DE2408407A1 - Training system for determining accuracy of firing - has process computer for providing quantitative information about firing accuracy - Google Patents
Training system for determining accuracy of firing - has process computer for providing quantitative information about firing accuracyInfo
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Abstract
Description
Trefferbestimmungssystem für Schußwaffen, insbesondere. Hit detection system for firearms, in particular.
Geschütze Die Erfindung betrifft ein Trefferbestimmungssystem für geschoßabfeuernde Waffen, insbesondere zur Kontrolle der Genauigkeit des Zielens einer Kanone beim Trainieren von Kanonieren. Beobachtungen haben gezeigt, daß die Treffgenauigkeit von Luftabwehrwaffen stark mit den verschiedenen Kanonieren schwankt. Sowohl das Training als auch die Auswahl der Schießergebnisse von einzelnen Kanonieren ist schwierig und mit Unsicherheiten behaftet. Bei den Verfahren, bei denen scharfe Munition verwendet wird, wie etwa beim Schießen auf unbemannte Flugkörper oder auf geschleppte Ziele entstehen hohe Kosten, und das Zählen von Treffern kann nur zu späterem Zeitpunkt und mit zusätzlichem Aufwand durchgeführt werden. Diese Systeme geben keine Information über die Zahl der vorbqgegangenen Geschosse und auch nicht über die Zielgenauigkeit des Geschtltzfeuers und lassen den Instrukteur oder sonstige Personen außer Kenntnis der speziellen Probleme und Schwierigkeiten des einzelnen Kanoniers. Guns The invention relates to a hit determination system for Bullet-firing weapons, especially for controlling the accuracy of aiming a cannon while training gunners. Observations have shown that the Accuracy of anti-aircraft weapons varies greatly with the various gunners. Both the training and the selection of the shooting results of individual gunners is difficult and fraught with uncertainties. In the procedures where sharp Ammunition is used, such as when shooting at unmanned missiles or at Dragged targets come at a high cost, and counting hits can only go too can be carried out at a later point in time and with additional effort. These systems do not give any information about the number of previous floors and also not about the accuracy of the gunfire and let the instructor or other people besides knowledge of the specific problems and difficulties of the individual gunner.
Die vorliegende Erfindung soll deshalb in einem System mit simulierten oder tatsächlichen Schießbedingungen eingesetzt werden. Zum Trainieren wird die Waffe mit echter aber unwirksamer Munition verwendet, die in realistischer Weise abgefeuert wird aber beim Verlassen des Geschützes krepiert, so daß sie bereits in Entfernung von wenigen Metern zerstört ist. The present invention is therefore intended to be used in a system with simulated or actual shooting conditions. The Gun with real but ineffective ammunition used in a realistic way is fired but dies when leaving the gun, so that they already destroyed within a few meters.
Auf diese Weise kann dem Kanonier die Wirkung des echten Geschützfeuers vor Augen geführt werden, und es ist möglich, ein wirkliches Ziel wie etwa ein Flugzeug zum Training für den Kanonier zu verwenden.In this way, the gunner can see the effects of real gunfire be shown and it is possible to have a real target such as an airplane to use for training for the gunner.
Hauptziel der Feuerleiteinrichtung für Geschütze gemäß der Erfindung ist es, die mit der Waffe erreichte Zielgenauigkeit festzustellen und bei Verfehlen des Ziels den iShlwinkel zu registrieren. Main objective of the fire control device for guns according to the invention is to determine the accuracy achieved with the weapon and if it misses of the target to register the angle.
Mit der Erfindung soll außerdem die Winkelstellung der Waffe im Augenblick des Abfeuerns, die Winkelstellung des Zielflug-zeugs und der Abstand des Ziels gemessen werden, wobei alle diese Daten in einen Prozeßrechner eingegeben werden, in dem dann die erforderlichen Informationen berechnet werden. With the invention is also the angular position of the weapon at the moment of firing, the angular position of the target aircraft and the distance to the target are measured are, all of these data are entered into a process computer in which then the required information will be calculated.
Die Feststellung über das Verfehlen des Ziels bei der Schießübung, die die Hauptausgangsgröße dieses Systems ist, wird dadurch erreicht, daß die Flugbahn des Projektils bei Jedem Abfeuern vorausbestimmt wird und dann festgestellt wird, ob die vorausbestimmte Flugbahn den Weg des Zielflugzeugs schneidet, das entweder tatsächlich dort geflogen ist oder dessen Flugbahn z.B. durch eine einfachste Quadrantenanalyse vorbestimmt wurde. Die Flugbahn wird berechnet aus den ballistiein schen Daten für/gewöhnliches Projektil und Messungen der Zielausrichtung der Waffe im Augenblick des Feuerns. Die Flugbahn wird in Größen des Erhöhungswinkels und des Azimutwinkels der Waffe und einer Entfernungsmessung berechnet, die aus der Stellung der Waffe in einem gewöhnlichen Koordinatensystem beruht (z.B. ein sphärisches Polarkoordinatensystem). The determination of missing the target in the target practice, which is the main output of this system is achieved by the trajectory of the projectile each time it is fired is predetermined and then determined whether the predetermined trajectory intersects the target aircraft's path, either actually flown there or its trajectory, e.g. through a simple quadrant analysis was predetermined. The trajectory is calculated from the ballistic data for / ordinary Projectile and measurements of the aiming of the weapon at the moment of firing. The trajectory is expressed in terms of the elevation angle and the azimuth angle of the weapon and a distance measurement calculated from the position of the weapon in a ordinary coordinate system (e.g. a spherical polar coordinate system).
Be Das gesamteXstimmunR system ist ein integriertes System, in dem mehrere Komponenten zusammenwirken, um den ProzeBrechner mit den erforderlichen Daten zu versorgen, und der Prozeßrechner liefert dann die Ergebnisse, aus denen die Bedienung der Waffe bewertet werden kann. Zu dem System gehört eine Tätigkeit am Boden mit dem Geschütz und verschiedenen anderen Bodenkomponenten und ein Zielflugzeug mit weiteren Zielkomponenten, die mit einzelnen Bodenkomponenten zusammenwirken. Be The entire XstimmunR system is an integrated system in which several components work together to provide the process computer with the necessary To supply data, and the process computer then supplies the results from which the operation of the weapon can be assessed. An activity belongs to the system on the ground with the gun and various other ground components and a target aircraft with further target components that interact with individual soil components.
Die wesentlichen Komponenten des Systems sind folgende: 1. Das Waffensystem mit der Winkelmessung Die Waffe selbst ist in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel eine Flugabwehrkanone, die mit den Komponenten für die Zielausrichtungsmessung ausgestattet ist, nämlich im vorliegenden Fall die Messung des Erhöhungswinkels und die Messung des Azimutwinkels. Das System zur Azimutwinkelmessung enthält ein Nullpunktelement, so daß der Azimutwinkel in eines Koordinatensystem gemessen wird, das auf das Geschütz bezogen ist und deshalb unabhängig von Standortveränderungen des Geschützes ist. Die Daten aus diesem System werden dem Prozeßrechner zugeführt. The main components of the system are as follows: 1. The weapon system with the angle measurement the weapon itself is in the one shown in the drawing Embodiment an anti-aircraft gun equipped with the components for aiming measurement is, namely in the present case the measurement of the elevation angle and the measurement the azimuth angle. The system for azimuth angle measurement contains a zero point element, so that the azimuth angle is measured in a coordinate system pointing to the gun and is therefore independent of changes in the location of the gun. The data from this system are fed to the process computer.
Ziel des Systems, das für die Erhöhungswinkelmessung benutzt wird, ist die Messung der Geschützrohrstellung in bezug auf eine Nullstellung eines im Winkel bewegbaren Teils in häufig auftretenden kleinen Zeitintervallen und diese Winkelmessungen in bestimmten Zeitintervallen zu registrieren.The aim of the system used for the elevation angle measurement is the measurement of the gun barrel position in relation to a zero position of an im Angle movable part in frequently occurring small time intervals and this To register angle measurements at specific time intervals.
dem Aufgabe des Systems, mit/der Azimutwinkel gemessen wird, ist die Messung der Winkelstellung eines winkelmäßig bewegbaren Elements in bezug auf eine feste Linie oder Basislinie in zahlreichen kleinen Zeitintervallen und das Registrieren dieser Winkelstellungen in den einzelnen Zeitpunkten. Diese Messung wird in bezug auf einen Punkt durchgeführt, der sich außerhalb des Bewegungssystems des bewegbaren Elementes befindet. the task of the system with / the azimuth angle is measured the measurement of the angular position of an angularly movable element with respect to a solid line or baseline in numerous small time intervals and that Register these angular positions at the individual points in time. This measurement is performed with respect to a point outside of the motion system of the movable element is located.
Die Systeme zur Messung der Erhöhungswinkels und des Azimutwinkels sind in sich selbst vollständige Winkelmeßsysteme, wie sie bei üblichen Winkelmessungen häufig verwendet werden. Bei beiden Systemen werden elektrische Impulse durch einen schnell umlaufenden Körper erzeugt und diese auf einen Zähler gegeben. Das Zählen der Impulse wird durch die relative -Winkelstellung des Geschützrohres zu seinem Unterbau bei der Erhöhungswinkelmessung gesteuert, während bei der Azimutwinkelmessung die Steuerung in bezug auf einen vom Geschütz entfernt liegenden Bodenpunkt erfolgt. The systems for measuring the elevation angle and the azimuth angle are in themselves complete angle measuring systems, as they are with conventional angle measurements be used frequently. In both systems, electrical impulses are passed through a rapidly rotating body generated and given this on a counter. Counting the impulse is due to the relative angular position of the gun barrel to his Substructure controlled for the elevation angle measurement, while for the azimuth angle measurement control is in relation to a point on the ground remote from the gun.
2. Fernsehkamerarichtungssystem Eine Fernsehkamera, die das Ziel verfolgt, sorgt für die Messung der Visierlinie zum Ziel durch eine Erhöhungswinkelmessung und eine Azimutwinkelmessung. Die Fernsehkamera hat ein elektronisches System, das mit einer Signal einheit, z.B. ein Licht am Ziel, zusammen arbeitet und eine genaue Messung der Visierlinie ergibt, sodaß diese Daten dann in den Prozeßrechner eingegeben werden, wo sie für die Berechnung der Stellung des Ziels benutzt werden.2. TV camera aiming system A TV camera that aims to ensures the measurement of the line of sight to the target by measuring the elevation angle and an azimuth angle measurement. The television camera has an electronic system that works together with a signal unit, e.g. a light at the target, and provides an accurate Measurement of the line of sight results, so that this data is then entered into the process computer where they are used to calculate the position of the target.
Aufgabe des Fernsehkamerarichtungssystems ist es, die Richtung eines Objektes, das auf der empfindlichen Fläche der Kamera ein Bild erzeugt, zu registrieren. Die Quelle für das Bild ist ein Licht, und die Koordinaten des Bildes auf der Fläche zusammen mit den Richtungswinkeln der Kameraröhre werden miteinander kombiniert, um eine genaue Messung der Winkel der Visierlinie zum Licht zu erhalten. The task of the television camera directional system is to determine the direction of a Object that creates an image on the sensitive surface of the camera. The source for the picture is a light and the coordinates of the picture on the surface together with the directional angles of the camera tube are combined with each other, to get an accurate measurement to get the angle of the line of sight to the light.
5. Entfernungsmessungssystem Das Entfernungsmessungssystem stellt fortlaufend die Entfernung des Ziels fest und gibt diese Daten an den Prozeßrechner. Dieses System enthält einen Sender, einen Umsetzer am Flugzeug, der ein Rücksignal abgibt, und einen Empfänger, mit dem das Rücksignal empfangen wird, sowie einen Phasenmeßkreis, aus dem die für den Prozeßrechner erforderlichen Entfernungsdaten abgeleitet werden. Die Bodeneinheit oder der Sender ist gekoppelt mit der Fernsehkamera aufgebaut, so daß der Sender in Richtung auf das Ziel ausgerichtet ist.5. Distance measurement system The distance measurement system provides continuously determines the distance of the target and transmits this data to the process computer. This system contains a transmitter, a converter on the aircraft, which sends a return signal outputs, and a receiver with which the return signal is received, and a Phase measuring circuit from which the distance data required for the process computer be derived. The ground unit or transmitter is coupled to the television camera set up so that the transmitter is pointed towards the target.
Die Kamera und der Sender können auf einer gemeinsamen Lafette befestigt sein, so daß sie sich auch gemeinsam bewegen. The camera and the transmitter can be attached to a common mount so that they also move together.
Ziel deses Systems ist die Messung der Entfernung zu einem Objekt mit Hilfe hochfrequenter Strahlung ohne die Mehrdeutigkeit, die bei direkter Messung hochfrequenter Strahlungen sonst vorhanden ist. Dieses System verwendet Strahlungen, die durch niedrige Frequenz mit einer Wellenlänge, die etwa dem Abstand im System entspricht, unterteilt sind, wobei dann die Phasenverschiebung der niedrigen Frequenz benutzt wird> um die Messung durchzuführen. The aim of this system is to measure the distance to an object using high frequency radiation without the ambiguity that comes with direct measurement high-frequency radiation is otherwise present. This system uses radiations the low frequency with a wavelength that is roughly the distance in the system corresponds, are divided, then the phase shift of the low frequency is used> to perform the measurement.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Übersichtsschaltbild des Gesamtsystems; Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der Erhöhungswinkelmeßvorrichtung am Geschütz; Fig. 3 eine weitere Darstellung der Meßvorrichtung nach Fig. 2; Fig. 4 ein Blockschaltbild des elektronischen Schaltkreises für die Erhöhungswinkelmessung, wie er mit der Vorrichtung nach Fig. 2 und 5 verbunden ist; Fig. 5 ein Schaubild des Azimutmessungssystems des Geschützes; Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Winkelmessung mit dem System aus Fig. 5; Fig. 7 ein Diagramm, das die Arbeitsweise des Systems nach Fig. 5 erklärt; Fig. 8 in perspektivischer Widergabe das Teil am Geschütz, das sich mit diesem um die vertikale Achse dreht; Fig. 9 einen Schnitt in Richtung der vertikalen Achse durch die Einheit aus Fig. 8; Fig.lO ein Blockschaltbild des elektronischen Schaltkreis es, mit dem Daten für den Wert des Azimutwinkels vom System nach Fig. 5 bis 9 erzeugt wird; Fig.11 das Blockschaltbild der elektronischen Schaltung für die Erzeugung der Koordinatenwerte des Bildes auf dem Kreuz der Fernsehkamera; Fig.12A zusammengesetzte Blockdiagramme der Radiosta-und 12B tion am Boden; Fig. 15 ein Blockdiagramm der Radioapparatur auf dem Ziel. In the drawing show: 1 shows an overview circuit diagram of the overall system; Fig. 2 is an exploded view of the elevation angle measuring device on the gun; 3 shows a further representation of the measuring device according to FIG. 2; Fig. 4 is a block diagram of the electronic circuit for the elevation angle measurement, how it is connected to the device of Figures 2 and 5; Fig. 5 is a diagram the gun azimuth measurement system; 6 is a diagram for explaining the Angle measurement with the system from FIG. 5; Fig. 7 is a diagram showing the operation of the system of Figure 5 explained; Fig. 8 in perspective reproduction of the part on Gun that rotates with it around the vertical axis; 9 shows a section in the direction of the vertical axis through the unit from FIG. 8; Fig.lO a block diagram of the electronic circuit it, with the data for the value of the azimuth angle generated by the system of Figures 5 through 9; Fig.11 the block diagram of the electronic Circuit for generating the coordinate values of the image on the cross of the television camera; 12A composite block diagrams of the radio station and 12B tion on the ground; Fig. 15 is a block diagram of the radio equipment on the target.
Die geschoßabfeuernde Waffe oder die Flugabwehrkanone 10 steht im Punkt xO, yO, z0 eines gewöhnlichen Koordinatensystems. Die Erhöh-ungswinkelmessung 100 schafft die Daten des Erhöhungswinkels des Geschützes, wenn es von dem Kanonier bewegt wird, während die Azimutwinkelmeßeinrichtung 200 die Daten für den Azimutwinkel abgibt. Eine Einheit 210 am Boden steht im Punkt x1> y1, zl in dem gewöhnlichen Koordinatensystem und wird dazu verwendet, eine Bezugsstellung im Meßsystem 200 für den Azimutwinkel zu erzeugen. Die Erhöhungs- und Azimutwinkelmeßsysteme geben Impulse ab, die die Winkelwerte darstellen, wobei diese Impulse zu elektronischen Mittelwertbildern und Verstärkereinheiten gegeben werden. The bullet-firing weapon or anti-aircraft gun 10 is in the Point xO, yO, z0 of an ordinary coordinate system. The elevation angle measurement 100 creates the data of the Elevation angle of the gun, if it is moved by the gunner while the azimuth angle measuring device 200 the Gives data for the azimuth angle. A unit 210 on the ground is at point x1> y1, zl in the ordinary coordinate system and is used to provide a reference position to be generated in the measuring system 200 for the azimuth angle. The elevation and azimuth angle measuring systems emit pulses that represent the angular values, these pulses becoming electronic Averaging images and amplifier units are given.
Eine Fernsehkamera 500 im Koordinatenpunkt x2> y2,Z2 kann von Hand bewegt werden, so daß mit ihr ein Ziel verfolgt wird, oder sie kann automatisch bewegt werden. Neben den Einrichtungen zur Messung von Erhöhungswinkel und Azimutwinkel ihrer Ziellinie besitzt die Fernsehkamera ein elektronisches Abtastmeßsystem, mit dem die Stellung eines Lichtsignals 502 festgestellt wird, das sich am Zielflugzeug 500 befindet. A television camera 500 in the coordinate point x2> y2, Z2 can from Hand can be moved so that it has a target, or it can be automatic be moved. In addition to the facilities for measuring elevation angle and azimuth angle the television camera has an electronic scanning measuring system with its finish line which the position of a light signal 502 is determined, which is located on the target aircraft 500 is located.
Die Meßsysteme für den Erhöhungswinkel und den Azimutwinkel und das Meßsystem des elektronischen Videosignals übertragen ihre Meßwerte an einem Prozeßrechner 600. Die Daten dieser Systeme dienen dem Prozeßrechner dazu, eine genaue Berechnung der Position des Ziels durchzuführen.The measuring systems for the elevation angle and the azimuth angle and that Measurement systems for the electronic video signal transmit their measured values to a process computer 600. The data from these systems are used by the process computer to carry out an exact calculation the position of the target.
Das Entfernungsmeßsystem 400, dessen Bodensender sich im Koordinatenpunkt X3, y5> z5 befindet, weist außerdem noch einen Umsetzer 422 am Ziel flugzeug 500 auf, von dem aus ein Drucksignal an den Bodenempfänger im Koordinatenpunkt x4> y4, Z4 ausgesendet wird. Dieses System, das mit hohen Radiofrequenzen arbeitet, benutzt ein schmales Band und mißt die Entfernung eindeutig mit üblichen Schaltungen und mit der für diesen Zweck erforderlichen Genauigkeit. The distance measuring system 400, the ground transmitter of which is in the coordinate point X3, y5> z5 also has a converter 422 on the target aircraft 500, from which a pressure signal is sent to the ground receiver at coordinate point x4> y4, Z4 is sent out. This system that uses high radio frequencies works, uses a narrow band and measures the distance clearly with usual Circuits and with the accuracy required for this purpose.
Bei Betätigung des Abfeuermechanismus an der Waffe 10 wird über eine Leitung 20 der Prozeßrechner aktiviert, so daß seine Rechenoperationen mit den ihm eingegebenen Daten von der Waffe, der Fernsehkamera und der Entfernungsmeßeinrichtung ablaufen. Der Prozeßrechner berechnet die Flugbahn eines gewohnlichen Projektils und vergleicht sie mit dem Flugweg des Zielge flugzeugs, den dieses entweder tatsächlich zurück#legt hat oder der z.B. durch eine Koordinatenberechnung vorausgesagt wird. When the firing mechanism on the weapon 10 is actuated, a Line 20 of the process computer activated, so that his arithmetic operations with him entered data from the weapon, the television camera and the range finder expire. The process computer calculates the trajectory of an ordinary projectile and compares it with the flight path of the target aircraft, which it actually either back # lays or which is predicted e.g. by a coordinate calculation.
Bei 30 zeigt der Prozeßrechner entweder den Treffer oder die Trefferabweichung in Werten des Erhöhungs- und des Azimutwinkels an.At 30 the process computer shows either the hit or the hit deviation in values of the elevation and azimuth angle.
Erhöhungswinkelmessung Die Apparatur zur Messung des Erhöhungswinkels des Geschützes weist ein Gehäuse 102, 105 auf dem Geschützgestell und einen Arm 106 auf, der mit dem Geschütz verbunden und schwenkbar ist.Elevation angle measurement The apparatus for measuring the elevation angle The gun has a housing 102, 105 on the gun frame and an arm 106, which is connected to the gun and pivoted.
Das Gehäuse besteht aus zwei Teilen 102 und 103 und enthält einen Motor 108, dessen Achse mit der Achse 110 der Schwenkzapfen des Geschützes zusammenfällt, der jedoch mit ihnen nicht mechanisch verbunden ist, so daß sich die Motorwelle lediglich um dieselbe Achse drehen kann. Eine Platte 112 auf der Motorwelle trägt ein Tragelement 114, das an deren Drehscheibe 116 befestigt ist. Das Tragelement ist mit einer Ausnehmung versehen bei 118, in der ein lichtreflektierendes Element in einem Gehäuse 120 untergebracht ist, das an der Scheibe 116 befestigt wird.The housing consists of two parts 102 and 103 and contains one Motor 108, the axis of which coincides with axis 110 of the trunnion of the gun, which, however, is not mechanically connected to them, so that the motor shaft can only rotate around the same axis. A plate 112 carries on the motor shaft a support element 114, which is attached to the turntable 116 is attached. The support element is provided with a recess at 118 in which a light-reflecting Element is housed in a housing 120 which is attached to the disk 116 will.
Die Scheibe 116 dient dazu, mit Hilfe einer Lichtquelle 112 und einer Fotozelle 124, die nahe ihrem Rand angebracht sind, elektrische Impulse zu erzeugen, wobei in der Scheibe Löcher 126 oder lichtablenkende Elemente am Scheibenrand angebracht sind. Die Fotozelle wird in regelmäßigen Abständen nach Maßgabe der Scheibenumdrehung erregt, wodurch von der Fotozelle 124 elektrische Impulse erzeugt werden. The disc 116 is used with the help of a light source 112 and a Photocell 124 placed near its edge to generate electrical impulses, holes 126 or light-deflecting elements attached to the edge of the disk in the disk are. The photocell is activated at regular intervals according to the rotation of the disk energized, whereby electrical pulses are generated by the photocell 124.
Die Scheibe 116 ist darüberhinaus mit einem schmalen, in Radialrichtung verlaufenden Schlitz 128 ausgestattet, der dem Gehäuse 102 gegenüberliegt. Im Gehäuse sind Spiegel enthalten, um das durch den Schlitz 128 und eine Linse 129, welche mit der Drehachse 110 ausgerichtet ist, hindurchtretendes Licht abzulenken und das Licht auf eine Fotozelle 130 zu richten, die auf der Achse angeordnet ist. The disk 116 is also with a narrow, in the radial direction extending slot 128 provided, which is opposite to the housing 102. In the case mirrors are included to see through the slot 128 and a lens 129 which is aligned with the axis of rotation 110 to deflect light passing through and that Direct light on a photocell 130, which is arranged on the axis.
Das Gehäuse enthält ferner eine Lichtquelle 152 in einem Lampengehäuse 134, das mit einem Spiegel 136 ausgestattet ist, um das Licht auf die Scheibe 116 und durch den Schlitz 128 zu richten, wenn dieser am Gehäuse vorbeiläuft. Das Lampengehäuse kann ein Linsensystem 138 enthalten, was auch eine Zylinderlinse aufweisen kann, um einen schmalen Lichtstrahl zu erzeugen. The housing also contains a light source 152 in a lamp housing 134, which is equipped with a mirror 136, to direct the light onto the pane 116 and through slot 128 as it passes the housing. The lamp housing can contain a lens system 138, which can also have a cylinder lens, to create a narrow beam of light.
Der Arm 106 ist als zweites, langgestrecktes Lampengehäuse ausgebildet, das am Geschützlauf mit einem Adapter 142 befestigt ist. Es bewegt so mit dem Geschützlauf und ragt in das Gehäuse 102 hinein. Dieses Lampengehäuse 106 weist eine Lampe 144 am äußeren Ende auf, deren Licht durch ein Linsensystem 146 ähnlich dem Linsensystem 158 mit Einschluß einer Zylinderlinse enthält. The arm 106 is designed as a second, elongated lamp housing, attached to the gun barrel with an adapter 142. It moved like that with the gun barrel and protrudes into the housing 102. This lamp housing 106 has a lamp 144 at the outer end, the light of which passes through a lens system 146 similar to the lens system 158 including a cylindrical lens.
Das andere, in das Gehäuse 102 hineinragende Lampengehäuse 106 ist mit einem Spiegel 148 ausgestattet, der dem Umlaufweg des Schlitzes 128 gegenübersteht. Das Gehäuse 102 kann eine flexible Abdichtung an der Stelle haben, an der das Lampengehäuse 106 durch die Gehäusewand hindurchtritt, um zu verhindern, daß in das Gehäuse 102, 105 von außen Licht eindringt. The other lamp housing 106 protruding into the housing 102 is equipped with a mirror 148, which faces the path of circulation of the slot 128. The housing 102 may have a flexible seal where the lamp housing is located 106 passes through the housing wall to prevent the housing 102, 105 light penetrates from the outside.
Die Scheibe wird durch den Motor 108 schnell angetrieben und erzeugt schnell aufeinanderfolgende Lichtimpulse durch Einwirken der Lichtquelle 122 auf die Fotozelle 124, die dann auf einen elektronischen Verstärker und Mittelwertbildeschaltkreis 150 (siehe Fig. 4) gegeben werden. The disk is driven and generated at high speed by the motor 108 rapidly successive light pulses by the action of the light source 122 the photocell 124, which then feeds an electronic amplifier and averaging circuit 150 (see Fig. 4) can be given.
Wenn der Schlitz 128 mit der Scheibe 116 am Lichtstrahl an der festen Lichtquelle 152 vorbeiläuft, erzeugt die Fotozelle 150 einen Startimpuls, der auf einen Zählkreis (Fig. When the slot 128 with the disc 116 on the light beam at the fixed Light source 152 passes by, the photocell 150 generates a start pulse, which on a counting circle (Fig.
4) des Zählers 160 geleitet wird, wodurch das Zählen in Gang gebracht wird. Der Zähler 160 erhält die von der Scheibe 116 und der Fotozelle 124 erzeugten Impulse über den Verstärker und Mittelwertbildekreis 162. Diese Impulse werden nacheinander registriert, bis der Spalt in der Drehscheibe 116 den aus der in Winkel verschwenkbaren Lichtquelle 144 des Gehäuses 106 erreicht, woraufhin dann von der Fotozelle 150 ein Impuls erzeugt wird, der auf den Zähler 160 gegeben wird, wodurch der Zählvorgang beendet wird. 4) of the counter 160 is passed, thereby starting the counting will. The counter 160 receives the generated by the disk 116 and the photocell 124 Pulses through the amplifier and averaging circle 162. This Pulses are registered one after the other until the gap in the turntable 116 the reached from the pivotable in angle light source 144 of the housing 106, whereupon Then a pulse is generated by the photocell 150, which is sent to the counter 160 which ends the counting process.
Ein Schaltkreis 166, an dem eine Erhöhungswinkeleinstellung vorgenommen werden kann, gibt die Zahl im Zähler vor, aus die der Zähler für einen Winkel gegen die Horizontale von 0° einzustellen ist. Die Start- und Stoppimpulse gehen durch einen Löschimpulskreis 168, der mit dem Einstellkreis verbunden ist, so daß der Zähler zu Beginn eines jeden Zählvorgangs richtig eingestellt ist. A circuit 166 to which a rise angle adjustment is made can be, specifies the number in the counter from which the counter for an angle is against the horizontal must be set to 0 °. The start and stop impulses go through a clear pulse circuit 168 connected to the setting circuit so that the Counter is set correctly at the beginning of each counting process.
Azimutwinkelmessung Das Löschen der Stellung des um eine vertikale Achse schwenkbaren Geschützgestells kann nicht auf dieselbe Weise erfolgen wie die Erhöhungswinkelmessung, da infolge des Rückstoßes die Waffe ihre Relativstellung zum Boden verändert. Das im vorliegenden Fall verwendet tystem benutzt eine Einheit 210 zur Feststellung des Aufstellortes, die mit einiger Entfernung vom Geschützgestell aufgebaut wird (Fig. 5), so daß die Daten der Winkelstellung relativ zu einem festen Ort dem Prozeßrechner zugeführt und zur Berechnung des Azimutwinkels in bezug auf eine feste Basislinie benutzt werden können. Dieses Verfahren, das in der Fig. 6 dargestellt ist, beinhaltet das Messen des Winkels A des Geschützes relativ zur Verbindungslinie zwischen Meßeinheiten auf der den Winkel verdrehbaren Geschützgrundplatte und der Einheit zur Lokalisierung des Ortes des Geschützes, den Winkel B zwischen dieser Linie und einer festen Basislinie, die die "Null"-Richtung von von der aus der Winkel C des Geschützes dann in bezug auf die Nullbasislinie berechnet werden kann, so daß C=360°-(A+B) gilt.Azimuth angle measurement The deletion of the position of the around a vertical Axis pivoting gun rack cannot be done in the same way as the Elevation angle measurement, since the weapon is in its relative position as a result of the recoil changed to the ground. The system used in the present case uses one unit 210 to determine the installation site, which at some distance from the gun frame is constructed (Fig. 5), so that the data of the angular position relative to a fixed Place fed to the process computer and for calculating the azimuth angle with respect to a fixed baseline can be used. This method, which is shown in FIG. 6 includes measuring the Angle A of the gun relative to the connecting line between measuring units on which the angle can be rotated Gun base plate and the unit for localizing the location of the gun, the angle B between this line and a fixed baseline which is the "zero" direction from which the angle C of the gun then with respect to the zero baseline can be calculated so that C = 360 ° - (A + B).
Die Einheit 220, die zusammen mit dem Geschütz bewegt wird, ist in den Fig. 7 und 8 wiedergegeben. Diese Einheit erzeugt Impulse, die zur Messung der Winkelstellung benötigt werden, wobei dies mittels eines Lichtstrahls in einer Fotozelle auf der Einheit zur Lokalisierung des Geschützortes vorhanden sind. The unit 220, which moves with the gun, is in 7 and 8 reproduced. This unit generates pulses that are used to measure the Angular position are required, this by means of a light beam in a photocell are present on the unit for localizing the gun location.
Die Zählimpulse zum Messen des Winkels A werden durch eine Scheibe 222 hervorgerufen, die an ihren Rand Löcher aufweist, die in der Bahn eines Lichtstrahls von einer Lichtquelle 224 auf die Fotozelle 226 liegen. Ein Motor 223 treibt die Scheibe 223 um ihre vertikale Achse an. Diese Impulse werden dann auf einen Zählkreis gegeben, der von Start-Stopp-Impulsen gesteuert wird. The counting pulses for measuring the angle A are through a disk 222 caused, which has holes at its edge, which are in the path of a light beam from a light source 224 on the photocell 226. A motor 223 drives the Disk 223 around its vertical axis. These pulses are then sent to a counting circuit given, which is controlled by start-stop pulses.
Eine auf der Einheit 220 in einem Lampenrohr 229 befestigte Lichtquelle 228 schickt ihr Licht durch ein Linsensystem 230, das mit einer Zylinderlinse versehen ist, um einen schmalen Strahl zu erzeugen. Der Lichtstrahl wird von einem Spiegel 251 auf die Scheibe 222 abgelenkt, tritt durch eine Öffnung in der Scheibe und erregt die Fotozelle 232. Durch die Erregung der Fotozelle wird ein Startimpuls für den Zählkreis ausgelöst. A light source mounted on the unit 220 in a lamp tube 229 228 sends its light through a lens system 230, which is provided with a cylinder lens is to create a narrow beam. The light beam is from one mirrors 251 deflected onto disk 222, passes through an opening in the disk, and is excited the photocell 232. The excitation of the photocell generates a start pulse for the Counting circuit triggered.
Ein Spiegel 233, der auf der Motorwelle oberhalb der Scheibe befestigt ist, wirkt mit einer Lichtquelle 234 und einer Fotozelle 255 an der die Bodenstellung lokalisierenden Einheit zusammen und erzeugt einn Stoppimpuls für die Zählschaltung. Da der Spiegel mit der Scheibe zusammen umläuft, hängt die Stellung des Spiegels in bezug auf den Punkt auf dem Untergrund in dem Augenblick, in dem die Fotozelle erregt wird, vom Drehwinkel gegenüber der Nullstellung ab, aus der der Startimpuls gebildet wurde, und die Anzahl der Impulse ist ein Maß für den Winkel A. A mirror 233 mounted on the motor shaft above the disc is, acts with a light source 234 and a photocell 255 on the ground position locating unit together and generates a stop pulse for the counting circuit. Since the mirror rotates together with the pane, the position of the mirror depends with respect to the point on the ground at the moment when the photocell is excited, from the angle of rotation compared to the zero position from which the start pulse and the number of pulses is a measure of the angle A.
Um den Winkel B zu messen, ist die Lokalisiereinheit für den Bodenpunkt mit einer Scheibe 240 versehen, die Zählimpulse erzeugt. Die Bodeneinheit besitzt außerdem noch eine Lichtquelle 241, einen Drehspiegel 242, der mit der Scheibe zusammen umläuft, und eine Fotozelle, die das Licht aufnimmt, das von dem Spiegel reflektiert wird, um eine feste Bezugstellung zu schaffen. Die Einheit 220 auf dem Geschützgestell ist ebenfalls mit einer Fotozelle 224 ausgerüstet, die in axialer Richtung mit der Achse der Scheibe und des Spiegels ausgerichtet ist und die Licht vom Spiegel 242 erhält, wodurch ein Stoppimpuls für die Zähleinheit erzeugt wird. Die gezählten Impulse zwischen Start- und Stoppimpuls bilden ein Maß für den Winkel B. To measure the angle B is the locating unit for the ground point provided with a disk 240 that generates counting pulses. The floor unit owns in addition, a light source 241, a rotating mirror 242, which together with the disk and a photocell that picks up the light reflected from the mirror to create a fixed reference position. The unit 220 on the gun rack is also equipped with a photocell 224, which in the axial direction with the Axis of the disc and the mirror is aligned and the light from the mirror 242 receives, whereby a stop pulse for the counting unit is generated. The counted ones Impulses between the start and stop impulses form a measure for the angle B.
Der in der Fig. 10 gzeigte Zählkreis enthält eine Verstärker- und Mittelwertbildeschaltung 246 für Impulse von der Meßvorrichtung für den Winkel A und einen weiteren Schaltkreis 248 für Impulse von der Meßeinrichtung für den Winkel B. Die Start- und Stoppimpulse für die Messung des Winkels A werden in die Zählersteuereinheit 252 links und die für die Messung des Winkels D rechts eingegeben. Die Steuereinheit 252, die vom Prozeßrechner geleitet wird, kann die Daten von der Steuereinheit auf die Zähleinheit 260 weitergeben, die gleichfalls von der Steuereinheit gesteuert wird. Mit der Einzeleinrichtung 262 kann die Null-Bezugsstellung der Zähleinheit voreingestellt werden. The counting circuit shown in FIG. 10 contains an amplifier and Averaging circuit 246 for pulses from the angle A measuring device and another circuit 248 for pulses from the angle measuring device B. The start and stop pulses for the measurement of the angle A are entered in the counter control unit 252 on the left and the one for measuring the angle D on the right. The control unit 252, which is directed by the process computer, can access the data from the control unit pass the counting unit 260, which is also controlled by the control unit will. With the individual device 262, the zero reference position of the counting unit can be preset.
Zielverfolgungsfernsehkamera Die Fernsehkamera wird dazu verwendet, das Ziel zu verfolgen, und mit den zugehörigen Elementen und der Elektronik wird ein Maß für die Winkelstellung des Ziels abgeleitet. Erhöhungswinkel und Azimutwinkel werden dazu verwendet, die Ziellinie der Kamera zu registrieren, und die Daten dieser Winkel und die Stellung des Ziels innerhalb des Kamerasichtfeldes werden auf eine Elektronikeinheit gegeben, woraus die exakte Winkelstellung des Ziels bestimmt wird.Tracking TV camera The TV camera is used to the goal to pursue, and associated elements and electronics will a measure of the angular position of the target is derived. Elevation angle and azimuth angle are used to register the finish line of the camera and its data The angle and the position of the target within the camera's field of view are based on a Electronic unit given, from which the exact angular position of the target is determined.
Im vorliegenden System ist das Zielflugzeug mit einer Signallichtquelle versehen, die praktisch ein punktförmiges Bild auf dem Kamerasichtrahmen ergibt. Die Fernsehkamera umschließt einen beträchtlichen Winkelbereich, während das Bild des Ziels aus dem Sucherrahmen der Kamera nur einen kleinen Fleck einnimmt. Die Zielrichtung der Kamera gibt deshalb nur im Groben und unzuverlwig eine Winkelmessung auf das Ziel. Eine genaue Messung der Winkelstellung des Ziels ist aber für eine exakte Überprüfung des Kanoniers nötig. Aus diesem Grunde wird die Stellung des Bildflecks im Bildrahmen der Kamera festgestellt und diese Stellung in Bezug gebracht zur Richtung der Zielachse der Kamera. Das Licht kann im Infrarotwellenlängenbereich liegen, um den Kanonier nicht zu stören, und kann durch einen Filtervorgang aus einem breitbandigen Lichtspektrum gewonnen werden, um sichtbares Licht mit Sicherheit auszuschließen. In the present system, the target aircraft is with a signal light source provided, which practically results in a point-like image on the camera viewing frame. The television camera encloses a considerable angular range while the picture of the target from the camera's viewfinder frame occupies only a small spot. the The aim of the camera is therefore only a rough and unreliable angle measurement towards the goal. However, an accurate measurement of the target's angular position is essential for one exact inspection of the gunner necessary. For this reason, the position of the Detected image spot in the image frame of the camera and brought this position into relation the direction of the target axis of the camera. The light can be in the infrared wavelength range so as not to disturb the gunner and can be filtered out A broadband light spectrum can be obtained to make visible light with certainty to exclude.
Die Lage des Lichtpunktes auf dem Bildrahmen der Fernsehkamera wird mit Hilfe des Zeilenabtaststrahls festgestellt, und die Daten dieser Abtastung werden auf eine elektronische Einheit gegeben, wodurch die Richtungsdaten der Kamera modifiziert werden, so daß dadurch die tatsächliche Richtung des Ziels bestimmt ist. The position of the point of light on the picture frame of the television camera becomes detected with the aid of the line scanning beam, and the data of this scan is given to an electronic unit, thereby modifying the directional data of the camera so that the actual direction of the target is thereby determined.
Die Fernsehkamera 500 ist in allen Richtungen schwenkbar, das heißt in Richtung des Erhöhungswinkels und des Azimutwinkels, und die Messungen dieser Winkel werden mit Einrichtungen vorgenommen, die denen für die Erhöhungswinkelmessung am Geschütz ähnlich sind. Die Kamera muß so bewegt werden, daß das Zielflugzeug 500 im Kamerasichtfeld bleibt, wobei das Licht 502 am Flugzeug einen Bildpunkt auf der empfindlichen Fläche 501 der Kamera erzeugt. Im allgemeinen liegt der Bildpunkt auf der Bildmitte des Kamerasichtfeldes verrückt, und es wird dann die Stellung des Bildpunktes auf dem Sichtfeld festgestellt, um eine genaue Messung in bezug auf die optische Achse zu erhalten. Die Abtastung des Bildfeldes erfolgt mit der üblichen Zeilenzahl und der üblichen Bildzahl je Sekunde, wobei jedoch jede brauchbare Zeilen- und Bildzahl gewählt werden kann. Die Stellung des Lichtpunktbildes auf dem Bildfeld kann durch Registrieren der Zeile, die durch den Bildpunkt hindurchgeht, und der Zeilenlänge vom Punkt ihres Beginns bis zur Stellung des Bildpunktes bestimmt werden. The television camera 500 is pivotable in all directions, that is in the direction of elevation angle and azimuth angle, and the measurements of these Angles are made with facilities made those for the Elevation angle measurements on the gun are similar. The camera must be moved so that the target aircraft 500 remains in the camera field of view, with the light 502 on the aircraft generates an image point on the sensitive surface 501 of the camera. In general If the image point is in the center of the camera's field of view, it becomes crazy then the position of the pixel on the field of view is determined to be accurate Measurement with respect to the optical axis. The scanning of the image field takes place with the usual number of lines and the usual number of frames per second, whereby however, any useful number of lines and frames can be selected. The position of the The light point image on the image field can be determined by registering the line that is represented by the Pixel passes through, and the length of the line from the point of its start to the position of the pixel can be determined.
Die Größe des Bildes der Signallichtquelle auf der Bildschirmoberfläche der Fernsehaufnahmenröhre sollte wenig-Zeilen stens so groß gewählt werden, daß der Bildpunkt 2 bis 5/umfaßt (etwa 1/100 mm auf der Fläche einer Kameraaufnahmeröhre von 12,5 x 9 mm aktive Fläche). Mit einer kleinen Lichtquelle auf dem Ziel kann ein scharf gebündelt es Bild eine fast punktförmige Abbildung erzeugen, die nicht groß genug ist, daß mit Sicherheit mit dem Abtaststrahl auch das Bild auf der Oberfläche registriert wird. Der Fleck der Lichtquelle kann dadurch vergrößert werden, daß die Bildfläche nach der Seite aus der Brennebene der Linse verschoben wird, das heißt also aus dem Brennpunkt der Linse, wodurch das punktförmige Bild auf der Bildebene dann in einen Fleck von ausreichender Größe verwandelt wird, der für das Registrieren durch den Abtaststrahl dann genügt. The size of the image of the signal light source on the screen surface the television tube should be chosen to be small-lines at least so large that the image point 2 to 5 / comprises (about 1/100 mm on the surface of a camera pickup tube of 12.5 x 9 mm active area). With a small source of light on the target you can a sharply focused image that does not produce an almost point-like image it is large enough that the image on the surface is also certain with the scanning beam is registered. The spot of the light source can be enlarged in that the image area to the side from the Shifted the focal plane of the lens is, that is, from the focal point of the lens, creating the point-like image on the image plane is then transformed into a spot of sufficient size that then suffices for the registration by the scanning beam.
Auf der empfindlichen Fläche der Röhre wird das Lichtsignal dadurch erkannt, daß der höchste Pegelwert des Videosignals während der Abtastung durch den Elektronenstrahl festgestellt wird. Die Schaltung für das Er-kennen des Spitzenpegels und das Aufzeichnen von dessen Position ist in der Fig. This causes the light signal to appear on the sensitive surface of the tube detected that the highest level value of the video signal during the sampling by the electron beam is detected. The circuit for recognizing the peak level and the recording of its position is shown in Fig.
11 wiedergegeben. Das Licht muß zu diesem Zweck hinreichend intensiv sein, um auf dem Bildfeld der Röhre einen sich vom Hintergrund abhebenden Fleck zu erzeugen, der groß genug ist, daß er auf einigen Abtastzeilen berührt wird. Es hat sich gezeigt, daß infrarot es Licht besonders günstig ist, da es vom Kanonier nicht gesehen wird und Feuchtigkeit oder Dunst besser durchdringt als Strahlung aus anderen Teilen des Spektrums. 11 reproduced. The light must be sufficiently intense for this purpose in order to create a spot on the image field of the tube that stands out from the background large enough to be touched for a few scan lines. It it has been shown that infrared it is light particularly favorable, since it is used by the gunner is not seen and penetrates moisture or haze better than radiation from other parts of the spectrum.
Im Startaugenblick der Abtastung beginnt der Zähler 520 die Zahl der abgetasteten Zeilen zu zählen, bis die vollständige Abtastung durchgeführt wird, wo der Zähler dann gelöscht wird. Das Videosignal hat einen Eingang zu einem Spitzenwertleser 330, der, wenn ihm ein Spitzenvideosignal zugeleitet wird, das die von der Kamera vorheommenden Signale übersteigt, es ein Gatter 522 öffnet, so daB/die Zahl vom Zähler 320 zu einem Register 524 passieren läßt, das die Nummer der Zeile registriert, in der der Spitzenwert auftritt. At the moment the sampling starts, the counter 520 starts the number count the scanned lines until the complete scan is performed, where the counter is then cleared. The video signal has an input to a peak reader 330 which, when fed with a peak video signal that is that of the camera Exceeds occurring signals, it opens a gate 522, so that / the number of Allows counter 320 to pass to a register 524 which registers the number of the line in that the peak occurs.
Zu Beginn der Abtastung sorgt der Spitzenwertleser da-Mlr, daß die Nummer der ersten Zeile durchgelassen wird, da jedes Videosignal, das bei der Abtastung entsteht, größer als Null ist. Ein Videosignal mit höherem Pegel als dem der ersten Zeile sorgt dann für die Übertragung der Nummer in dieser Zeile zum Register 524> wodurch die erste Nummer ausgetauscht wird. Es tritt kein Übertragungsignal auf, wenn der Signalpegel des Videosignals der Zeile nicht den der vorhergehenden Zeile übersteigt, so daß am Ende der Abtastung die Nummer der Zeile mit dem höchsten Signalpegel oder anders ausgedrückt der höchsten Lichtintensität im Register 524 gespeichert ist, wodurch eine Koordinate des Lichtflecks auf dem Bildfeld der Fernsehbildröhre festgehalten ist. At the beginning of the scan, the peak value reader da-Mlr ensures that the Number of the first line is passed as any video signal that is being sampled arises, is greater than zero. A video signal of a higher level than the first Line then ensures that the number in this line is transferred to register 524> whereby the first number is exchanged. There is no transmission signal when the signal level of the video signal of the line is different from that of the previous line exceeds, so that at the end of the scan the number of the line with the highest signal level or, in other words, the highest light intensity is stored in register 524 is, whereby a coordinate of the light spot on the image field of the television picture tube is held.
Die zweite Koordinate wird durch Messen des Punktes auf der Zeile, in dem das Spitzensignal auftritt, erhalten. The second coordinate is obtained by measuring the point on the line in which the peak signal occurs.
Diese Messung wird mit einem Zähler 540 vorgenommen, mit dem eine Anzahl von Impulsen vom Beginn der Zeile an registriert wird. Die Zahl der Impulse N wird durch die gewünschte Auflösung bestimmt.This measurement is made with a counter 540, with the one Number of pulses is registered from the beginning of the line. The number of pulses N is determined by the desired resolution.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein quarzgesteuerterOszillator 342 verwendet, und der Impulsgenerator 544 arbeitet bei einer Frequenz von 3,91625 MHZ> so daß 3,91625 x 106 Impulse pro Sekunde auf den Countdown-Kreis 340 gegeben werden, in dem die Impulsfolge durch 256 geteilt wird, so daß 15,57 x 103 Impulse pro Sekunde herauskommen. In the illustrated embodiment, a crystal controlled oscillator is used 342 is used and the pulse generator 544 operates at a frequency of 3.91625 MHZ> so that 3.91625 x 106 pulses per second on the countdown circle 340 by dividing the pulse train by 256, so that 15.57 x 103 Pulses coming out per second.
Diese Impulszahl stellt die Meisterimpulsfolge für den Kamerarastergenerator dar. Diese Impulse werden auch dem Countdown-Kreis 320 zugeführt.This number of pulses represents the master pulse sequence for the camera raster generator These pulses are also applied to the countdown circuit 320.
Das Gatter 348 läßt die Zahl im Zähler 340 zum Register 350 hindurch unter dem steuernden Einfluß eines Signals vom Spitzenwertleser in derselben Weise wie für den Zeilenzähler, so daß das Register die Zahl der Impulse vom Anfang der Zeile an enthält, die ein Maß für die Position auf der Zeile darstellen, in der die höchste Intensität auftritt. Gate 348 passes the number in counter 340 to register 350 under the controlling influence of a signal from the peak reader in the same way as for the line counter so that the register keeps the number of pulses from the beginning of the Line on, which are a measure of the position on the line in which the highest intensity occurs.
Da die Breite des Lichtflecks größer sein kann als ein Zählabstand auf der Zeile,wird durch das Signal vom Spitzenwertl es er zum Gatter zuerst der Zählzustand im Countdown-Kreis, welcher am Beginn des neuen Spitzensignals vorhanden ist, auf den Registerzähler 350 über ein Gatter 348 übertragen, woraufhin die Zahl im Register für jeweils zwei Zählwerte, die vom Countdown-Kreis durch den Teilerkreis 352 und das Gatter 354 eingegeben werden, erhöht wird. Nachdem der Scheitelwert überschritten ist, befindet sich im Register 350 ein Zählwert, der dem Mittelpunkt des Hochsignals entspricht, wodurch ein Ergebnis mit hoher Genauigkeit erzielt wird. Since the width of the light spot can be larger than a counting distance on the line, by the signal from the peak value it to the gate first the Counting status in the countdown circle, which is present at the beginning of the new peak signal is transferred to register counter 350 via gate 348, whereupon the number in the register for each two counts that go from the countdown circle through the divider circle 352 and gate 354 are input is incremented. After the peak value is exceeded, there is a count in register 350 which corresponds to the midpoint of the high signal, thereby obtaining a result with high accuracy.
Das Auslösen des Geschützes zu richtiger Zeit bewirkt dann, daß der Prozeßrechner das Register 324 und das Register 350 abfragt. Diese Register geben die Zahlenwerte, die den Koordinaten des Spitzensignals auf der Bildfläche der Fernsehkamera 310 entsprechen, unter dem steuernden Einfluß des vom Prozeßrechner ausgehenden Impulses zur Datenübertragung ab. Der Prozeßrechner berechnet dann die wahre Ziellinie auf das Leuchtfeuer des Ziels. Triggering the gun at the right time then causes the Process computer the register 324 and the register 350 asks. These Registers give the numerical values that correspond to the coordinates of the peak signal on the screen of television camera 310, under the controlling influence of that of the process computer outgoing impulse for data transmission. The process computer then calculates the true finish line on the beacon of the target.
Im Anschluß an die Abtastung des Bildfeldes 310 der Fernsehkamera wird mit einem Abtastungsendsignal von der Kamera der Zähler 320 und werden die Register 324 und 350 für die nächste Abtastung gelöscht. Following the scanning of the field of view 310 of the television camera with an end-of-scan signal from the camera, the counter 320 and the Registers 324 and 350 cleared for the next scan.
Entfernungsmessungssystem Das System zur Entfernungsmessung kann allgemein zur Messung der Entfernung zwischen zwei Punkten verwendet werden. Der Messung liegt die Phasenverschiebung eines abgestrahlten Signals von großer Wellenlänge zugrunde, wobei die Wellenlänge so groß sein muß wie die Entfernung die von einem Punkt zum anderen und zurück zurückzulegen ist, so daß die Doppeldeutigkeit bei einer Phasenverschiebung von mehr als 3600 vermieden ist. Durch die Erfindung wird dasselbe Ergebnis erhalten, indem zwei ununterbrochene Wellenstralungen mit den Frequenzen f1 und f2 benutzt werden, die sich voneinander durch die niedrige Frequenz fR unterscheiden (t =r2-f wobei dann die Phasenverschiebung der niedrigen Frequenz fR am Empfänger gemessen wird. Die zwei Übertragungsfrequenzen können durch Addieren der niedrigen Frequenz t zu einer höheren Frequenz A erzeugt werden, und die beiden Frequenzen A und fA+fR werden dann mit einer hohen Frequenz fC kombiniert. Die beiden Frequenzen f1 und f2 (f1=fA+fC und f2=fA+fC+fR=f1+fR) können dann als zwei ununterbrochene Wellenstrahlungen ausgesendet werden.Distance measurement system The distance measurement system can be general can be used to measure the distance between two points. The measurement lies is based on the phase shift of a radiated signal of great wavelength, where the wavelength must be as great as the distance from a point to the other and back is to be covered, so that the ambiguity in a phase shift is avoided by more than 3600. The invention achieves the same result, by using two uninterrupted waves with frequencies f1 and f2 which differ from each other by the low frequency fR (t = r2-f where the phase shift of the low frequency fR is then measured at the receiver will. The two transmission frequencies can be added by adding the low frequency t can be generated to a higher frequency A, and the two Frequencies A and fA + fR are then combined with a high frequency fC. The two Frequencies f1 and f2 (f1 = fA + fC and f2 = fA + fC + fR = f1 + fR) can then be used as two uninterrupted Wave radiation are emitted.
Der Sender A ist in der Fig. 12 gezeigt. Er verwendet einen Kristalloszillator 401, dessen Ausgangsfrequenz fH (fH=NfR) an den Impulsgenerator 402 angeschlossen ist, der Impulse mit der Folgefrequenz fH erzeugt. Diese Impulse gelangen dann auf einen Countdown-Kreis 403, der am Ausgang die Impulse fH/N/2 abgibt. Diese werden einem Flip-Flop-Kreis 404 zugefügt, der eine Rechteckwelle mit der Frequenz fR erzeugen, die durch Filter 405 in eine Sinuswelle umgewandelt und einem Konverter 406 zugeleitet wird. Der Ausgang des Kristalloszillators 407 mit einer Frequenz fA wird mit der Frequenz fR im Konverter 406 kombiniert (fB=fA+fR) und bei 408 gefilter, so daß nur noch die Frequenz fB am Filterausgang auftritt. The transmitter A is shown in FIG. He uses a crystal oscillator 401, whose output frequency fH (fH = NfR) is connected to the pulse generator 402 which generates pulses with the repetition frequency fH. These impulses then arrive a countdown circuit 403 which emits the pulses fH / N / 2 at the output. These will added to a flip-flop circle 404 that generate a square wave with frequency fR, which is converted into a sine wave by filter 405 and fed to a converter 406 will. The output of the crystal oscillator 407 with a frequency fA is with the Frequency fR combined in converter 406 (fB = fA + fR) and filtered at 408 so that only the frequency fB appears at the filter output.
Ein Kristalloszillator 410 mit Ausgangsfrequenz fC ist mit dem Konverter 412 verbunden, dem am Eingang überdies die Frequenz A vom Oszillator 407 und die Frequenz fB vom Filter 408 zugeleitet wird, so daß er die Sendefrequenzen f1 und f2 erzeugt (f1=fC+fA) (f2=fC+fA+fR). Ein Bandpaßfilter 414 läßt ein Hochfrequenzband passieren, das nur geringfügig breiter als fR ist, das heißt f1 und f2> die von einem Verstärker 416 und einem Leistungsverstärker 418 verstärkt und dann über die Antenne 420 abgestrahlt werden. A crystal oscillator 410 with output frequency fC is connected to the converter 412 connected, which at the input also has the frequency A from the oscillator 407 and the Frequency fB is fed from the filter 408, so that it receives the transmission frequencies f1 and f2 generates (f1 = fC + fA) (f2 = fC + fA + fR). A band pass filter 414 leaves a high frequency band happen that is only slightly wider than fR, i.e. f1 and f2> those of an amplifier 416 and a power amplifier 418 and then radiated via antenna 420.
Die gesendete Hochfrequenzstrahlung fl, f2 wird vom Reflektorsystem 422 aufgefangen, das aus einem Empfänger und einem Sender an einem entfernten Punkt besteht, im vorliegenden-Fall auch dem Ziel 500. Diese Signale werden in einem Verstärker 424 verstärkt, im Konverter 425 mit dem Ausgang fD eines kristallgesteuerten Oszillators 426 kombiniert und durch ein Filter 428 einem Verstärker 430 zugeführt. Nach der Verstärkung in einem Linearverstärker 452 werden die Hochfrequenzsignale f5, f4 (f3 = f1 + fD; f4 = f2 + fD) von der Antenne 454 als ununterbrochenes Wellensignal gesendet, das sich durch die niedrige Frequenz fR unterscheidet. The transmitted high-frequency radiation fl, f2 is from the reflector system 422 received from a receiver and a transmitter at a remote point exists, in the present case also the target 500. These signals are in an amplifier 424 amplified, in converter 425 with the output fD of a crystal controlled oscillator 426 and fed to an amplifier 430 through a filter 428. After The high-frequency signals f5, f4 are amplified in a linear amplifier 452 (f3 = f1 + fD; f4 = f2 + fD) from antenna 454 as a continuous wave signal sent, which differs by the low frequency fR.
Die abgestrahlten Frequenzen f3, f4 vom Rückstrahler werden von einer Antenne 440 eines Empfängers G, der im vorliegenden Fall mit dem Sender A verbunden ist, aufgefangen und nach der Verstärkung in einem Verstärker 442 in einem Konverter 446 mit dem Ausgang t eines kristallgesteuerten Oszillators 444 kombiniert und durch ein Filter 448 als Frequenzen und fG gegeben, die sich um die Frequenz fR unterscheiden. The radiated frequencies f3, f4 from the reflector are from a Antenna 440 of a receiver G, which is connected to the transmitter A in the present case is captured and after amplification in an amplifier 442 in a converter 446 combined with the output t of a crystal controlled oscillator 444 and through a filter 448 given as frequencies and fG which differ by the frequency fR.
Die Schwingkreise 450 und 452 sind auf eine der Frequenzen und i>G abgestimmt, die dann in einem Verstärkerkreis 454 kombiniert werden und das Differenzfrequenzsignal fR bilden, wobei das Filter 455 lediglich die Frequenz fR passieren läßt.The resonant circuits 450 and 452 are at one of the frequencies and i> G tuned, which are then combined in an amplifier circuit 454 and the difference frequency signal Form fR, the filter 455 only allowing the frequency fR to pass.
Dieses fR, die Differenzfrequenz der Übertragungen vom ersten Punkt zum zweiten und zurück, ist abhängig von dem Abstand dieser zwei Punkte in der Phase verschoben. Das t wird nun mit der Differenzfrequenz von f1 und f2 in einem Phasenvergleichskreis 456 verglichen. This fR, the difference frequency of the transmissions from the first point to the second and back, depends on the distance between these two points in the phase postponed. The t is now with the difference frequency of f1 and f2 in a phase comparison circuit 456 compared.
Diese letztere fR-Impulse werden von Impulsen abgeleitet, die vom Impulsgenerator 402 mit der Impulsfolge fH erzeugt werden, die unmittelbar zum Gatter 460 und durch den Inverter 462 auch -nochmals zum Gatter gelangen. Dieses Gatter kann die Impulse mit der Frequenz fH zum Countdown-Kreis 464 dann durchlassen, wenn der Ausgang vom Gatter durch N/2 geteilt ist, so daß Impulse aus den Flip-Flop-Kreis 466 kommen, der einen Rechteckwellenausgang mit der Folgefrequenz fR hat, die zu einem Phasenvergleichskreis 456 geleitet werden. Die Rechteckwelle vom Flip-Flop 466 mit der Frequenz fR, die von der Wellenfrequenz abgeleitet ist, ist eingangs am Phasenvergleichskreis 456 zusammen mit dem Sinuswellensignal t welches den Umweg über den entfernten Punkt gemacht hat. Der Ausgang vom Phasenvergleichskreis 456 und von seinem Mittelwert bildenden Kreis 458 schwankt nach Amplitude und Polarität entsprechend der Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen und ist positiv oder negativ wenn die PhBe des einen Sigi als der des anderen vos oder nachläuft. Diese Spannung wird auf den Gatterkreis 460 geleitet, der positive Impulse mit der Fre-Im quenz fH direkt aus dem(pulsgenerator 402 und auch vom Inverter 462 erhält, wobei die negativen Impulse vom Impulsgenerator die positiven Impulse vom Inverter in der Zwischenzeitspanne bezogen auf die direkten Impulse erzeugt. These latter fR pulses are derived from pulses sent by the Pulse generator 402 can be generated with the pulse train fH, which goes directly to the gate 460 and through the inverter 462 also get to the gate again. This gate can then let the pulses with the frequency fH through to the countdown circuit 464 if the output from the gate is divided by N / 2 so that pulses from the flip-flop circuit 466 come, which has a square wave output with the repetition frequency fR, which to a phase comparison circuit 456. The square wave from the flip-flop 466 with the frequency fR, which is derived from the wave frequency, is at the beginning at the phase comparison circuit 456 together with the sine wave signal t which takes the detour made about the distant point. The output from phase comparison circuit 456 and its averaging circle 458 varies in amplitude and polarity corresponding to the phase difference between the two signals and is positive or negative if the PhBe of one Sigi than that of the other vos or lags behind. These Voltage is applied to gate circuit 460 which pulses positive with the Fre-Im quenz fH received directly from the (pulse generator 402 and also from the inverter 462, where the negative pulses from the pulse generator the positive impulses generated by the inverter in the meantime based on the direct pulses.
Erhält das Gatter 460 auf dem Phasenvergleichs- und Mittelwertkreis keine Spannung, läßt das Gatter positive Impulse mit der Frequenz fH auf den Countdown-Kreis 464 durch. Receives gate 460 on the phase comparison and mean value circuit no voltage, the gate lets positive pulses with the frequency fH on the countdown circle 464 through.
Eine derartige Bedingung, bei der keine Spannung dem Phasenvergleichskreis zugeht, liegt vor, wenn zwischen den Eingangssignalen keine Phasendifferenz auftritt.Such a condition that no voltage is applied to the phase comparison circuit is received when there is no phase difference between the input signals.
Eine Positivspannung vom Phasenvergleichskreis 456 zum Gatterkreis 460 sorgt dafür, daß dem Countdown-Kreis vom Inverter 462 zusätzliche Impulse zugeleitet werden, wodurch die Rechteckwelle zeitlich vorverschoben wird und damit auch ihre Phase. Diese zusätzlichen Impulse vom Gatter 460 bewirken, daß der Zähler 470 voranschreitet. Ist die Spannung vom Phasenvergleichs- und Mittelwertkreis negativ, blockiert das Gatter die dort direkt vom Impulsgenerator ankommenden Impulse, womit der Countdown-Vorgang solange verzögert wird, als eine negative Spannung vorhanden ist. Die Stabilität des Kreises wird dadurch hergestellt, daß vom Flip-Flop 466 auf das Gatter 460 ein Signal gegeben wird, so daß nur ein Impuls in einer fR-Periode hinzugefügt oder abgezogen werden kann. A positive voltage from phase comparison circuit 456 to the gate circuit 460 ensures that the inverter 462 sends additional pulses to the countdown circuit , whereby the square wave is moved forward in time and thus also theirs Phase. These additional pulses from gate 460 cause counter 470 to increment. If the voltage from the phase comparison and mean value circuit is negative, this blocks Gate the impulses arriving there directly from the impulse generator, with which the countdown process is delayed as long as a negative voltage is present. The stability of the circle is established by the fact that the gate 460 from the flip-flop 466 Signal is given so that only one pulse is added or in one fR period can be deducted.
Im Betrieb hat eine Phasendifferenz der zwei Signale einen Ausgangswert am Phasenvergleichskreis zur Folge, der eine Verschiebung in der Rechteckwelle derart bewirkt, so daß Phasenübereinstimmung der Rechteckwelle mit dem Signal, das über das Ziel gelaufen ist, erreicht wird. Wenn die Phase des über das Ziel gelauSens Signals sich wegen der EntSernungsveränderung eines beweglichen Ziels verändert, reagiert der Schaltkreis damit, daß er dieser änderung folgt. In operation, a phase difference between the two signals has an output value at the phase comparison circle, the a shift in the Square wave is effected in such a way that phase coincidence of the square wave with the signal that passed the target is reached. When the phase of the over The target has lost its signal because of the change in distance of a moving one When the target changes, the circuit reacts by following this change.
Um die Entfernungsdaten in digitaler Form für den Prozeßrechner zu erhalten, werden die Impulse vom Gatter zum Countdown-Kreis weiterhin in einen Binärzähler 470 mit N Stufen eingegeben. Dieser Zähler wird mit einem vollen Zählvorgang für jeden Zyklus der Entfernungsmessungsfrequenz weitergeschaltet. Der Ausgang des Binärzählers geht dann durch eine Einstellkreiskomponente 472 auf ein Binärregister 474. Die voranlaufende Flanke der fR-Rechteckwelle am Ausgang des Flip-Flop 404 leitet die Übergabe des Inhalts des Binärregisters 474 ein, das in diesem augenblick ein binäres Äquivalent der gemessenen Entfernung ist, wobei der Wert dem Prozeßrechner zugeführt wird. To get the distance data in digital form for the process computer received, the pulses from the gate to the countdown circle are still in a binary counter 470 entered with N levels. This counter is using a full counting process for indexed each cycle of the ranging frequency. The output of the binary counter then goes through a setting circuit component 472 to a binary register 474. The leading edge of the fR square wave at the output of the flip-flop 404 conducts the Transfer of the contents of the binary register 474, which is a binary Is equivalent to the measured distance, the value being fed to the process computer will.
Die Kalibriereinstellkomponente 472 dient einer kalibrieten Entfernungseinstellung für das System. Diese Einstellung wird benötigt, da die Phase der Entfernungsmessungsfrequenz bei ihrem Weg über das Ziel durch die Systemkomponenten und die verschiedenen Schaltkreise einschließlich der Verdrahtung und der Kabel beeinflußt wird. Wenn das System Jedoch einmal aufgebaut und installiert ist, liegen diese Phasenverschiebungswerte fest. The calibration adjustment component 472 is used for calibrated distance adjustment for the system. This setting is needed because the phase of the ranging frequency on their way across the target through the system components and the various circuits including wiring and cables. If the system does once is set up and installed, these phase shift values are fixed.
Die Kalibriereinstellkomponente 472 kann bei einer Vergleichsmessung mit bekannter Entfernung des Flugzeugs eingestellt werden, wobei dann die Kalibrierabstimmungskontrolle von Hand so eingestellt wird, daß die ausgelesenen Entfernungsdaten die bekannte Entfernung ergeben. Diese Einstellung kann auf einem Flughafen vorgenommen werden, wobei die im Flugzeug eingebaute Einheit auf dem Boden eine genau gemessene Entfernung von der Bodeneinheit einnimmt. Jedesmal wenn am Flugzeug oder an der in ihm installierten Einheit nderungen vorgenommen wurden, sollte das Einstellverfahren wiederholt werden. The calibration setting component 472 can be used in a comparative measurement with known aircraft distance, then calibration tuning control is set by hand so that the distance data read out is the known Distance revealed. This setting can be made at an airport with the unit installed in the aircraft on the ground an accurately measured distance occupies from the ground unit. Every time on the aircraft or on the one installed in it Unit changes have been made, the setting procedure should be repeated.
die Beim täglichen Gebrauch kann/Bodeneinheit dadurch überprüft werden, daß in bekannter Entfernung eine Flugzeugeinheit aufgestellt wird und festgestellt wird, ob das System korrekte Daten abgibt. Da diese Einheit in ihren Phasenverschiebungseigenschaften sich von einer im Flugzeug installierten unterscheiden kann, muß die Differenz durch eine anfängliche Messung festgestellt werden, indem die Einstellung für die Test einheit und diejenige für eine Einheit im Flugzeug einem gegenwärtigen Vergleich unterzogen werden. Die Entfernungsmeßapparatur ist ungewöhnlich stabil, da sie äußeren Einflüssen weit weniger unterworfen ist als andere bekannte Systeme. Die Haupteinwirkungskomponente auf die Konstanz der Phasenkreise ist die Temperatur der Schaltkreiselemente z.B. der Kondensatoren, die ihren Wert mit der Temperatur ändern können, wodurch sich auch die Eigenschaften des gesamten Schaltkreises und seines Einflusses auf die Phasenlage verändern. Temperatureinflüsse werden bei der Erfindung ausreichend ausgeglichen, so daß gewöhnliche Schaltkreiskonstruktionen und Bautechniken verwandt werden können. Dies ist das Ergebnis davon, daß zwei dicht beieinanderliegende Signale wie f1 und f2 oder f) und f4 verwendet werden, die durch dieselben Schaltkreiselemente und Schaltungsteile hindurchgehen. unsere Einflüsse wie Temperaturveränderungen beeinflussen dann beide Signale praktisch im selben Maß, so daß die relative Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen im wesentlichen konstant bleibt. The daily use / floor unit can be checked by that an aircraft unit is set up and determined at a known distance whether the system is providing correct data. Because this unit in its phase shift properties can differ from one installed in the aircraft, the difference must be due An initial measurement can be determined by adjusting the setting for the test unit and that for a unit in the aircraft a current comparison be subjected. The distance measuring apparatus is unusually stable because it is external Far less subject to influences than other known systems. The main influencing component on the constancy of the phase circles is the Temperature of circuit elements E.g. the capacitors, which can change their value with the temperature, whereby also affects the properties of the entire circuit and its influence change the phase position. In the case of the invention, temperature influences are sufficient balanced so that common circuit designs and building techniques are used can be. This is the result of having two closely spaced signals like f1 and f2 or f) and f4 are used by the same circuit elements and circuit parts pass through. our influences such as temperature changes then affect both signals practically to the same extent, so that the relative phase difference remains essentially constant between the two signals.
Der Betrieb des Systems mit geringer Bandbreite, wie sie für sehr hohe Frequenzen nötig ist, ermöglicht wirtschaftliche Standardschaltungen und geringe Leistungszufuhr.Die Differenzerscheinungen und Rauschen sind in diesem Bereich von untergeordneter Bedeutung. Die Probleme und Schaltkreise, die beim Modulieren von Trägerfrequenzen nötig sind bzw. auftreten, brauchen hier nicht beachtet zu werden. Operation of the system with low bandwidth as it is for very high frequencies are required, allows economical standard circuits and low The difference phenomena and noise are in this range of of minor importance. The problems and circuitry involved in modulating the Carrier frequencies are necessary or occur, do not need to be considered here.
Die Entfernungsmessung hat einen brauchbaren Bereich, der in den Bereich der Wellenlänge der Differenzfequenz zur geht. Eine Entfernungsmeßfrequenz von 7,5 KHZ ergibt z.B. eine Meßentfernung bis zu 18 km, in der eine eindeutige Messung vorgenommen werden kann. Dieser Entfernungsbereich reicht aus für ein Zielbewertungssystem. Die Genauigkeit der EntSernungsmessung hängt ab von einer kleinen Einheit der Wellenlänge der Frequenz fR, doch kann eine höhere Genauigkeit erzielt werden, wenn dies erforderlich ist, indem eine Art Noniuseffekt durch Messung der Phase einer der hohen Frequenzen f1 oder f2 ausgenutzt werden kann, wo dabei dann eine entsprechend kompliziertere Schaltungsanordnung gewählt werden muß, um eine feine, unzweideutige Messung bei der höheren Frequenz zu erhalten. Die beiden ausgesendeten ununterbrochenen Wellenstrahlungen in diesem System werden als zwei getrennte Signale gesendet. Derselbe Effekt könnte mit anderen Mitteln erreicht werden, z.B. durch zwei Seitenbänder eines einzigen Trägers, die um die Differenzfrequenz zur (z.B. 7,5 KHZ) voneinander getrennt liegen, und die Trägerfrequenz könnte am Sender eliminiert werden. The distance measurement has a usable range that falls into the Range of the wavelength of the difference frequency goes to. A ranging frequency of 7.5 KHZ, for example, results in a measuring distance of up to 18 km in which a clear Measurement can be made. This distance range is sufficient the end for a goal scoring system. The accuracy of the distance measurement depends on a small unit of the wavelength of the frequency fR, but can have a higher accuracy can be achieved, if necessary, by a kind of vernier effect through measurement the phase of one of the high frequencies f1 or f2 can be used wherever then a correspondingly more complicated circuit arrangement must be chosen in order to get a fine, unambiguous measurement at the higher frequency. The two Uninterrupted wave radiations emitted in this system are considered to be two separate signals sent. The same effect could be achieved by other means e.g. by two sidebands of a single carrier that are around the difference frequency to (e.g. 7.5 KHZ) are separated from each other, and the carrier frequency could be at Transmitters are eliminated.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß beim Gebrauch dieses Systems für das Training der Prozeßrechner die Ziellinie, die vom Kanonier gewählt wurde, zusammen mit ballistischen Informationskonstanten, die von den gewählten Geschossen bekannt sind, vergleicht mit dem möglichen Weg, den das Ziel flugzeug nimmt, das mit Hilfe einer Fernsehkamera und einer Radioentfernungsmeßeinrichtung gemessen wird, wobei dann eine genaue Messung der Zielverfehlungen und eine Registrierung der Treffer vorgenommen wird. Eine Darstellung der Zielverfeh-lungen in Werten des Erhöhungswinkels und des Azimutwinkels wird quantitativ gegeben, wodurch dem Kanonier eine Möglichkeit gegeben wird, sein Zielen zu korrigieren. In summary, when using this system the finish line chosen by the gunner for training the process computer, along with ballistic information constants obtained from the bullets chosen are known, compares with the possible path that the target aircraft will take measured with the aid of a television camera and a radio range finder will, with an accurate measurement of missed targets and a registration the hit is made. A representation of the missed targets in values of the Elevation angle and azimuth angle are given quantitatively, thereby giving the gunner one Given the opportunity to correct one's aim.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0018673A1 (en) * | 1979-05-04 | 1980-11-12 | Günter Löwe | Method of measuring shooting errors and shooting error measurement device for carrying out the method |
DE3028545A1 (en) * | 1980-07-28 | 1982-02-11 | Precitronic Gesellschaft für Feinmechanik und Electronic mbH, 2000 Hamburg | METHOD FOR SHOT SIMULATION IN MOVING TARGETS BY LIGHT SIGNALS |
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