερο των εγκλημάτων που περιλαμβάνουν πυροβολισμούς διαπράττονται με όπλα με καταστολή.

Σχεδιασμός

Μέθοδος ανίχνευσης 
Τα συστήματα εντοπισμού πυροβολισμών απαιτούν γενικά μία ή περισσότερες μεθόδους ανίχνευσης για να ανιχνεύσουν είτε το γεγονός ότι ένα όπλο έχει πυροβοληθεί είτε το βλήμα που εκτοξεύτηκε από το όπλο. Μέχρι σήμερα έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς ως τεχνολογίες ανίχνευσης ο ήχος, η δόνηση και το οπτικό ή υπέρυθρο φως. Και οι δύο εφαρμογές μπορούν να εφαρμοστούν για την ανίχνευση πυροβολισμών υπό στατικές και δυναμικές συνθήκες. Τα περισσότερα συστήματα που σχετίζονται με την αστυνομία μπορούν να τοποθετηθούν μόνιμα, να χαρτογραφηθούν και να συσχετιστούν, καθώς οι αισθητήρες παραμένουν στη θέση τους για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Από την άλλη πλευρά, οι στρατιωτικές δράσεις και οι δράσεις SWAT λειτουργούν σε πιο δυναμικά περιβάλλοντα που απαιτούν γρήγορο χρόνο εγκατάστασης ή δυνατότητα λειτουργίας ενώ οι αισθητήρες είναι εν κινήσει.

Ακουστική 

Περαιτέρω πληροφορίες: Ακουστικός εντοπισμός πηγής και Ακουστικός εντοπισμός
Τα ακουστικά συστήματα "αφουγκράζονται" είτε το κρουστικό κύμα του τόξου της σφαίρας (ο ήχος είτε του βλήματος είτε της σφαίρας καθώς περνάει μέσα από τον αέρα), είτε τον ήχο της έκρηξης της κάννης του όπλου κατά την εκτόξευση του βλήματος, είτε έναν συνδυασμό και των δύο.

Λόγω της ικανότητάς τους να ανιχνεύουν σε μεγάλες αποστάσεις, να ανιχνεύουν με τρόπο που δεν επιτρέπει την οπτική επαφή, και του σχετικά χαμηλού εύρους ζώνης που απαιτείται για τη μετάδοση τηλεμετρικών δεδομένων αισθητήρων, τα συστήματα που αναπτύσσονται για την επιβολή του νόμου, τη δημόσια ασφάλεια και την εσωτερική ασφάλεια στις Ηνωμένες Πολιτείες βασίζονται κυρίως σε ακουστικές τεχνικές.

Τα συστήματα που βασίζονται μόνο στην ακουστική παράγουν συνήθως τις ειδοποιήσεις τους μερικά δευτερόλεπτα πιο αργά από τα οπτικά συστήματα ανίχνευσης, επειδή βασίζονται στη διάδοση των ηχητικών κυμάτων. Ως εκ τούτου, ο ήχος που φτάνει σε έναν αισθητήρα 1 μίλι από την προέλευσή του θα χρειαστεί σχεδόν 5 δευτερόλεπτα. Λίγα δευτερόλεπτα για να ληφθεί ο συναγερμός από απομακρυσμένους αισθητήρες και για να διακριθεί ο αριθμός των πυροβολισμών, που συχνά αποτελεί δείκτη της σοβαρότητας του περιστατικού, είναι ανεκτά και αποτελούν δραστική βελτίωση για τυπικά σενάρια αποστολής της αστυνομίας σε σύγκριση με τα αρκετά λεπτά που μεσολαβούν από τη στιγμή που συμβαίνει μια πραγματική πυροδότηση έως το συνολικό χρόνο των αρκετών λεπτών που περνούν όταν ένα άτομο αποφασίζει να κάνει μια κλήση στο 9-1-1 και οι πληροφορίες αυτές συλλαμβάνονται, επεξεργάζονται και αποστέλλονται στους αστυνομικούς περιπολίας.

Επειδή τα εν λόγω συστήματα διαθέτουν συστοιχίες εξαιρετικά ευαίσθητων μικροφώνων που είναι συνεχώς ενεργά, υπήρξαν ανησυχίες σχετικά με την προστασία της ιδιωτικής ζωής με αυτή την ευρεία δυνατότητα καταγραφής συνομιλιών χωρίς τη γνώση αυτών που καταγράφονται (πρόκειται για "παράπλευρη υποκλοπή", επειδή η καταγραφή συνομιλιών είναι μόνο μια ακούσια δυνατότητα του σχεδιασμού του συστήματος, και οι υπηρεσίες επιβολής του νόμου έχουν δηλώσει ότι η καταγραφή γίνεται μόνο μετά τον εντοπισμό πυροβολισμών).

Οπτικό 

Τα οπτικά ή ηλεκτροοπτικά συστήματα ανιχνεύουν είτε το φυσικό φαινόμενο της αναλαμπής της κάννης μιας σφαίρας που εκτοξεύεται είτε τη θερμότητα που προκαλείται από την τριβή της σφαίρας καθώς κινείται στον αέρα. Τέτοια συστήματα απαιτούν οπτική επαφή με την περιοχή στην οποία πυροβολεί το όπλο ή με το βλήμα κατά την κίνησή του. Παρόλο που απαιτείται γενική οπτική επαφή με το γεγονός της βολής, μερικές φορές υπάρχουν ανιχνεύσεις καθώς το γεγονός της υπέρυθρης λάμψης ανακλάται στις γύρω δομές. Ακριβώς όπως και τα συστήματα που βασίζονται στην ακουστική, τα ηλεκτρο-οπτικά συστήματα μπορούν γενικά να υποβαθμιστούν από εξειδικευμένες συσκευές καταστολής που ελαχιστοποιούν τις ηχητικές ή οπτικές υπογραφές τους.

Τα οπτικά και ηλεκτροοπτικά συστήματα έχουν σημειώσει επιτυχία σε στρατιωτικά περιβάλλοντα όπου η αμεσότητα της απόκρισης είναι κρίσιμη και επειδή γενικά δεν χρειάζονται προσεκτική καταγραφή θέσης, όπως συμβαίνει γενικά με τα πιο μόνιμα εγκατεστημένα "πολιτικά" συστήματα καταπολέμησης του εγκλήματος. Ακριβώς όπως τα ακουστικά συστήματα απαιτούν περισσότερα από ένα μικρόφωνο για τον εντοπισμό πυροβολισμών, τα περισσότερα ηλεκτροοπτικά συστήματα απαιτούν περισσότερους από έναν αισθητήρες όταν καλύπτουν 360 μοίρες. Οι ακουστικοί και οι οπτικοί αισθητήρες μπορούν να τοποθετηθούν μαζί και τα δεδομένα τους μπορούν να συγχωνευθούν, επιτρέποντας έτσι στην επεξεργασία εντοπισμού πυροβολισμών να έχει ακριβέστερο χρόνο εκτόξευσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της απόστασης της εκτόξευσης από τους αισθητήρες με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια. Τα οπτικά συστήματα δεν περιορίζονται (ουσιαστικά) στον αριθμό των μεμονωμένων πυροβολισμών που εκτοξεύονται ή στον αριθμό των διαφορετικών σκοπευτών που πυροβολούν ταυτόχρονα, επιτρέποντας στην οπτική ανίχνευση να δηλώνει και να εντοπίζει εύκολα σκοπευτές που διενεργούν ενέδρες με πολλούς σκοπευτές, οι οποίοι πυροβολούν από πολλές θέσεις κατά την ίδια χρονική περίοδο.

Ο συνδυασμός και των δύο προσεγγίσεων (ακουστική και υπέρυθρη) βοηθά στην υπέρβαση των περιορισμών του κάθε συστήματος, βελτιώνοντας παράλληλα τη συνολική ικανότητα εξάλειψης των ψευδών δηλώσεων πυροβολισμών ή/και των διφορούμενων θέσεων δήλωσης. Ακόμη και όταν χρησιμοποιούνται αυτά τα συνδυασμένα συστήματα, πυροβολισμοί που εκτοξεύονται από αρκετά μεγάλη απόσταση δεν θα ανιχνεύονται, επειδή η ποσότητα του σήματος πυροβολισμού (τόσο ακουστικού όσο και υπέρυθρου) τελικά εξασθενεί στα σήματα υποβάθρου. Για τα ακουστικά συστήματα που απαιτούν το υπερηχητικό κρουστικό κύμα για τον προσδιορισμό της θέσης, η σφαίρα πρέπει να εξακολουθεί να κινείται με υπερηχητική ταχύτητα όταν περνά από τον αισθητήρα και πρέπει να περνά από τον αισθητήρα εντός της πλευρικής έκτασης του κρουστικού κύματος. Για την υπέρυθρη ανίχνευση της λάμψης κατά την εκπυρσοκρότηση ενός όπλου, η διαδρομή της σφαίρας δεν προσδιορίζεται. Ο συνδυασμός αυτών των δύο προσεγγίσεων βελτιώνει την ικανότητα υπό διάφορες συνθήκες που αναμένονται σε ένα σενάριο μάχης.

Τόσο οι οπτικοί όσο και οι ακουστικοί αισθητήρες έχουν χρησιμοποιηθεί από οχήματα εν κινήσει σε αστικά και αγροτικά περιβάλλοντα. Οι αισθητήρες αυτοί έχουν δοκιμαστεί επίσης σε εναέριες και πλωτές πλατφόρμες.

Τα ηλεκτρο-οπτικά συστήματα ανίχνευσης που δοκιμάζονται σήμερα (2011) μπορούν να επεξεργαστούν τις υπογραφές των εισερχόμενων βολών σε πολύ γρήγορες ταχύτητες, παρέχοντας μια εξαιρετική μέθοδο όχι μόνο για τη διάκριση μεταξύ πυροβολισμών όπλων και άλλων γεγονότων που δεν σχετίζονται με πυροβολισμούς, αλλά και για τον αυτόματο εντοπισμό κατηγοριών, χαρακτηριστικών και μερικές φορές συγκεκριμένων τύπων όπλων.

Διάκριση πυροβολισμών 

Πολλές τεχνικές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάκριση πυροβολισμών (που αναφέρεται επίσης ως "ταξινόμηση πυροβολισμών") από παρόμοιους θορύβους, όπως η ανάφλεξη αυτοκινήτων, τα πυροτεχνήματα ή ο ήχος ενός ελικοπτέρου που περνάει από πάνω μας. Η ανάλυση του φασματικού περιεχομένου του ήχου, του περιβλήματός του και άλλες ευρετικές μέθοδοι είναι επίσης συχνά χρησιμοποιούμενες μέθοδοι για να ταξινομηθεί αν οι δυνατοί, ξαφνικοί ήχοι είναι πυροβολισμοί. Ο προσδιορισμός της πηγής των ήχων μπορεί να είναι υποκειμενικός και εταιρείες όπως το ShotSpotter αναθεωρούν τα αρχεία τους με βάση τις πληροφορίες που λαμβάνουν από τις αστυνομικές υπηρεσίες, έτσι ώστε ένας ήχος που αρχικά είχε ταξινομηθεί από το αυτοματοποιημένο σύστημα ως ο χτύπος των ρότορων ελικοπτέρου να έχει αναφερθεί πρώτα ως τρεις, στη συνέχεια ως τέσσερις και τελικά ως ο ήχος πέντε ξεχωριστών πυροβολισμών. Ως αποτέλεσμα, η τεχνολογία αυτή έχει απορριφθεί σε δικαστικές υποθέσεις ως μη επιστημονική για σκοπούς νομικής απόδειξης. Προορίζεται για ερευνητικό εργαλείο και όχι για πηγή πρωτογενών νομικών αποδεικτικών στοιχείων.

Μια άλλη μέθοδος ταξινόμησης πυροβολισμών χρησιμοποιεί τη "διαχρονική αναγνώριση προτύπων", όπως αναφέρεται από τον προγραμματιστή της, η οποία χρησιμοποιεί τεχνητά νευρωνικά δίκτυα που εκπαιδεύονται και στη συνέχεια ακούν για μια ηχητική υπογραφή σε ακουστικά γεγονότα. Όπως και άλλα συστήματα ακουστικής ανίχνευσης, βασίζονται βασικά στη φυσική της ακουστικής, αλλά αναλύουν τα φυσικά ακουστικά δεδομένα χρησιμοποιώντας ένα νευρωνικό δίκτυο. Η πληροφορία στο δίκτυο κωδικοποιείται με όρους μεταβολής της ακολουθίας των γεγονότων "όλα ή τίποτα" (spike) ή των χρονικών μοτίβων που μεταδίδονται μεταξύ των τεχνητών "νευρώνων". Ο προσδιορισμός των μη γραμμικών ιδιοτήτων εισόδου/εξόδου των νευρώνων που εμπλέκονται στη διαμόρφωση μνήμης για νέα μοτίβα και η ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων αυτών των μη γραμμικών ιδιοτήτων επιτρέπουν τον προσδιορισμό συγκεκριμένων τύπων ήχων. Αυτά τα νευρωνικά δίκτυα μπορούν στη συνέχεια να εκπαιδευτούν ως "αναγνωριστές" ενός ήχου-στόχου, όπως ένας πυροβολισμός, ακόμη και παρουσία υψηλού θορύβου.

Ανεξάρτητα από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την απομόνωση των πυροβολισμών από άλλους παλλόμενους ήχους ή την ανίχνευση υπερύθρων, οι συνήθεις μέθοδοι τριγωνισμού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό της πηγής του πυροβολισμού αφού αναγνωριστεί ως πυροβολισμός.

Η οπτική διάκριση συνίστατο προηγουμένως σε μεθόδους, μεταξύ των οποίων χωρικά, φασματικά και δημιουργικά χρονικά φίλτρα, για την εξάλειψη της ηλιακής λάμψης ως ψευδούς συναγερμού. Οι παλαιότεροι αισθητήρες δεν μπορούσαν να λειτουργήσουν σε ταχύτητες αρκετά γρήγορες ώστε να επιτρέψουν την ενσωμάτωση προσαρμοσμένων χρονικών φίλτρων που τώρα εξαλείφουν την ηλιακή λάμψη ως παράγοντα ψευδούς συναγερμού.

Αρχιτεκτονικές 

Διαφορετικές αρχιτεκτονικές συστημάτων έχουν διαφορετικές δυνατότητες και χρησιμοποιούνται για συγκεκριμένες εφαρμογές. Σε γενικές γραμμές υπάρχουν 2 αρχιτεκτονικές: αυτόνομα συστήματα με τοπικές συστοιχίες μικροφώνων και κατανεμημένες συστοιχίες αισθητήρων ("ακουστική επιτήρηση ευρείας περιοχής"). Οι πρώτες χρησιμοποιούνται γενικά για την άμεση ανίχνευση και ειδοποίηση ενός κοντινού σκοπευτή που βρίσκεται κοντά στο σύστημα- τέτοιες χρήσεις χρησιμοποιούνται συνήθως για να βοηθήσουν στην προστασία στρατιωτών, στρατιωτικών οχημάτων και σκαφών, καθώς και για την προστασία μικρών περιοχών ανοικτού χώρου (π.χ. πάρκινγκ, πάρκο). Οι τελευταίες χρησιμοποιούνται για την προστασία μεγάλων περιοχών, όπως πόλεις, δήμοι, κρίσιμες υποδομές, κόμβοι μεταφορών και στρατιωτικές βάσεις επιχειρήσεων.

Τα περισσότερα αυτόνομα συστήματα έχουν σχεδιαστεί για στρατιωτική χρήση, όπου ο στόχος είναι η άμεση προειδοποίηση των ανθρώπινων στόχων ώστε να μπορούν να αναλάβουν δράση αποφυγής ή/και εξουδετέρωσης. Τέτοια συστήματα αποτελούνται γενικά από μια μικρή συστοιχία μικροφώνων που απέχουν μεταξύ τους μια ακριβή μικρή απόσταση. Κάθε μικρόφωνο ακούει τους ήχους των πυροβολισμών σε ελάχιστες χρονικές διαφορές, επιτρέποντας στο σύστημα να υπολογίζει την απόσταση και τη διόπτευση της προέλευσης των πυροβολισμών σε σχέση με το σύστημα. Τα στρατιωτικά συστήματα βασίζονται γενικά τόσο στον ήχο της έκρηξης της κάννης όσο και στον ήχο του κρουστικού κύματος του βλήματος "snap" για να επικυρώσουν την ταξινόμηση των πυροβολισμών και να υπολογίσουν την απόσταση από την προέλευση.

Οι κατανεμημένες συστοιχίες αισθητήρων έχουν ένα σαφές πλεονέκτημα έναντι των αυτόνομων συστημάτων στο ότι μπορούν να ταξινομήσουν επιτυχώς πυρά με και χωρίς να ακούσουν τον ήχο "κρότου" του βλήματος, ακόμη και εν μέσω έντονου θορύβου και ηχούς. Τέτοια συστήματα είναι ο αποδεκτός κανόνας για την αστική δημόσια ασφάλεια, καθώς επιτρέπουν στις υπηρεσίες επιβολής του νόμου να ακούν τις εκπυρσοκροτήσεις πυροβολισμών σε ένα ευρύ αστικό τοπίο πολλών τετραγωνικών μιλίων. Εκτός από τα αστικά τοπία, η προσέγγιση κατανεμημένης συστοιχίας προορίζεται για εφαρμογές προστασίας περιοχών, όπως κρίσιμες υποδομές, κόμβους μεταφορών και πανεπιστημιουπόλεις.

Με τη χρήση κοινών μεθόδων δικτύωσης δεδομένων, οι ειδοποιήσεις για τις εκπυρσοκροτήσεις μπορούν να μεταφερθούν σε κέντρα αποστολής, διοικητές και επιτόπιο προσωπικό, επιτρέποντάς τους να προβούν σε άμεση αξιολόγηση της σοβαρότητας και να δρομολογήσουν την κατάλληλη και αποφασιστική αντίδραση των δυνάμεων. Ορισμένα συστήματα έχουν τη δυνατότητα να καταγράφουν και να μεταδίδουν ηχητικά αποσπάσματα των εκπυρσοκροτήσεων μαζί με τις πληροφορίες συναγερμού που παρέχουν πρόσθετες πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση και τη σοβαρότητά της. Ομοίως και για την προστασία των κρίσιμων υποδομών, όπου οι πληροφορίες μεταφέρονται με σαφήνεια και σαφήνεια σε πραγματικό χρόνο στα περιφερειακά κέντρα διοίκησης και ελέγχου κρίσεων, επιτρέποντας στο προσωπικό ασφαλείας να ξεφύγει από τις συχνά ανακριβείς και καθυστερημένες αναφορές, ώστε να μπορέσει να αντιδράσει άμεσα για να αποτρέψει τις επιθέσεις και να ελαχιστοποιήσει τις επακόλουθες δραστηριότητες.

Εφαρμογές 

Τα συστήματα εντοπισμού πυροβολισμών χρησιμοποιούνται από υπηρεσίες δημόσιας ασφάλειας καθώς και από στρατιωτικές/αμυντικές υπηρεσίες. Έχουν χρησιμοποιηθεί κυρίως σε κέντρα αποστολής για την ταχεία αντίδραση σε περιστατικά πυροβολισμών. Στον τομέα του στρατού/άμυνας, είναι διάφορα γνωστά ως συστήματα αντιμετώπισης ελεύθερων σκοπευτών, συστήματα ανίχνευσης και εντοπισμού όπλων ή άλλοι παρόμοιοι όροι. Οι χρήσεις περιλαμβάνουν την ειδοποίηση πιθανών ανθρώπινων στόχων για να λάβουν μέτρα αποφυγής, έως την άμεση αντίδραση των δυνάμεων για την εξουδετέρωση των απειλών, συμπεριλαμβανομένης της αυτοματοποιημένης καθοδήγησης των όπλων.

Εκτός από τη χρήση των συστημάτων εντοπισμού πυροβολισμών για τη μετάδοση συναγερμών για περιστατικά, μπορούν επίσης να μεταδίδουν τα δεδομένα συναγερμού τους σε συστήματα βιντεοεπιτήρησης σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντάς τους να στρέφουν αυτόματα κάμερες στη σκηνή ενός περιστατικού. Μόλις οι κάμερες μετακινηθούν στον τόπο του συμβάντος, οι πληροφορίες μπορούν να προβληθούν για την αξιολόγηση της κατάστασης και τον περαιτέρω σχεδιασμό της απαραίτητης αντίδρασης. Οι συνδυασμένες πληροφορίες ήχου και βίντεο μπορούν να επισημανθούν και να αποθηκευτούν για μετέπειτα χρήση ως εγκληματολογικά στοιχεία.

Τα συστήματα ανίχνευσης που βασίζονται στην υπέρυθρη ακτινοβολία μπορούν να ανιχνεύσουν όχι μόνο υπογραφές εκρήξεων πυρομαχικών αλλά και όπλα μεγάλου διαμετρήματος, όπως όλμοι, πυροβολικό, πυραυλοκίνητα πυρομαχικά, πολυβόλα καθώς και φορητά όπλα. Τα συστήματα αυτά μπορούν επίσης να ανιχνεύσουν τις εκρήξεις από την πρόσκρουση βομβών, εντοπίζοντας έτσι τις προσκρούσεις των όπλων έμμεσου πυρός, όπως το πυροβολικό και οι όλμοι. Ο ανιχνευτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αυτοματοποιημένος αισθητήρας διόρθωσης βολής για την υποστήριξη εγγύς όπλων.

Δημόσια ασφάλεια 
Στη δημόσια ασφάλεια και την επιβολή του νόμου, τα συστήματα εντοπισμού πυροβολισμών χρησιμοποιούνται συχνά σε περιοχές με υψηλή εγκληματικότητα για ταχείες ειδοποιήσεις και ενημέρωση στο κέντρο επικοινωνιών και αποστολής, όπου οι ειδοποιήσεις χρησιμοποιούνται για να κατευθύνουν τους πρώτους ανταποκριτές στον τόπο των πυροβολισμών, αυξάνοντας έτσι τα ποσοστά συλλήψεων, βελτιώνοντας την ασφάλεια των αστυνομικών, εξασφαλίζοντας μάρτυρες και αποδεικτικά στοιχεία και ενισχύοντας τις έρευνες, καθώς και μακροπρόθεσμα αποτρέποντας τα εγκλήματα με όπλα, τους πυροβολισμούς και ιδιαίτερα τους "εορταστικούς πυροβολισμούς" (την πρακτική των πυροβολισμών στον αέρα για διασκέδαση). Τα συστήματα εντοπισμού πυροβολισμών που βασίζονται στην ακουστική επιτήρηση ευρείας περιοχής σε συνδυασμό με την επίμονη αποθήκευση δεδομένων περιστατικών ξεπερνούν τις χρήσεις που αφορούν μόνο τις αποστολές, διότι η αναφορά πυροβολισμών στις πόλεις (μέσω κλήσεων στο 9-1-1) μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο το 25%, πράγμα που σημαίνει ότι οι υπηρεσίες επιβολής του νόμου και οι αναλυτές εγκλημάτων τους έχουν ελλιπή δεδομένα σχετικά με τα πραγματικά επίπεδα και πρότυπα δραστηριότητας. Με μια προσέγγιση βασισμένη στην ακουστική επιτήρηση ευρείας περιοχής σε συνδυασμό με ένα μόνιμο αποθετήριο δραστηριότητας πυροβολισμών (δηλαδή μια βάση δεδομένων), οι υπηρεσίες διαθέτουν δεδομένα δραστηριότητας που προσεγγίζουν το 100% και μπορούν να αναλυθούν για πρότυπα και τάσεις, ώστε να οδηγηθούν σε κατευθυνόμενες περιπολίες και αστυνόμευση βάσει πληροφοριών. Τα πρόσθετα οφέλη περιλαμβάνουν την παροχή βοήθειας στους ερευνητές για την εξεύρεση περισσότερων εγκληματολογικών στοιχείων για την εξιχνίαση εγκλημάτων και την παροχή στους εισαγγελείς για την ενίσχυση των δικαστικών υποθέσεων με αποτέλεσμα υψηλότερο ποσοστό καταδίκης. Με την ακρίβεια ενός συστήματος εντοπισμού πυροβολισμών και τη δυνατότητα γεωαναφοράς σε μια συγκεκριμένη οδική διεύθυνση, έναντι της έλλειψης πληροφοριών που συνήθως συμβαίνει όταν οι πολίτες αναφέρουν περιστατικά πυροβολισμών στο 9-1-1, οι υπηρεσίες μπορούν επίσης να συμπεράνουν τους δράστες συγκρίνοντας με γνωστές θέσεις εγκληματιών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που είναι υπό όρους και υπό επιτήρηση- οι ερευνητές μπορούν επίσης κατά καιρούς να συμπεράνουν τα προβλεπόμενα θύματα και, ως εκ τούτου, να προβλέψουν και να αποτρέψουν αντίποινα.

Τα συστήματα εντοπισμού πυροβολισμών χρησιμοποιούνται σε αστικές περιοχές από τα μέσα της δεκαετίας του 1990 από έναν αυξανόμενο κατάλογο πόλεων και δήμων που αγκαλιάζουν τα συστήματα εντοπισμού πυροβολισμών ως απαραίτητο εργαλείο στο οπλοστάσιό τους για την καταπολέμηση του βίαιου εγκλήματος. Οι ομοσπονδιακές υπηρεσίες και οι υπηρεσίες εσωτερικής ασφάλειας έχουν επίσης υιοθετήσει τα συστήματα εντοπισμού πυροβολισμών και τα πλεονεκτήματά τους- ιδίως το FBI χρησιμοποίησε με επιτυχία ένα σύστημα εντοπισμού πυροβολισμών ShotSpotter κατά τη διάρκεια των επιθέσεων ελεύθερων σκοπευτών στον αυτοκινητόδρομο του Οχάιο το 2003-2004, σε συνεργασία με τον σερίφη της κομητείας Φράνκλιν.

Η τεχνολογία δοκιμάστηκε στο Redwood Village, μια γειτονιά του Redwood City της Καλιφόρνια, τον Απρίλιο του 1996. Μέχρι το 2007, ο κατασκευαστής διαφήμιζε ότι η συσκευή έχει πλεονεκτήματα, αλλά οι τοπικοί αξιωματούχοι ήταν διχασμένοι ως προς την αποτελεσματικότητά της. Είναι αποτελεσματική στη μείωση των τυχαίων πυροβολισμών. Έρευνες που διεξήχθησαν για λογαριασμό του Υπουργείου Δικαιοσύνης έδειξαν ότι ήταν πιο αποτελεσματική ως "αντίληψη" της δράσης.

Ένα σύστημα ShotSpotter που εγκαταστάθηκε στην Ουάσινγκτον, DC, βασίστηκε με επιτυχία για τον εντοπισμό πυροβολισμών στην περιοχή κάλυψης. Το αστυνομικό τμήμα της Ουάσιγκτον ανέφερε το 2008 ότι βοήθησε στον εντοπισμό 62 θυμάτων βίαιων εγκλημάτων και συνέβαλε σε 9 συλλήψεις. Εκτός από τις επιθέσεις, το σύστημα εντόπισε μεγάλο αριθμό "τυχαίων" πυροβολισμών, που συνολικά έφθασαν τους 50 πυροβολισμούς την εβδομάδα το 2007. Με βάση την επιτυχία του συστήματος, το αστυνομικό τμήμα αποφάσισε να επεκτείνει το πρόγραμμα ώστε να καλύπτει σχεδόν το ένα τέταρτο της πόλης.

Μέχρι το 2016, τα συστήματα ανίχνευσης είχαν αναπτυχθεί σε διάφορες πόλεις, όπως η Βαλτιμόρη, Μέριλαντ Bellwood, Ιλινόις- Μπέρμιγχαμ, Αλαμπάμα- Βοστώνη- Κάντον, Οχάιο- Κέιμπριτζ, Μασαχουσέτη- Σικάγο- Χάρτφορντ- Κάνσας Σίτι- Λος Άντζελες- Μιλγουόκι- Μινεάπολη- Νιου Μπέντφορντ, Μασαχουσέτη- Όκλαντ- Ομάχα- Σαν Φρανσίσκο- Σπρίνγκφιλντ, Μασαχουσέτη- Ουάσινγκτον. C., Wilmington, Βόρεια Καρολίνα, Νέα Υόρκη- Εφαρμόζεται επίσης ενσωμάτωση με κάμερες που δείχνουν προς την κατεύθυνση των πυροβολισμών όταν ανιχνεύονται. Οι εγκαταστάσεις κοινής ωφέλειας στις ΗΠΑ χρησιμοποιούν 110 συστήματα το 2014. Το Σαν Αντόνιο του Τέξας διέκοψε την υπηρεσία ShotSpotter αξίας 500.000 δολαρίων, αφού διαπίστωσε ότι είχε οδηγήσει μόνο σε τέσσερις συλλήψεις.

Τον Αύγουστο του 2017, η Μυστική Υπηρεσία των Ηνωμένων Πολιτειών άρχισε να δοκιμάζει τη χρήση τεχνολογίας ανίχνευσης πυροβολισμών για την προστασία του Λευκού Οίκου και του Ναυτικού Παρατηρητηρίου των Ηνωμένων Πολιτειών.

Στρατός και άμυνα 

Βλ: Ηχομέτρηση πυροβολικού

Ο προσδιορισμός της προέλευσης των πυροβολισμών μέσω του ήχου σχεδιάστηκε πριν από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, όπου χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά επιχειρησιακά. Τα πρώτα συστήματα που βασίζονταν στον ήχο χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για μεγάλα όπλα. Συστήματα ανίχνευσης και εντοπισμού όπλων και συστήματα αντιμετώπισης ελεύθερων σκοπευτών έχουν αναπτυχθεί από το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ καθώς και από τους στρατούς άλλων χωρών.

Τα συστήματα ακουστικής ανίχνευσης απειλών περιλαμβάνουν τον Unattended Transient Acoustic MASINT Sensor (UTAMS), το Serenity Payload και το FireFly, τα οποία αναπτύχθηκαν από το Army Research Laboratory.

Λαθροθηρία άγριας ζωής 

Στο Εθνικό Πάρκο Kruger της Νότιας Αφρικής, χρησιμοποιούνται ανιχνευτές πυροβολισμών για την πρόληψη της λαθροθηρίας ρινόκερων.

Ανοιχτοί ανιχνευτές πυροβολισμών 
Το έργο εντοπισμού πυροβολισμών Soter είναι μια κοινοτική προσπάθεια που χρησιμοποιεί υλικό ανοικτού κώδικα, τεχνολογία cloud, μηχανική μάθηση και τρισδιάστατη εκτύπωση για την κατασκευή φθηνών ανιχνευτών πυροβολισμών ικανών να εντοπίζουν και να ταξινομούν πυροβολισμούς σε αστικούς και σχολικούς χώρους μέσα σε δευτερόλεπτα.

Fish Bombing 

Το Stop Fish Bombing USA, ένα έργο υπό τη φορολογική χορηγία του Earth Island Institute, έχει προσαρμόσει την τεχνολογία ShotSpotter με υδρόφωνα για την καταπολέμηση του βομβαρδισμού ψαριών σε κοραλλιογενείς υφάλους στη Σαμπάχ της Μαλαισίας.

Η ηλεκτρονική μύτη είναι μια ηλεκτρονική συσκευή ανίχνευσης που προορίζεται για την ανίχνευση οσμών ή γεύσεων. Η έκφραση "ηλεκτρονική όσφρηση" αναφέρεται στην ικανότητα αναπαραγωγής των ανθρώπινων αισθήσεων με τη χρήση συστοιχιών αισθητήρων και συστημάτων αναγνώρισης προτύπων.

Από το 1982 διεξάγεται έρευνα για την ανάπτυξη τεχνολογιών, που συνήθως αναφέρονται ως ηλεκτρονικές μύτες, οι οποίες θα μπορούσαν να ανιχνεύουν και να αναγνωρίζουν οσμές και γεύσεις. Τα στάδια της διαδικασίας αναγνώρισης είναι παρόμοια με την ανθρώπινη όσφρηση και πραγματοποιούνται για την ταυτοποίηση, τη σύγκριση, την ποσοτικοποίηση και άλλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της αποθήκευσης και ανάκτησης δεδομένων. Ορισμένες τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται για βιομηχανικούς σκοπούς.

Παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι
 "From acoustic detection to data fusion"
 "Creating a ‘Fire Alarm’ for Terror Attacks", Wall Street Journal, November 23, 2015.
 Location of Acoustic Sources Using Seismological Techniques and Software, USGS Open-File Report 93-221
 Earthquake Technology Fights Crime, USGS Fact Sheet-096-96
 

Αναδυόμενες τεχνολογίες
Ασφάλεια