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Die Erfindung betrifft ein Energiewirksystem mit einer Hochenergielaserquelle, die zur Aussendung von Laserstrahlung zu einem Zielobjekt hin ausgebildet ist. Die Hochenergielaserquelle ist weiterhin derart ausgebildet, dass eine militärische Bekämpfung des Zielobjekts durch die Laserstrahlung ermöglicht ist.
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Im militärischen Umfeld ist die Bekämpfung von Zielobjekten unter anderem durch den Einsatz eines Hochenergielasers bekannt. Der Hochenergielaser ist dabei Teil eines Energiewirksystems und insbesondere eines Waffensystems. Es ist weiterhin bekannt, alternativ oder zusätzlich Zielobjekte mit Hilfe von Geschossen zu bekämpfen. Ein derartiges Geschoss ist beispielsweise eine Munition oder ein Flugkörper.
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Ein ”SAL(Semi-Actives-Laser)-Zielerfassungsverfahren (SAL) mit kohärentem Empfang” ist z. B. aus der
DE 10 2007 014 256 A1 bekannt. Dort wird ein Lasersucher vorgeschlagen, der es ermöglicht, Dauerstrich-Designatorstrahlung zu detektieren und auszuwerten, die ihrerseits nur sehr schwierig von Gegenmaßnahmen auslösenden Laserwarnsensoren erkannt werden kann. Gleichzeitig wird die Möglichkeit geschaffen, Informationen zwischen Designatoren und Suchern zu übertragen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Energiewirksystem, ein verbessertes Waffensystem und eine verbesserte Verwendung einer Hochenergie-Laserquelle anzugeben.
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Hinsichtlich eines Energiewirksystems wird die Aufgabe gelöst durch ein Energiewirksystem gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Das Energiewirksystem enthält eine Hochenergie-Laserquelle. Die Laserquelle ist zur Aussendung von Laserstrahlung zu einem Zielobjekt hin ausgebildet. ”Hochenergie” ist derart zu verstehen, dass die Laserquelle Laserstrahlung mit einer ausreichend hohen Energie erzeugt, dass eine militärische Bekämpfung des Zielobjekts durch die Laserstrahlung ermöglicht ist. Eine Hochenergie-Laserquelle weist damit eine hohe mittlere Leistung, insbesondere im Bereich einiger Kilowatt, auf. Das Energiewirksystem enthält außerdem einen Modulator. Der Modulator ist zur zeitlichen Modulierung der Laserstrahlung gemäß einem Modulationsmuster derart ausgebildet, dass die Laserstrahlung – zusätzlich zur militärischen Bekämpfung – zur Beleuchtung des Zielobjekts im Rahmen eines Zielverfolgungsverfahrens dient.
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Die Erfindung beruht auf folgender Beobachtung: Die militärische Bekämpfung eines Zielobjekts erfolgt bekanntermaßen mittels eines Hochenergielasers und/oder mit einem Geschoss, welches z. B. durch ein „semi-active-laser”-Verfahren gelenkt ist. Ein ”Geschoss” im Sinne der Erfindung ist eine Munition und/oder ein Flugkörper. Hierbei kommen Zieldesignatoren zum Einsatz, welche auf Pulslasern basieren. Die Pulsdauern bewegen sich hierbei im Bereich von ca. 10 Nanosekunden. Alternativ werden entsprechende Geschosse über ein „passive-homing”-Verfahren gelenkt. Alternativ werden völlig ungelenkte Geschosse eingesetzt.
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Die zum Hochenergielaser alternativen Waffen werden in der Regel eingesetzt, wenn zur Bekämpfung des Zielobjekts der Einsatz des Hochenergielasers nicht ausreicht. Gemäß der Erfindung kann für diesen Fall gleichzeitig und verzugslos der Einsatz eines Geschosses erfolgen, ohne dass der Bekämpfungsvorgang mit dem Hochenergielaser unterbrochen wird. Denn der bekämpfende Hochenergielaser dient gleichzeitig als Markierungslaser für den Zieldesignator am Zielobjekt, also das auf das Zielobjekt aufgestrahlte Erkennungsmuster. Auch muss daher kein weiteres Waffensystem verwendet werden, welches einen herkömmlichen Laserdesignator beinhaltet. Das Zieltracking erfolgt bereits durch die Hochenergie-Laserquelle, indem der Laserstrahl zur Beleuchtung des Zielobjekts im Rahmen des Zielverfolgungsverfahrens dient. Eine Strahlüberlagerung zwischen der Laserstrahlung der Hochenergielaserquelle und einem weiteren Laserdesignator ist nicht erforderlich. Eine zusätzliche Zielverfolgungseinheit für die zweite Waffe neben dem Hochenergielaser ist ebenfalls nicht notwendig, da die Laserstrahlung der Hochenergielaserquelle naturgemäß – nämlich zum Zweck der Bekämpfung – bereits möglichst dauerhaft auf das Zielobjekt zeigt bzw. dieses verfolgt.
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Erfindungsgemäß wird die Laserstrahlung der Hochenergielaserquelle zeitlich moduliert, insbesondere in einem „quasi-cw”-Betrieb benutzt, und das Zielobjekt mit der modulierten Laserstrahlung beleuchtet. Die vom Zielobjekt rückreflektierte Strahlung kann dann z. B. von einem – insbesondere bildgebenden – Sensor eines Geschosses erfasst und mittels Signalverarbeitungsmethoden kontinuierlich ausgewertet werden. So kann für das Geschoss eine Richtungsinformation zum Zielobjekt hin abgeleitet werden.
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Gemäß der Erfindung erfolgt eine Erweiterung des militärischen Anwendungsspektrums der Hochenergie-Laserquelle dahingehend, dass zusätzlich zum beabsichtigten Effekt einer gerichteten Energieeinwirkung auf das Zielobjekt eine Möglichkeit besteht, Geschosse, die mit einer geeigneten Sensorik ausgestattet sind, durch den aufmodulierten Zieldesignator direkt und störungssicher auf das Zielobjekt einzuweisen.
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Gemäß der Erfindung wird also ein Energiewirksystem mit integriertem halbaktivem Leitsystem geschaffen. Zusätzlich zur Zielbekämpfung mittels gerichteter Energieeinwirkung kann ein Geschoss sensorbasiert auf ein Zielobjekt aufschalten und dieses bekämpfen. Hierfür wird die Hochenergielaserquelle bzw. deren Laserstrahlung zeitlich moduliert.
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Im Betrieb arbeitet die Hochenergielaserquelle gemäß der Erfindung also auch als Laserdesignator.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Modulator zur Modulierung während der Bekämpfung ausgebildet. Zielverfolgungsverfahren und Bekämpfung können somit gleichzeitig am Zielobjekt durchgeführt werden. Insbesondere muss die Bekämpfung zur Nutzung des Zielverfolgungsverfahrens anhand der Modulation nicht unterbrochen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Modulator zur zeitlichen Modulierung der Leistung der Laserstrahlung ausgebildet. Mit anderen Worten ist also die Laseremission der Hochenergielaserquelle modulierbar. Eine Leistungsmodulierung ist ein einfaches und verbreitetes Verfahren, welches einfach durchführbar ist. Die Leistungsmodulierung erfolgt im quasi-cw-Betrieb der Laserquelle, d. h. dass diese dauerhaft eine Grundleistung erzeugt, auf die eine zeitlich variable Zusatzleistung aufmoduliert ist. Die Zusatzleistung liegt hierbei nur bei einem Bruchteil der Grundleistung im ein- bis zweistelligen Promillebereich. Die Dauerleistung dient der Bekämpfung des Zielobjekts. Die Zusatzleistung dient der Zielmarkierung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Modulationsmuster veränderbar. Insbesondere ist das Modulationsmuster im Modulator programmierbar. Die Hochenergielaserquelle kann damit verschieden modulierte Laserstrahlung aussenden, beispielsweise um verschiedene Zielobjekte mit verschiedenen Modulationsmustern zu beleuchten, um diese wiederum in Zielverfolgungsverfahren unterscheidbar zu machen.
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Insbesondere ist die Modulation so einstellbar, dass sie an gültige Standards (STANAG – ”Standardization Agreement” der NATO-Vertragsstaaten”) für Laserdesignatoren angelehnt ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Modulationsmuster ein Zielmarkierungsmuster des Zielerfassungsverfahrens. Insbesondere ist das Zielmarkierungsmuster mit dem Zielobjekt verknüpft. Das Zielobjekt ist dadurch durch das Zielmarkierungsmuster eindeutig markiert, um z. B. Geschosse gezielt auf das spezielle Zielobjekt einweisen zu können. Neben dem Zielmarkierungsmuster wird im Zielerfassungsverfahren optional zusätzlich noch die spektrale Charakteristik der Laserstrahlung berücksichtigt.
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Hinsichtlich des Waffensystems wird die Aufgabe gelöst durch ein Waffensystem gemäß Patentanspruch 6. Das Waffensystem umfasst ein erfindungsgemäßes Energiewirksystem. Das Waffensystem umfasst außerdem eine Zielverfolgungseinheit. Diese ist zur Ausrichtung der Laserstrahlung auf das Zielobjekt im Rahmen des Zielverfolgungsverfahrens ausgebildet. Die Zielverfolgungseinheit und das Zielverfolgungsverfahren dienen dazu, die Laserstrahlung der Hochenergielaserquelle auf das Zielobjekt einzuweisen bzw. auf dem Zielobjekt zu halten, auch wenn sich das Zielobjekt bewegt.
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Für den Fall, dass alternativ oder zusätzlich ein Geschoss zur Bekämpfung des Zielobjekts eingesetzt werden soll, welches anhand des rückreflektierten Laserstrahls und des Modulationsmuster ebenfalls auf das Zielobjekt eingewiesen werden soll, dient die Zielverfolgungseinheit auch für dessen Zieleinweisung. Im Waffensystem ist daher sowohl für das Energiewirksystem als auch für das Geschoss nur eine einzige Zielverfolgungseinheit notwendig. Insbesondere ist diese unabhängig von einem Werfer für das Geschoss, sodass vorhandene Werfer ohne Zielverfolgungseinheit verwendet werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Waffensystem eine Überwachungseinheit. Diese ist zur Überwachung eines vorgegebenen Raumbereiches auf da Zielobjekt hin ausgebildet. Außerdem ist die Überwachungseinheit zur Mitteilung des Zielobjekts an die Zielverfolgungseinheit ausgebildet. Die Überwachungseinheit dient damit der Entdeckung eines potenziellen bzw. beliebigen Zielobjekts. Ist das Zielobjekt entdeckt, übermittelt es Informationen bezüglich Aufenthaltsort des Zielobjekts an die Zielverfolgungseinheit, sodass diese die Laserstrahlung der Hochenergielaserquelle auf das Zielobjekt ausrichten kann, um dieses zu beleuchten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Waffensystem ein Geschoss, das auf das Zielobjekt derart einweisbar ist, dass eine militärische Bekämpfung des Zielobjekts durch das Geschoss ermöglicht ist. Das Waffensystem, insbesondere dessen Geschoss, enthält eine Sensoreinheit. Die Sensoreinheit ist dazu ausgebildet, die vom Zielobjekt reflektierte Laserstrahlung derart zu empfangen, dass die zielführende Einweisung des Geschosses auf das Zielobjekt ermöglicht ist. Ein derartiger Sensor wird auch „Sucher” genannt und dient zur Erfassung und Auswertung der reflektierten Strahlung zur Bestimmung von Art, Ort und Bewegung des Zielobjekts.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist die Sensoreinheit eine elektrooptische, insbesondere eine bildgebende Sensoreinheit. Durch die betreffende Sensoreinheit ist eine Detektion und Auswertung der vom Zielobjekt reflektierten Laserstrahlung in Form des aufmodulierten Zieldesignators besonders einfach möglich.
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Im Rahmen der Erfindung wird also eine Verwendung einer Hochenergielaserquelle eines erfindungsgemäßen Energiewirksystems oder eines erfindungsgemäßen Waffensystems zur Beleuchtung des Zielobjekts im Rahmen des Zielverfolgungsverfahrens verwendet.
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Die Erfindung ggf. einschließlich bevorzugter Ausführungsformen wird wie folgt zusammengefasst:
Die Lasereinheit, d. h. die Hochenergie-Laserquelle, zeichnet sich insbesondere zum einen dadurch aus, dass ihre cw-Leistung zur Bekämpfung bestimmter Klassen von Luft-, Boden- und Seezielen als Zielobjekte unter gewissen Randbedingungen, z. B. genügend hoher Bestrahlungsdauer, ausreicht, um eine Zerstörung bzw. einen Missionsabbruch am Zielobjekt zu erreichen. Zum anderen wird die Laseremission der Hochenergielaserquelle, d. h. die Laserstrahlung, zeitlich moduliert, sodass der zeitliche Verlauf der emittierten Laserleistung, also der Laserstrahlung, insbesondere gewisse programmierbare Formen annehmen kann. Gleichzeitig kann eine hohe mittlere Laserleistung beibehalten werden.
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Mit einer Zielverfolgungssensorik eines Waffensystems bzw. einer Laserquelle kann ein Zielobjekt nach seiner Entdeckung verfolgt werden. Nach erfolgter Zielidentifikation kann das Ziel mit der von der Hochenergie-Laserquelle emittierten Laserstrahlung beleuchtet werden. Die Wirkung auf das Zielobjekt kann über einen geeigneten Sensor verfolgt werden. Zusätzliche oder alternativ kann das Zielobjekt mittels eines Geschosses bekämpft werden. Dazu wird die von der Hochenergie-Laserquelle des Energiewirksystems, d. h. der Lasereinheit ausgesandte Laserstrahlung zeitlich moduliert. Das einzusetzende Geschoss ist mit einem für die modulierte Laserstrahlung empfindlichen elektrooptischen Sensor ausgestattet, der vorzugsweise aber nicht notwendigerweise bildgebend ist. Die Zielmarkierung erfolgt aufgrund der definierten zeitlichen Modulation – und insbesondere der spektralen Charakteristik – der Laserstrahlung hochselektiv.
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Im Modus „Lock-on-Before-Launch” kann der Sensor das Geschoss durch den Empfang von dort reflektierter Laserstrahlung auf das Ziel aufschalten. Der elektrooptische Sensor des Geschosses besitzt ein großes Sehfeld, sodass nach dem Abfeuern des Geschosses das Zielobjekt lückenlos im Sehfeld verbleibt. Das Geschoss wird basierend auf der mit dem elektrooptischen Sensor ermittelten Winkelablage in das Zielobjekt gelenkt, wobei dieses fortwährend durch die Hochenergielaserquelle bestrahlt wird. Der Sensor zeichnet sich durch eine hohe Dynamik aus, sodass die vom Zielobjekt reflektierte Laserstrahlung laufend erfasst und von der integrierten Signalverarbeitung ausgewertet werden kann. Da die Zielbeleuchtung unabhängig von einem Werfer erfolgt und das Geschoss selbst über den Sensor gelenkt wird, kann auf vorhandene Werfer zurückgegriffen werden, die nicht speziell angepasst werden müssen.
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Der Erfindung liegt insbesondere ein System zugrunde, welches eine Sensorik zur Überwachung und Zielverfolgung sowie eine Hochenergielaserquelle (HEL) beinhaltet. Das der Erfindung zugrunde liegende System enthält eine Sensorik zur Überwachung eines vorgegebenen Raumbereiches sowie zur Zielverfolgung und eine Lasereinheit.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
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1 ein Waffensystem mit einem Energiewirksystem und einem Zielobjekt.
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1 zeigt ein Energiewirksystem 2 mit einer Hochenergie-Laserquelle 4, die im Betrieb Laserstrahlung 6 in Form eines Laserstrahls zu einem Zielobjekt 8 hin aussendet. Durch die Bestrahlung des Zielobjekts 8 mithilfe der Laserstrahlung 6 erfolgt eine militärische Bekämpfung des Zielobjekts 8.
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Das Energiewirksystem 2 enthält einen Modulator 10, der im Betrieb eine zeitliche Modulierung der Laserstrahlung 6 bewirkt. Die zeitliche Modulierung erfolgt gemäß einem symbolisch angedeuteten Modulationsmuster 12, sodass im Ergebnis eine Laserstrahlung 6 in Form einer „quasi-cw”-Strahlung entsteht. Mit anderen Worten bleibt die Leistung der Laserstrahlung 6 über der Zeit nahezu konstant. Die Modulation führt nur zu geringfügigen Schwankungen der Leistung, z. B. im ein- bis zweistelligen Promillebereich.
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Dank des Modulationsmusters 12 dient die Bestrahlung des Zielobjekts 8 mit der Laserstrahlung 6 nicht nur dessen militärischer Bekämpfung, sondern auch der Beleuchtung des Zielobjekts im Rahmen eines Zielverfolgungsverfahrens. Das Modulationsmuster 12 dient als Zieldesignator. 1 zeigt das Zielobjekt 8 zu zwei verschiedenen Zeitpunkten bei einer Bewegung durch den Raumbereich 9. Eine erste Position ist ausgezogen, eine spätere zweite Position gestrichelt dargestellt. Dank des Zielverfolgungsverfahrens wird die Laserstrahlung 6 stets dem Zielobjekt 8 nachgeführt bzw. auf diesem gehalten.
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Das Energiewirksystem 2 ist Teil eines Waffensystems 14, welches neben dem Energiewirksystem 2 auch eine Zielverfolgungseinheit 16 enthält. Diese dient zur Ausführung des oben genannten Zielverfolgungsverfahrens, um also dem Zielobjekt 8 bei der Bewegung durch den Raumbereich 9 zu folgen bzw. die Laserstrahlung in die entsprechende Richtung zu lenken, um das Zielobjekt dauerhaft zu beleuchten. Gemäß dem Zielverfolgungsverfahren ermittelt die Zielverfolgungseinheit 16 die aktuelle Position des Zielobjekts 8 im Raum und bewirkt zusammen mit dem Energiewirksystem 2 die jeweilige Ausrichtung der Laserstrahlung 6 auf das Zielobjekt 8. Die jeweilige Positionsermittlung ist durch strichpunktierte Linien angedeutet.
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Das Waffensystem 14 enthält außerdem eine Überwachungseinheit 18, die zur Überwachung des Raumbereiches 9 dient. Die Überwachung ist durch einen Überwachungskegel 20 symbolisch dargestellt. Die Überwachungseinheit 18 überwacht den Raumbereich 9 auf das Auftreten eines Zielobjekts 8 hin und teilt gegebenenfalls der Zielverfolgungseinheit 16 bzw. dem Energiewirksystem 2 mit, dass ein entsprechendes Zielobjekt 8 identifiziert wurde. Daraufhin startet das oben genannte Zielverfolgungsverfahren und die Beleuchtung mit der Laserstrahlung 6 beginnt.
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Das Waffensystem 14 enthält außerdem ein Geschoss 22. Dieses ist auf das Zielobjekt 8 derart einweisbar, dass eine militärische Bekämpfung des Zielobjekts 8 durch das Geschoss 22 ermöglicht ist. Das Waffensystem 14, im Ausführungsbeispiel genauer gesagt das Geschoss 22, enthält eine Sensoreinheit 24. Diese ist geeignet, die vom Zielobjekt reflektierte Laserstrahlung 26 derart zu empfangen, dass die zielführende Einweisung des Geschosses 22 auf das Zielobjekt 8 ermöglicht ist. Mit anderen Worten erlaubt die Sensoreinheit durch den Empfang der reflektierten Strahlung 26, das Zielobjekt 8 anhand des Modulationsmusters 12 zu identifizieren und dessen Ort im Raumbereich 9 zu ermitteln. 1 zeigt eine erste Position des Geschosses 22 ausgezogen, eine zweite spätere Position auf dem Weg zum Zielobjekt 8 gestrichelt dargestellt.
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Insgesamt wird also die Hochenergielaserquelle 4 bzw. deren Laserstrahlung 6 zur Beleuchtung des Zielobjekts 8 im Rahmen des oben genannten Zielverfolgungsverfahrens verwendet, um das Geschoss anhand des Modulationsmusters 12 auf das Zielobjekt 8 einzuweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Energiewirksystem
- 4
- Laserquelle
- 6
- Laserstrahlung
- 8
- Zielobjekt
- 9
- Raumbereich
- 10
- Modulator
- 12
- Modulationsmuster
- 14
- Waffensystem
- 16
- Zielverfolgungseinheit
- 18
- Überwachungseinheit
- 20
- Überwachungskegel
- 22
- Geschoss
- 24
- Sensoreinheit
- 26
- reflektierte Laserstrahlung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007014256 A1 [0003]
