DE2907588A1

DE2907588A1 - Verfahren zur eindeutigen lagebestimmung der einzelnen reflektoren einer reflektorengruppe in einem auf eine strahlungsaussendende messtation orientierten winkelraum

Info

Publication number: DE2907588A1
Application number: DE19792907588
Authority: DE
Inventors: Hans Robertsson
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1979-02-27
Publication date: 1979-09-06
Also published as: US4218138A; NO790721L; DK84579A; AT380108B; GB2021347B; DE2907588C2; GB2021347A; DK144439B; NO147007C; SE412959B; NL190966C; SE7802348L; FR2418938B1; CH643071A5; CA1116277A; NL190966B; NO147007B; IT7948177A0; NL7901673A; IT1164669B

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Feststellen der La<;e eines fern von einer Meßstelle vorhandenen Körpers, insbesondere die Messung des Ortes einzelner einer Mehrzahl von Körpern mit flachliegend winkelförmig hin und her schwenkender fächerförmiger Strahlenbündel.

iCs sind bereits Systeme bekannt, mit denen die Lage eines strahlen-reflektierenden Körpers mit zwei fächerförmigen flachliegend einen auf einen Strahlennender ausgerichteten festen Winkelraum überstreichenden StrahlerVindein, beispielsweise Laserstrahlen bestimmt v.'ird. Aufgrünet, der¹ durch die Pächerforn bedauerten, vom 'j-.z'rhle- ssnier- ausgehenden Divergenz hat jedes Strahlenbündel ooorsclirrLvtsmäßig gesehen eine lanc;e vnd eine a\ er dr?.u verlau ende ,schmale ^;lbinessunr. Bei ?.en meisten dieser ärgeren Systeme wurden die Strahlenbündel irix i.hi'cr la'ngen Qiierschnittsdimension rechtv/inklig' zu sinr.-ndcr- ausgerichtet und. in sich v/iederholenden Scto/onkzy.clen 1~\ allgfeineinen wecliselvreise q^ier zu ihren lair'en Di ■ ;as:irnon ".^rerschv.^renkt. Dadurch, daß wn die ".^riiikella^r-;e e^:>ien _ti2den otrr-hlenbi.uiöels zu <äom Sc/J^v.^renk-Zeitpunkt

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festhält, zu dem an der Sendestelle eine Reflexion eines Körpers erfaßt wird, konnte man zwei der drei Koordinaten bestimmen, welche die Lage des Körpers in dem von den Strahlenbündeln überstrichenen Raum definieren.

Ebenfalls kann man leicht den Abstand zwischen einem Strahlensender und einem reflektierenden Körper bestimmen, indem man das Zeitintervall zwischen Strahlenaussendung und Reflexionsempfang am Sender mißt. Dieses Zeitintervall ist verständlicherweise eine einfache Funktion der gemessenen Entfernung.

Bisher konnten diese theoretischen Möglichkeiten der Lagebestimmung eines reflektierenden Körpers mit zwei flachliegend schwenkenden fächerförmigen Strahlenbündeln nur dann befriedigend genutzt werden, wenn in dem von den Strahlenbündeln überstrichenen Raum nur ein einziger Körper vorhanden war. Sobald der überstrichene Raum zv/ei oder mehr solcher Körper enthielt, ergab sic h das Problem der Mehrdeutigkeit, für das es bisher noch keine befriedigende Lösung gab.

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Das Mehrdeutigkeitsproblem ist seiner Natur nach dargelegt in den US-PS 2 514 617 und 3 056 129. Zur Verdeutlichung dieses Problems dient die Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen, welche fächerförmige Strahlenbündel χ und y im Querschnitt zeigt. Diese zwei Strahlenbündel überschwenken abwechselnd einen Raum 1, wobei sich das Strahlenbündel χ flachliegend horizontal und das Strahlenbündel y flachliegend vertikal bewegt. Wenn im überstrichenen Raum an den Positionen A und B reflektierende Körper vorhanden sind, wird deren Reflexion am Ort des Strahlensenders in den Augenblicken erfaßt, in denen sich das x-Strahlenbündel in der mit χ ^ bzw. χ bezeichneten Schwenkposition befindet. In ähnlicher Weise werden Reflexionen des y-StrahlenbündeIs zu der Zeit empfangen, zu der das y-Strahlenbündel die Schwenk-Positionen y' und y einnimmt. Diese Reflexionen entsprechen den vier möglichen Positionen A, B, C, D, an denen im überschwenkten Raum Körper vorhanden sein können. Gemäß der dann zur Verfugung stehenden Information können sich die Körper ebenfalls an den Positionen C und D und nicht nur an den Positionen A und B befinden.

Generell entsteht eine mehrdeutige Information, wenn die Anzahl der in einem von den fächerförmigen Strahlenbündeln

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überstrichenen Raum vorhandenen Reflektoren gleich oder größer ist als die Anzahl der den Raum überstreichenden Strahlenbündel. Hieraus folgt, daß man die Mehrdeutigkeit dadurch beseitigen kann, daß man eine ausreichend große Anzahl von Einzelstrahlenbündeln verwendet. Es ist aber auch offensichtlich, daß bei Erwartung einer Mehrzahl von reflektierenden Körpern erhebliche Schwierigkeiten auftreten, eine ausreichende Anzahl von unterschiedlich orientierten Strahlenbündeln zu erzeugen, bei diesen die verschiedenen Schwenkbewegungen zu synchronisieren und die mit ihnen erzielten Meßergebnisse auszuwerten.

Die beiden vorerwähnten USA-Patentschriften schlagen ein sogenanntes "range gating"-System vor, bei dem die Signale entfernungsabhängig nur von solchen Zielen angenommen werden, die einen zuvor festgelegten Abstand von der Meßstation haben oder die in einem zuvor festgelegten Entfernungsbereich vor der Meßstation liegen. Durch range gating läßt sich die Anzahl der zu identifizierenden Körper verkleinern, doch hilft eine solche Torschaltung nicht, wenn zwei reflektierende Körper den gleichen Abstand von der Meßstation haben, so daß das vorerwähnte Mehrdeutigkeitsproblem wieder auftritt. Die vorerwähnte US-PS 2 514 kann diese Mehrdeutigkeit beseitigen, doch benötigt man, wie in der an zweiter Stelle erwähnten US-PS 3 056 129 angegeben, eine Anzahl von zeitraubenden Arbeitsschritten, so daß der

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Vorschlag dieser Druckschrift als unbefriedigend angesehen werden muß, da der Zeitfaktor eine ganz erhebliche Bedeutung hat. Die an zweiter Stelle erwähnte US-PS 3 056 129 schlägt zur Abhilfe äußerst komplizierte und teure Geräte vor, die, obwohl sie schneller arbeiten, noch immerhin als zu langsam arbeitend angesehen werden müssen, weil verschiedene Rechenoperationen erforderlich sind, um eine Information über die tatsächliche Reflektorposition zu erhalten. Auch erscheint es zweifelhaft, daß das System gemäß der US-PS 3 056 129 unter sämtlichen Bedingungen eindeutige Ergebnisse liefert.

Der auf diesem Gebiete erfahrene Fachmann weiß, daß flachliegend schwenkende fächerförmige Strahlenbündel für eine vollständige Lagevermessung von reflektierenden Körpern vielfältig anwendbar wären, gäbe es eine Lösung für das Problem einer eindeutigen Identifikation von einzelnen einer Mehrzahl vom im überstrahlten Raum vorhandenen Körpern und auch dann, wenn zwei oder mehr Körper die gleiche Entfernung von der Heßstation haben. Beispiele solcher Anwendungen sind die Überwachung und Lenkung von auf einem Flugplatz rollenden Flugzeugen, die Messung von Luft- oder Wasserströmungen durch Verfolgen von sich mit dieser Strömung bewegenden Ballons oder Schwimmern und die kontinuierliche Lagevermessung von Schiffen bei Segelregatten.

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Aus diesem Grunde lassen sich zahlreiche taktische Situationen denken, in denen man exakte Auswerteergebnisse nicht erhalten kann. Eine weitere Folge der Divergenz des Strahlenbündels und der daraus
folgenden Strahlungsdiffusion ist, daß dieses ältere System bei vorgegebener Strahlungsenergie nur für
einen relativ kleinen Entfernungsbereich brauchbar ist und sich auch ein sehr schlechtes Signal-Stör-Verhältnis ergibt.

In diesem Zusammenhang soll die vorliegende Erfindung auch ein mit Bündelstrahlung arbeitendes exaktes
Lagebestimmungssystem für reflektierende Ziele
schaffen, mit welchem Schießübungen mit simuliertem Feuer besser als bisher ausgewertet werden können.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein
System zur Auswertung von simulierten Schießübungen erfordert die Lösung bestimmter weiterer Probleme, die im einzelnen umfassender angesprochen sind in
zwei am gleichen Anmeldetage eingereichten Patentanmeldungen

der gleichen Anmelderin vom gleichen Tage mit gleicher Priorität.

Die erste dieser Patentanmeldungen betrifft ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur selektiven

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Eine besonders wichtige Anwendung, die besonders deutlich die Brauchbarkeit der Erfindung darlegt, ist die Zielvermessung bei Auswertesystemen von Schießübungen mit simuliertem Feuer. Ein solches System ist in der US-PS 3 832 791 beschrieben, bei der ein Strahlenbündel mit erheblicher Divergenz vom Ort der Waffe so ausgesendet wird, daß ein beliebiges Ziel, auf das die Waffe gerichtet werden kann, trotz der Geschütz-Elevation und Zielvorhaltung für die Kompensation einer möglichen Zielbewegung die Strahlung zum Ort der Waffe reflektiert. Eine erste Aussendung des Strahlenbündels im Augenblick des simulierten Schusses diente dazu, das Ziel entfernungsmäßig zu markieren. Nach einem Intervall entsprechend der errechneten Flugzeit, welche eine .Salve bis zum Erreichen des Zieles benötigt, wurde eine zweite Strahlenaussendung vorgenommen, die man dann bezüglich der Munitionsart und des Auftreffpunktes der simulierten Salve gegenüber dem Ziel modulierte, um an Ziel Treffereffekte auswerten zu können. Wegen der Divergenz des Strahlenbündels benötigte man aber besondere und relativ teure Detektoren, die zwischen Reflexionen relativ nahe beieinander liegender gleichweit entfernter Zielreflek-.toren unterscheiden" können. Auch kann mit solchen Strahle bündeln nicht exklusiv zu einem bestimmten, einem Reflekt zugeordneten Detektor eine Information übertragen werden.

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Übertragung einer in den Modulationen von flachliegend schwenkenden Strahlenbündeln enthaltenen Information zu ausschließlich einem einzigen Körper einer Mehrzahl von in dem von den Strahlenbündeln überstrichenen Raum vorhandenen Körpern.

Die zweite dieser Patentanmeldungen liegt der hier vorliegenden Erfindung insofern etwas näher, als sie ein Schießübungs-Auswertesystem offenbart, welches kontinuierlich die Lage eines imaginären Geschosses auf seiner Flugbahn errechnet und in einer seiner Betriebsarten periodisch schwenkende fächerförmige Strahlenbündel verwendet, um gleichzeitig die Ziellage im Augenblick des simulierten Schusses und danach zu messen. Die Flugbahn-Rechnung simuliert den Flug eines echten Geschosses einer ausgewählten Art, das man unter der im Augenblick des Schusses vorhandenen Ausrichtung des Waffenlaufes abgefeuert hatte. Wenn der errechnete Abstand des imaginären Geschosses vom Ort der Waffe gleich dem Abstand von Waffe zum Ziel ist oder wenn das imaginäre Geschoß eine zuvor festgelegte Elevation gegenüber der Zielelevation erreicht, kann der Rechenvorgang

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abgebrochen und es können aufgrund der Relation zwischen Geschoßlage und Ziellage in diesem Augenblick am Ort der Waffe die Ergebnisse ausgewertet werden.

Bei einem solchen Auswertesystem enthält jedes Ziel einen Reflektor, der die vom Ort der Waffe ausgehende Strahlung zum Ort der Waffe reflektieren kann. Die Strahlenbündel werden so gepulst, daß man mittels der am Ort der Waffe erfaßten reflektierten Strahlung eine Abstandsmessung zum Reflektor vornehmen kann. Azimut und Elevation des Zielreflektors gegenüber dem Ort der Waffe werden dadurch gemessen, daß man bei Eintreffen der Reflexion am Ort der Waffe die augenblickliche Winkellage eines jeden Strahlenbündels auf dem Schwenkweg erfaßt.

Für eine realistische Anwendung eines solchen Auswertesystems muß dieses in der Lage sein, zwischen zwei oder mehr gleichweit vom Ort der Waffe entfernten Zielreflektoren, von denen im Laufe einer StrahlenbündelverSchwenkung Reflexionen eintreffen, zu unterscheiden,

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j NACHGEREIOHT

so daß nicht Messungen an Mehrdeutigkeiten verursachenden Störobjekten vorgenommen werden. Dieses Erfordernis ist wichtig für vjele taktische Situationen, beispielsweise bei Panzermanövern, wenn zwei oder mehr gleich weit entfernte Zielreflektoren in einem kleinen Teil des von der Geschützstellung aus beschießbaren Bereiches nahe beieinanderliegen. Gerade solche taktischen Situationen sollten aber während einer Übung reproduziert werden im Hinblick auf die Effektivität solcher Übungen. Hier reicht es nicht aus, für eine exakte ZiellagenbeStimmung ein range gating-Verfahren zu verwenden.

In Berücksichtigung vorstehender Überlegungen liegt,präziser formuliert, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur eindeutigen Bestimmung der Relativlage jedes einzelnen einer Mehrzahl von Reflektoren relativ zu einer Meßstation, von der aus flachliegend schwenkende fächerförmige Strahlenbündel ausgesendet v/erden, die einen festen auf die Meßstation orientierten Winkelraum überstreichen, welcher eine Mehrzahl von Reflektoren enthält.

Ferner sollen beim erfindungsgemäßen System die Strahlenbündel dazu verwendet werden, die Punkte im überstrichenen Raum festzulegen, an denen sich die Bündelstrahlung reflektierende

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Reflektoren befinden, welche einen vorbestimmten Abstand von der Meßstation haben, wobei eine eindeutige Positionsfeststellung eines jeden einzelnen dieser Mehrzahl von in diesem Raum vorhandenen Reflektoren ermöglicht ist.

Besonders wichtig ist es für das erfindungsgemäße System, daß es schnell und wirkungsvoll die Kehrdeutigkeit beseitigen kann, die sich bisher bei der Verwendung \^Ton flachliegend schwenkenden fächerförmigen Strahlenbündeln zur Lr.;bemessung von in dem überstrichenen Raum verhangenen Reflektoren ergab, sobald die Anzahl der in diesem Raum vorhandenen Reflektoren gleich oder größer war als die Anzahl der verwendeten Strahlenbündel.

Die Erfindung soll also ein schnelles Heßverfahren schaffen, mit de'iiipn mittels einer von einer rleßstation ausgehenden Strahlung eindeutig die Lage eines bestimmten oder ,jedes einzelnen einer Gruppe von sehr nahe beieinander liegenden Reflektoren bestimmen kann, die in eine¹·* von der Meßstation liegenden Raum vorhanden sind,, wobei die Lage als Funktion der Entfernung, des Azimutes und dor Elevation gegenüber der Heßstation erhalten wird» Dabei soll das Verfahren mit

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j NAOHGSREIQHT

einfachen automatischen Einrichtungen durchführbar sein, welche einen großen Entfernungsbereich beherrschen und eine hohe Empfindlichkeit aufweisen aufgrund geringer Strahlungsdiffusion.

Ausgehend von einem System zur eindeutigen Lagebestimmung der einzelnen Reflektoren einer Reflektorengruppe in einem auf eine Strahlungsaussendende Meßstation orientierten Winkelraum, wobei die entgegengesetzt zur Einfallsrichtung reflektierenden, gleich weit von der Meßstation entfernten Reflektoren so im Raum verteilt sind, daß sie in einer quer verlaufenden Separations-Richtung mindestens einen Minimalabstand halten und senkrecht dazu einen Maximalabstand nicht überschreiten, ist zur Lösung der vorgenannten Aufgaben die erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet durch einen an der Meßstation angeordneten Sender zum Abstrahlen einer Mehrzahl von fächerförmigen Strahlenbündeln, von denen jedes eine lange und quer dazu eine kurze Querschnittsabmessung hat, wobei der Sender so ausgebildet ist, daß er jedes der Strahlenbündel winklig im wesentlichen quer zu langen Querschnittsabmessung über den festen Winkelraum verschwenkt, wobei mindestens zwei vom Sender abgestrahlte Strahlenbündel winklig zueinander und zur Separationsrichtung derart ausgerichtet werden, daß der

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NACHQEREIQHTI

Tangens dieses Winkels mindestens gleich dem Verhältnis von Maximalabstand zu Minimalabstand wird,und wobei ferner jedes der zwei Strahlenbündel in solcher Richtung verschwenkt wird, daß jedes Strahlenbündel den Winkelraum in Separations-Richtung zwischen einem Anfangspunkt an der Strahleneintrittsseite und einem Endpunkt an der Strahlenaustrittsseite überstreicht.

Da jedes der zwei Strahlenbündel den festen Winkelraum in Separations-Richtung überstreicht, deckt dieses den Raum ab, welcher zwischen einem Anfangspunkt an der Strahleneintrittsseite und einem vom Anfangspunkt entfernten Endpunkt an der Strahlenaustrittsseite liegt, wobei dann den Schwenklagen der einzelnen Strahlenbündel Positionswerte zugeordnet werden, welche mit zunehmendem Abstand vom Anfangspunkt an der Strahleneintrittsseite größer werden. Jedesmal , wenn an der Meßstation eine Reflexion eines der zwei Strahlenbündel erfaßt wird, wird der dann vorhandene Positionswert dieses Strahlenbündels gespeichert, so daß man die Lage eines jeden während eines Schwenkzyklusses eine Reflexion erzeugenden Reflektors eindeutig dadurch bestimmen kann, daß man die gespeicherten Werte eines der beiden Strahlenbündel entsprechend ihrer Größenordnung mit den in gleicher V/eise gespeicherten Werten des anderen der

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- 2α -

beiden Strahlenbündel in gleicher Größenordnung in Relation setzt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen von zwei fächerförmigen Strahlenbündeln überstrichenen Raum zur Erläuterung äes Problems der Keßmehrdeutigkeit, das durch die vorliegende Erfindung gelöst wird,

Fig. 2. eine perspektivische Ansicht einer simulierten taktischen Situation zur Erläuterung der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung bei der Auswertung von Schießübungen mit simuliertem

Feuer,

Fir;. 3 eine perspektivische Ansicht eines am Zielkörper angeordneten Reflektors in Relation zu dessen Umgebung, in der gernäß den Grundgecanker der Erfindung kein weiterer Reflektor vorhanden sein darf,

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-ZA-

Fig. 4 ein Rechteckdiagramm einer erfindunsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 5 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer Strahlenbündelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Zusammenwirken mit der Reflektoranordnung gemäß Fig. 3,

Fig. 6 eine Querschnitts-Darstellung von zwei entsprechend den erfindungsgemäßen Grundgedanken zueinander angeordneten Strahlenbündeln,

Fi?> 7 einen Querschnitt durch den von den Strahlenbi'mcleln der Fig. 6 überstrichenen Raum,

Fi,■;. S eine scheraatische Darstellung zur Erläuterung eindeutiger Hessungen ar. einander eng benachbarten Zielrcflektoren gemäß der vorliegenden Brfindun£,

Fi'<;. 9 eine der Fig. 6 ärmliche Darstellung einer ar r er en Strahlenbiindelanordnung gernäß der vorl.urjcn^.en Erfindung _?

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Fig. 10 eine schematische Darstellung bestimmter Lgge-Relationen zwischen den Strahlenbündeln und den eindeutig zu erfassenden Zielen,

Fig. 11 ein Schema einer v/eiteren erfindungsgernäßen Strahlcnbündelanordnung,

Fi^. 12 oine scheriatische Darstellung von Zielpositionen und

Fi.'s. 13 eine Erläuterung zur Strahlenbündel-Verschwenkung.

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'29075.8a

Fig. 2 zeigt eine Schießübungssituation mit einer von einem
Panzer 2 getragenen Waffe 5, welche auf eine Gruppe von echten oder simulierten Zielkörpern 10, 10·, 10" schießt.

Das Richten und simulierte Schießen mit der Waffe 5 erfolgt in jeder Beziehung genauso wie beim Schießen mit echten Geschossen. Für Übungszwecke ist jedoch die Waffe 5 mit einer
Meßvorrichtung versehen, die, wie Fig. 4 zeigt, aus einem Strahlungssender 3, vorzugsweise einem Laser, einem Strahlungsdetektor 4 und einer Steuervorrichtung 6 besteht, welch letztere das Zusammenwirken von Sender 3 und Detektor 4 mit der Abzugsvorrichtung
der Waffe 5 koordiniert. Jeder der Zielkörper 10, 10^T, 10" ist mit mindestens einem Reflektor 13 , und zwar in jedem Falle mit einem sogenannten Winkelreflektor oder Retroreflektor versehen, mit dem die dort eintreffende Strahlung entgegengesetzt zur Einfallsrichtun.3 reflektiert wird. (Lediglich zum besseren Verständnis der Fi£;. 4 ist der ΐ/eg der reflektierten Strahlung etwas
divergierend gegenüber dem Weg der ausgesendeten Strahlung eingezeichnet.) Beim simulierten Schießen mit der Waffe 5 sendet der Sender 3 eine Strahlung in Richtung auf die Zielkörper 10, 10', 10". Diese Strahlung wird im Reflexionsfall zum Ort der Waffe 2
reflektiert und dort mit dem Detektor 4 erfaßt. Die Reflexion wird verv/endet zur Vermessung der Ziellage nach Entfernung,
Azimut und Elevation relativ zum Ort der Waffe. Da die Messungen

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stets gegenüber einem Reflektor und nicht generell gegenüber einem Zielkörper vorgenommen v/erden, sollen nachfolgend die Ausdrücke Ziel und Reflektor als Synonym betrachtet werden.

Als Erläuterung für die Verwendung der mit der Strahlung des Senders 3 erzielten Messungen für die Auswertung der Ergebnisse eines simulierten Schießens wird Bezug genommen auf die am gleichen Tage von der gleichen Anmelderin eingereichte Patentanmeldung gleicher Priorität. Ohne hier jedoch auf weitere Einzelheiten eingehen zu müssen, ist es offensichtlich, daß eine korrekte und genaue Auswertung von Schießergebnissen nur mit eindeutigen Messunken möglich ist und wenn bei Vorhandensein einer P'ehrzahl von Reflektoren im überstrahlten Raum eieren störende Reflexionen ausgeschaltet werden.

Die Bezugnahme auf eine Vorrichtung: zum Ausv/erten von simulierten Schießübungen ist hier nur als Beispiels zu werten für eine der vielen möglichen Anwendungen der vorliegenden Erfindung. Der als Panzer 2 dargestellte Ort der ΐ/affe ist insofern nur als Meßstation zu werten, von der aus die Lage eines jeden einzelnen einer Hehrzahl von fernliegenden reflektierten. Objekten oder Körpern eindeutig festgestellt v/erden kann mit Hilfe einer

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BAD ORIGlNAt

den Grundgedanken der Erfindung entsprechenden Strahlung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der vom Lasersender 3 ausgesendeten Strahlung um fächerförmige Strahlenbündel 7¹ und 7" , die an sich bekannter Weise erzeugt werden. Wie die Fig. 2 erkennen läßt, sind nur zwei Strahlenbündel vorhanden, doch kann verständlicherweise die Strahlung auch über drei oder mehr Strahlenbündel erfolgen. Querschnittsmäßig, d. h. quer zur Strahlaussenderichtung S¹ bzw. 3" hat jedes Strahlenbündel eine lange Querschnittsabmessung und eine relative dazu senkrecht verlaufende kurze Querabmessung. Somit divergiert jedes Strahlenbündel in der Aussenderichtung bezüglich seiner langen Querschnittsabmessung ohne eine wesentliche Divergenz in der quer dazu verlaufenden RLchtung.

Jedes der Strahlenbündel ist so ausgerichtet, daß dessen lange Querschnittsabi..'.-:; sung winklig zu der langen Quer Schnitts abmessung dor ondcrcn Strahlenbündel verläuft. Obwohl nicht wesentlich, ist es im allgemeinen von_wVorteil , wenn die Strahlenbündel eine symmetrische Relation bezüglich ihrer lanzen Querschnittsabmessun^en haben. Beispielsweise können bei zwei Strahlenbündelii die langen Querschnittsabmessungen entgegengesetzt gleich große Winkel bezüglich der Vertikalen einschließen. Falls ein drittes Strahlenbündel vorgesehen ist, kann dessen

lange QuerSchnittsabmessung je nachSchwenkrichtung vertikal oder horizontal orientiert sein.

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Mittels einer dem Sender 3 und dem Detektor k zugeordneten

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Ablenkvorrichtung wird ,-jedes Strahlenbündel winkelmäßig im wesentlichen quer zur langen Querschnittsdimension so verschwenkt, daß die Strahlenbündel zusammen einen festen V/inkelraum überstreichen, in dessen Scheitelpunkt die Meßstation 2 liegt. Die Objekte oder Ziele, die mittels der Strahlenbündel zu vermessen sind, befinden sich in dem vorerwähnten Wirikelraum, d. h. gemäß Fig. 2 in dem Zielraum

Die Ablenkvorrichtung 11, mit der die Schwenkbewegung der Strahlenbündel erzeugt wird, kann optische Keile enthalten, die sich relativ zueinander bewegen und in einem optischen Pfad liegen, der für Sender 3 und Detektor 4 gemeinsam ist. Die Ablenkvorrichtung 11, der Sender 3 und der Detektor 4 können eine geschlossene Baueinheit bilden, die sich lösbar mit dem Lauf der waffe 5 verbinden läßt.

Die Strahlenbündel können entweder nacheinander oder aber auch gleichzeitig verschwenkt v/erden. Jedes Strahlenbündel kann hin und her oder stets in einer Richtung schwenken.Auf alle Fälle ist es von Vorteil, wenn die Strahlenbündel einem bleibenden Schwenkscherna folgen und die entsprechenden Verschwenkungen im Laufe eines sich wiederholenden'Schwenkzyklusses von zuvor festgelegter Dauer erfolgen.

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-Xf-

Zu Zwecken der Entfernungsmessung wird die Bündelstrahlung gepulst. Dieses Pulsen kann in Form einer Modulation vorgenommen werden, mittels der die Information auf das Strahlenbündel aufkodiert wird, damit sie einem bestimmten Körper einer Mehrzahl von Körpern übermittelt werden kann, wie dies in der am gleichen Tage eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin mit gleicher Priorität erläutert ist. Wenn ein Strahlungsimpuls ausgesendet wird, empfängt der Rechner 12 aus dem Sender 3 ein Signal und nachfolgend, wenn eine Reflexion der ausgesendeten Strahlung vom Detektor 4 erfaßt wird, wandelt der Detektor diese Reflexion in elektrische Impulse um, die ebenfalls zum Rechner 12 üoertragen werden. Auf diese Waise wird die Entfernung von der Heßstation zum Ziel aufgrund der Zeit gemessen, O.ie von ^r'er Au π Sendung der Strahlung bis zum Empfang der su^ebörigeu Reflexion verstrichen ist. Der Ausgang des Rechners wird einer r;ee:i r.ncten Anzeigevorrichtung 14 zugeführt. Die oteuervorrv'.'-ht.un.«;-6, welche mit dor Abzugsvorrichtung der Waffe verbunden ir.t, löst das Aussende:* der Strahleninpulse aus dem Lasersender 3 und die zyklische Bewegung der Ablenkvorrichtung 11 aus und steuert auch das Einspeisen der Signale in den Rechner

Während die Ablenkvorrichtung 11 die Strahlenbündel über ihren .^c>:hvrenkwfi'5 hin unc her bewegt, erzeugt sie Signale, die in jedem Augenblick der momentanen Winkellage eines jeden Strahlenbündels auf deren Schwenkweg entsprechen. So kann die Steuervorrichtung,

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BAD ORfGlNAL

{j. Λ

* -■> ι:

♦ .j

wenn der Detektor 4 eine Reflexion von einem Ziel erfaßt, ■ dafür sorgen, daß das dann an der Ablenkvorrichtung 11 vorliegende Signal auch in den Rechner 12 eingespeist wird.

Wenn also von einem Reflektor Reflexionen aller Strahlenbündel auf ihrem Schwenkweg im Laufe eines vollständigen Schwenkzyklusses empfangen werden, empfängt der Rechner 12 eine Information, aus der er die Funktionen von Azimut und Elevation des Zieles und auch die Entfernung errechnen kann, so daß dann die Lage des Zieles in Relation zur Meßstation vollständig definiert

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das bisher bestehende Mehrdeutigkeitsproblem bei der Messung von Zielpositionen bezüglich Azimut und Elevation -,gelöst durch eine geeignete Relation zwischen den Ausrichtungen der lanzen Querschnittsdimensionen der ~wei Strahlenbündel (oder von mindestens zwei der Strahlenbündel, wenn mehr als zwei vorhanden sind), durch die Festlegung einer geeigneten SchwenkrTchtung für. ,jedes der zwei Strahlenbündel in Bezug auf die zu erwartende Verteilung der Zi=¹G oder Reflektoren in dem von den Strahlenbündeln überstrichenen u^rinkelraum. Von besonderer Bedeutung ist die Relation zwischen zwei benachbarten Reflektoren, die im wesentlichen gleich weit von der· Meßstation ?. entfernt sind. Reflektoren,· di-: sich in meßbar unterschiedlichen Entfernungen

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BAD ORIGiNAU

von der Meßstation befinden, bereiten kein wesentliches Problem, da man zwischen diesen Reflektoren an der Meßstation durch Entfernungsmessung oder durch range gating unterscheiden kann.

Der erste Schritt für die Festlegung der Strahlenbündelausrichtung liegt daher darin, die Richtung zu bestimmen, in der projiziert gesehen ein maximaler Abstand zwischen benachbarten gleich weit von der Meßstation entfernten Reflektoren zu erwarten ist. Diese Richtung der möglichen maximalen Trennung der Reflektoren voneinander soll nachfolgend al⁰, Se^arations-Richtung bezeichnet werden, ".venn nr-n davon ausgeht, daß die Panzer 10, 10' und 10" der Fig. 3 gleich weit von der Meßstation 2 entfernt sind, kfnn die maxinale osnarction auf einer horizontalen oder im wesentlichen horizontalen Linie liegen, da die Reflektoren sich in .-3oaerm''he befinden. In dieser· Falle kann man dann auch die Sepsr- cionsriclitung als horizontal liegend annehmen. Bei J?'lu.-'zeugen -rau einer Rollbahn, die zu einem erhöht angeordneten Tower und einer dort angeordneten Meßstation führen, v.n'lrde bois^ielsVcise eine "!oximale Separation in der ^"ertifc-.lon sein , so daß die Separations-Richtung vertikal verlauft.

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"V

BAD ORIGiNAl-.

In jedem Falle liegt der projizierte Abstand zwischen Reflektoren in einer quer zur Separations-Richtung liegenden Richtung zwischen Null und einem mehr oder weniger leicht bestimmbaren Maximalwert. Die vertikale Separation zwischen den Reflektoren 13 und 13' an den Panzern 10 und 10' der Fig. 2 ist im wesentlichen gleich Null und es würde sich eine maximale vertikale Separation zwischen den Reflektoren 13 und 13" ergeben, falls der einen Reflektor 13" tragende Panzer 10" sich auf der Kuppe des Hügels befindet, wie es dargestellt ist.

Nach der Festlegung der Separations-Richtung erkennt man im allgemeinen, daß zwischen benachbarten, gleich weit von der Meßstation entfernten Reflektoren ein festlegbarer minimaler pro.iizierter Abstand in dieser Richtung v>rhondei. ist. Im Falle der Panzer 10, 10', 10" der Fig. 2, bei denen jeweils mittig zwischen Front und Fleck ein Reflektor montiert ist, ergibt sich als geringst mög]icher projiziertor Abstand zwischen Reflektoren in der horizontalen Separations-Richtung die Länge eines Panzers, sofern angenommen wird, daß die Panzer stets ihr Seitenprofil der I'Ießstation 2 während der Messung darbieten. Falls die Panzer anders ausgerichtet sind und ein Reflektor nittig zwischen den Seitenflächen des Panzers montiert wird, ist die Breite

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eines Panzers als minimaler Abstand in Meßrichtung anzusehen, da die Reflektoren einander am nächsten kommen, wenn die Panzer unmittelbar nebeneinander fahren.

Wenn auch jetzt noch weiteiiiin angenommen wird, daß die Reflektoren gleich weit von der Meßstation entfernt sind, v/erden mindestens zwei der Strahlenbündel so ausgerichtet, daß sie den minimal zu erwartenden projezierten Abstand zwischen benachbarten Reflektoren in der Separations-Richtung und den maximal zu erwartenden projezierten Abstand zwischen solchen Reflektoren in Querrichtung berücksichtigen. Die Fig. 12 zeigt diese Relation für zwei Fälle, die unter bestimmten willkürlich gewählten Bedingungen, aber zu u terschiedlichen Zeiten vorhanden sein können. Die Reflektoren E und E¹ seien hier nebeneinander in gleicher Entfernung von einer (nicht dargestellten) Meßstation angeordnet . In diesem Zusammenhange ist dargestellt, daß die Reflektoren so nahe beieinander liegen, wie dies (in der hier dargestellten horizontalen) Separations-Richtung S möglich ist und ferner in der Querrichtung (d. h. vertikal) so weit voneinander entfernt sein _f wie dies möglich ist« Somit ist der minimale projezierte Abstand zwischen den Reflektoren in der Separations-Richtung S gleich L und der maximale projezierte Reflektorenabstand in Querrichtung i-I- Abweichend hiervon könnten unter den gleichen

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Bedingungen zwei benachbarte Reflektoren auch die Positionen F und F¹ einnehmen, doch können bei dieser Situation die Reflektoren F, F' nicht zur gleichen Zeit vorhanden sein, wie die Reflektoren E, E'.

Gemäß der Erfindung müssen mindestens zwei der Strahlenbündel 7', 7" des schwenkenden Strahlenbündelsystems mit ihren langen QuerSchnittsabmessungen so' ausgerichtet werden, daß sie unter derart ausgev/ählten Winkeln oC , β gegenüber der Separationsrichtung S liegen, daß der Tangens dieses Winkels mindestens größer ist als das Verhältnis von minimalem projizierten Abstand L in Separations-Richtung zu mar-cimalem projizierten Abstand 14 in der Querrichtung". Die erwähnten Winkel müssen r'abei ausreichend größer sein, so daß keines der kritischen Strahlenbündel von mehr als einem Reflektor zur gleichen Zeit empfangen werden kann und dies selbst im ungünstigsten Falle einer Reflektoranordnumt E, E¹ oder F, F' gemäß Fig. 1.?..

Wenn das System mehr als zwei Strahlenbündel verwendet, können andere Strahlenbündel entsprechend anderer Winkel ausgerichtet sein, doch müssen stets mindestens zwei Strahlenbündel in der vorerwähnten Ausrichtung vorhanden sein, die nachfolgend als kritische Strahlenbündel bezeichnet v/erden sollen.

Jedes der zwei kritischen Strahlenbündel muß verständlicherweise einen festen Win¹·elrau.ro in Richtungen überstreichen, die im

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wesentlichen quer zur langen üuerschnittsabmessung des Strahlenbündel.=; liegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung muß die Schwenkrichtung so gewählt werden, daß während des Verschwenkens (siehe Fig. 13) jedes Strahlenbündel sich zwischen einen Anfangspunkt 0 an der einen Seite des festen Winkelraumes und einem gegenüberliegend von dem Raum liegenden Endpunkt P verschwenkt. Die Punkte 0 und P liegen in Separationsrichtung auseinander. Sofern diese Bedingung eingehalten wird, ist es unwichtig, ob die Strahlenbündel vom Anfangspunkt O zum Endpunkt P oder in entgegengesetzter Richtung oder hin und her verschwenken. Der Anfangspunkt 0 kann sich an beliebiger Seite des feston tfinkelraumes befinden, solange der andere Endpunkt P an der gegenüberliegenden Seite dieses Raumes lie.^t und in Separations-Richtung entfernt ist.

Wenn diese kritischen Strahlenbündel in vorerwähnter Ausrichtung so vorschwenkt werden, wie es zuvor erläutert wurde, ordnet man den ^T/inkelstellungen eines .jeden Strahlenbündels Positionswerte zn, die mit größer werdendem Abstand vorn Anfangspunkt O größer werden.

Es sei nun angenommen, daß die Reflektoren an den beiden Zielkörpern 10 und 10" der Fig. 2 vermessen werden sollen und daß dies mit zwei Strahlenbündeln x^? und y^! geschehen soll, bei denen gemäß Fig. 5 die langen Querschnittsdimensionen gegensinnig ausgerichtet sind und mit der Horizontalen einen "Winkel von bilden« Das λ^'-Strahlenbündel verschwenkt diagonal nach unten recht

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winklig zu dessen langer Querschnittsabmessung, während das x¹-Strahlenbündel diagonal nach oben schwenkt, und zwar ebenfalls rechtwinklig zu dessen langer Querschnittsabmessung. Auf diese Weise überschwenken die Strahlenbündel einen rautenförmigen Raum und es erhalten beide Strahlenbündel eine horizontale Schwenkbewegungskomponente. Es sei angenommen, daß der Ausgangspunkt für die x- und y-Koordinaten sich in der linken oberen Ecke des von den Strahlenbündeln überschwenkten Raumes befindet,

so daß die Strahlenbündel einen rautenförmigen Raum überstreichen und sich jedes Strahlenbündel zwischen einem Anfangspunkt an der linken Ecke des von dem Strahlenbündel überstrichenen Raumes und einem Endpunkt an der rechten Ecke der Fig. 5 bewegt. Es sei angenommen, daß die Strahlenbünden x' und y¹ gemäß den vorstehenden Erläuterungen ausgerichtet und bewegt werden und daß die Reflektoren 10, 10" entsprechend einem minimal möglichen horizontalen Abstand und einem maximal vertikalen Abstand angeordnet sind.

Wenn die Strahlenbündel den rautenförmigen Raum überstreichen, werden Reflexionen des χ'-Strahlenbündels an der Meßstation empfangen, wenn sich dieses Strahlenbündel in den Positionen x'-| und x*2 befinden. Reflexionen des y¹ -Strahlenbündels v/erden empfangen, wenn sich dieses in den Positionen ι ¹^ und y'-2 befindet. Das Grundprinzip der Erfindung einmal bei Seite gelassen, entsprechen diese Werte vier Strahlenbünde!-Schnittpunkten entsprechend vier möglichen Lagen für die Reflektoren 10 und 10", und zwar genauso wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 . Da jedoch

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die Ausrichtungen und Schwenkrichtungen der Strahlenbündel eine vorbekannte Relation zu den Reflektorpositionen haben, ist es möglich, echte Reflektorpositionen für die Situation gem. Fig. 5 dadurch zu erkennen , daß man die augenblicklichen Positionen der Strahlenbündel, in denen Reflexionen empfangen werden, " bezüglich steigender Positionswerte der x- und y-Koordinaten vergleicht . Davon ausgehend, daß die erste Reflexion des x¹-Strahlenbündels erfaßt wurde, als sich dieses Strahlenbündel in der Schwenklagenposition x·'^ befand, wird offensichtlich, daß kein Reflektor vorhanden sein kann, welcher eine kleinere x-Koordinate als x'^ hat (d.h. links unterhalb der schraffiert eingezeichneten Position des x'-Strahlenbündels). Aus dem gleichen Grunde weiß man, daß kein Reflektor mit einem y-Koordinaten-Wert zwischen Null und y¹,. vorhanden sein kann (d.h. in dem Bereich rechts oberhalb der mit y¹^ bezeichneten Position des y'-Strahlenbündels). Da eine Reflexion mit den in diesen Positionen liegenden Strahlenbündeln

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empfangen wird, könnte man denken, daß der die Reflexion erzeugende Reflektor irgendwo entlang des y¹-Strahlenbündels in dessen y'^-Position und irgendwo entlang des χ'-Strahlenbündels in dessen χ ¹^-Position liegt. Es ist aber bekannt, . daß sich kein Reflektor links von der χ'-i/y'-i -Position befindet und daß keines der Strahlenbündel sich rechts von dieser Position zu bewegen hat,.um eine Reflexion von beiden Strahlenbündeln zu erhalten. Somit ist eindeutig festgestellt, daß sich in der x'^/y¹^-Position ein Reflektor befindet. Des weiteren kann sich kein anderer Reflektor entlang des χ'-Strahlenbündels in dessen x^T^-Position noch entlang des y'-Strahlenbündels in desser y¹*-Position befinden, ja jeder dieser anderen Reflektoren den minimal möglichen Abstand in horizontaler Separationsrichtung von dem erkannten bei x'^/y^ unterschreitet. Die Schnittpunkte χ' p/y' α und x'-i/y'p sind somit als "leer" erkennbar. Somit ist die Lage des Reflektors 10 eindeutig festgestellt und es kann die Lage des Reflektors 10" durch eine ähnliche Überlegung als eindeutig am Schnjttpunkt x^/y^ definiert werden.

Somit können generell die Positionen von Reflektoren in gleichen Entfernungsbereichen auf sehr einfache Weise eindeutig bestimmt werden, weil ja die Positionswerte der Strahlenbündel-Winkelstellungen festgehalten wurden. Während der abtastenden Verschwenkung eines jeden dieser kritischen Strahlenbündel wird zu jedem Zeitpunkt, zu dem an der Meßstation eine Reflexion der Strahlung empfangen wird,ein der augenblicklichen Winkelstellung dieses Strahlenbündels auf seinem Schwenkweg entsprechender Wert

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gespeichert. Bei Beendigung eines Schwenkzyklusses können die Positionen der Ziele, von denen Reflexionen empfangen wurden, eindeutig bestimmt werden, indem man die für jedes dieser Strahlenbündel innerhalb des Schwenkzyklusses gespeicherten Werte in der Rangordnung ihrer \^achsenden Größen (d. h. entsprechend dem größer werdenden Abstand vom Anfangspunkt) mit den entsprechenden Werten . koppelt, die für das andere kritische Strahlenbündel oder die anderen kritischen Strahlenbündel in gleicher Reihenfolge gespeichert wurden.

Gemäß Fig. ''5 sind die für das x¹-Strahlenbündel gespeicherten Werte x'-j und x'·-, , während es sich bei den für das y^!-Strahlenbündel gespeicherten Werten um y¹^ und y'₂ handelt. Durch eine Kopplung der zwei Werte-Gruppen in der Ordnung steigender Größen,

d. h. geringster Wert mit geringstem V/ert und höchster Wert mit höchstem Wert, findet m.ln Reflektorpositionen bei x'^/y'^ und x^/y'p·

Die Vorrichtung, die man zur Durchführung eines solchen Verfahrens benötigt, enthält eine.Logikschaltung mit einer Speichertabelle mit verschiedenen Speicherpositionen, in denen die x- und y-Koordinaten gespeichert sind, die aufeinander folgend empfangenen Reflexionen eines jeden kritischen Strahlenbündels entsprechen. Beim Ablesen des Speichers entsprechend einer stetigen Größen-Ordnung werden für ,jedes der kritischen Strahlenbündel die Koordinate erfaßt.

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¹ naohgereioht]

Es versteht sich, daß es für das hier beschriebene Koordinaten-Kupplungsverfahren nicht erforderlich ist, daß jede Schwenkbewegung eines kritischen Strahlenbündels am Anfangspunkt des überstrichenen Raumes bei jedem einzelnen Schwenkzyklus beginnt, noch , daß alle Schwenkbewegungen der kritischen Strahlenbündel in einem einzigen Schwenkzyklus in der gleichen Richtung erfolgen. Es kommt lediglich darauf an, daß die den Strahlenbündel-Winkelstellungen zugeordneten Größenwerte eine bleibende Relation zu einem willkürlich gewählten Anfangspunkt des überstrichenen Raumes haben. Wenn außer den kritischen Strahlenbündeln auch noch andere Strahlenbündel vorhanden sind, können deren Ausrichtungen und Schwenkbewegungen beliebig gewählt sein. Es ist erforderlich , daß ein fester Winkelraum festgelegt oder festlegbar ist, welcher von beiden kritischen Strahlenbündeln so überstrichen wird, daß ein in diesem Raum vorhandenes Ziel, das zu einer Reflexion eines der kritischen Strahlenbündel führt, auch eine erfassbare Reflexion des anderen Strahlenbündels erzeugt. Hierzu ist es jedoch nicht erforderlich, daß die kritischen Strahlenbündel identische Querschnittsabmessungen haben, d. h. die kritischen Strahlenbündel können unterschiedliche Längen haben. Noch viel weniger ist es aber erforderlich, daß die kritischen Strahlenbündel rechtwinklig zueinander oder zu ihren entsprechenden Schwenkrichtungen stehen.

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Ein überraschendes und bedeutsames Ergebnis, das sich aus der erfindungsgemäßen Ausrichtung und Bewegung der kritischen Strahlenbündel ergibt, liegt darin, daß man jetzt gleichweit von der Meßstation entfernte Reflektoren wesentlich enger nebeneinander in der Separationsrichtung anordnen kann, als es dem minimalen Abstand, für den die kritischen Strahlenbündel ausgerichtet sind, entspricht, vorausgesetzt, daß diese Reflektoren gemäß den Grundgedanken der Erfindung angeordnet werden. So können zwei oder mehr Reflektoren ziemlich nahe beieinander an der gleichen Seite eines gleichen Objektes angeordnet werden. Werden die festgelegten und nachfolgend noch näher erläuterten Kriterien der Erfindung erfüllt, lassen sich von jedem dieser eng beieinander liegenden Reflektoren eindeutige Messungen machen.

Es ist zunächst wichtig, daß jeder einzelne Reflektor 13 der einzige Reflektor ist, der sich in einem Isolationsbereich 17 gemäß Fig. 3 befindet, welcher die Ausrichtungen der kritischen Strahlenbündel und die Separations-Richtung berücksichtigt.

In der Strahlungsrichtung der eine Breite a aufweisenden Strahlenbündel hat der Isolationsbereich 17 eine Tiefe b, die mindestens dem Auflösungsvermögen der Entfernungsmeß-

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vorrichtung entspricht, d.h. mindestens gleich der kleinsten Inkrementalentfernung ist, für die Entfernungsmessungen gemacht werden können. Hieraus ergibt sich, daß jeder Reflektor, der weiter vor oder hinter der Meßstation liegt als der Reflektor 13,außerhalb des Isolationsbereiches 13 liegt. Die Entfernungszone, in der der Isolationsbereich liegt, wird von zwei auf die Meßstation zentrierten imaginären sphärischen Flächen 22, 23 begrenzt, die gleichweit vom Reflektor 13 entfernt sind und sich an. gegenüberliegenden Seiten dieses Reflektors befinden. Der Abstand zwischen diesen imaginären Flächen 22, 23 ist mindestens gleich dem Auflösungsvermögen der Entfernungsmeßvorrichtung.

Innerhalb dieser Entfernungszone wird der Isolationsbereich 17 durch die zwei kritischen Strahlenbündel definiert, wenn sich diese gleichzeitig auf ihrem Schwenkweg in Winkelstellungen befinden, in denen sie beide auf den Reflektor 13 treffen, d.h. sich am Reflektor schneiden. Zum Isolationsbereich gehören nicht nur der Teil der Entfernungszone, der dann von diesen beiden Strahlenbündeln eingenommen wird, sondern auch die Teile der Entfernungszone, die zwischen diesen beiden Strahlenbündeln in Separations-Richtung liegen. Somit erhält der Isolationsbereich etwa die Form eines Stundenglases, welches im Halsteil den Reflektor 13 enthält, der ausschließlich für diesen Isolationsbereich vorgesehen ist.

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Es ist ohne Bedeutung, wenn der Isolationsbereich eines bestimmten Reflektors andere Oberflächen oder Elemente enthält, die eine Strahlung reflektieren können. Wichtig ist allein, daß der bestimmte Reflektor, dem ein solcher Isolationsbereich zugeordnet ist, der einzige Reflektor ist, welcher eine an der Meßstation feststellbare Reflexion eines Strahlenbündels liefern kann. Die Isolationsbereiche benachbarter Reflektoren können einander überlappen, vorausgesetzt, daß kein Reflektor in den Isolationsbereich eines anderen Reflektors hineinreicht» Wenn die Reflektoren so angeordnet werden, daß jeder Reflektor das Erfordernis erfüllt, daß er der einzige Reflektor in seinem Isolations™ bereich ist, werden eindeutige Messungen der Reflektorpositionen sichergestellt»

Wie sich aus der schon besprochenen Fig. 5 ergibt, können^ sich

selbst wenn^die Reflektoren 10, 10" in wesentlich geringerem Abstand befinden, als es dem minimalen (z.B. horizontalen) Abstand in Separations-Richtung bezüglich der auf sie aus·= gerichteten Strahlenbündel entspricht„ die Lagen dieser Reflektoren eindeutig bestimmt werden,, wenn si© sich in vorerwähnter Weise in zugehörigen Isolationsberelchsn befinden. Obwohl in der in Fig« 5 dargestellten Situation vier Strahlenbündel-Schnittpunkte dargestellt sind., die vier als möglich vermuteten Reflektorstellungen entsprechen,, ist es bekannt„ daß die Reflektoren 10 und 10" in Isolations»

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bereichen liegen, die auf die Ausrichtung und die Schwenkrichtung der Strahlenbündel abgestimmt sind. So lassen sich zwei dieser vier möglichen Positionen als "leer" erkennen. Die Position x'p/y'-i ist offensichtlich unmöglich, da ein Reflektor in irgendeiner der anderen drei möglichen Positionen im Isolationsbereich eines der anderen Reflektors liegen müßte und er der einzige Reflektor im überstrichenen Raum sein muß, wohingegen es bekannt ist, daß noch mindestens weitere zwei Reflektoren vorhanden sind. Aufgrund einer ähnlichen Überlegung weiß, man dann auch, daß an der Position x'^/y'p kein Reflektor vorhanden sein kann.

Da zwischen der Strahlenbündelausrichtung und dessen Schwenkrichtung einerseits und der Gestalt der Isolationsbereiche andererseits eine gegenseitige Abhängigkeit besteht, kann man sowohl das eine als auch das andere als Ausgangspunkt für die Ausbildung des erfindungsgemäßen Meßsystems verwenden. ·

Wenn sich die Verteilung der Zielreflektoren nur in solchem Umfange vornehmen läßt, daß man Richtungen möglicher maximaler und minimaler Separationen und die "im schlimmsten Falle" möglichen Separationen in diesen Richtungen berücksichtigt, kann man Ausrichtung und Schwenkrichtung der kritischen Strahlenbündel gemäß dieser Information auswählen. Es sei noch erwähnt, daß, falls die "im schlimmsten Falle" vorhandene Verteilung der Reflektoren, für die die Strahlenbündel-

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anordnung vorgesehen ist, tatsächlich die überhaupt denkbare ungünstigste Verteilung ist„ bleibt jeder Reflektor stets in seinem eigenen unangetasteten Isolationsbereich 17.

Falls man die Verteilung der Zielreflektoren in einem engeren Rahmen festlegen kann und sich ein stundenglasförmiger Isolationsbereich 17 bestimmen IaBt₁, welcher in allen Fällen die gleiche Form hat und für jeden Reflektor benachbarter Reflektorenpaare gilt, die den gleichen Abstand von der Meßstation haben, kann man die Lage der kritischen Strahlenbündel aufgrund eines solchen Isolationsbereiches festlegen. Die langen Querschnittsabmessungen der kritischen Strahlenbündel müssen so ausgerichtet werden, daß diese zwei Strahlenbündel, wenn sie gleichzeitig das Ziel 13 beaufschlagen, innerhalb von dessen Isolationsbereich 17 liegen. Vorzugsweise sind die kritischen Strahlenbündel, wie Fig. 2 zeigt, so ausgerichtet, daß ihre langen Querschnittsabmessungen 8¹ 8" parallel zu den diagonalen Grenzlinien des Isolationsbereiches 17 verlaufen. Die Schwenkrichtung der kritischen Strahlenbündel wird dann so gewählt, daß jedes Strahlenbündel bei der Bewegung von einer der "erlaubten" Zonen zur anderen seitlich des Isolationsbereiches den zugehörigen Reflektor überstreicht.

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Unter bestimmten Bedingungen ist es von Vorteil, wenn die Strahlenbündel in einer festen Relation zueinander verschwenken, wie es die Fig. 7 zeigt. Hierdurch wird es möglich, diö Ablenkvorrichtung 11 wesentlich zu vereinfachen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 sind bei den beiden Strahlenbündeln 25 und 26 die langen Querschnittsabmessungen unter unterschiedlichen Winkeln schräg zur Horizontalen angeordnet. Beide Strahlenbündel verschwenken entsprechend den eingezeichneten Pfeilen 27 horizontal in gleicher Richtung und in einem festen Abstand voneinander. Da beide Strahlenbündel horizontal verschwenken, kann man den von ihnen gemeinsam überstrichenen festen Winkelraum in horizontaler Richtung erheblich verlängern, wie es der in Fig. 7 abgedunkelte Bereich zeigt. Durch eine solche Anordnung wird diese besonders geeignet zur Vermessung von Zielkörpern auf dem Lande oder auf dem Wasser. Bei dieser Anordnung werden jedoch die überstrichenen Räume 28, 29 ,jeweils nur von einem der beiden Strahlenbündel überstrichen. Ein Ziel in diesen Räumen 28, 29 führt daher innerhalb eines Strahlenbündelschwenkzyklusses nur zu einer Reflexion, so daß die Errechnung von Zielpositionen komplizierter werden kann. Um mögliche Mehrdeutigkeiten auszuschalten, ist es

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daher erwünscht, daß das optische System mit einem vorzugsweise in einer mittleren Bildebene angeordneten Schirm versehen wird, der die Räume 28 und 29 abdeckt, da man hierdurch sicherstellt,da man für jedes einzelne Strahlenbündel eine Reflexion von einem Ziel erhält, wenn überhaupt eine Reflexion eines beliebigen Strahles" empfangen wird.

Wenn die Strahlenbündel ihre Schwenkbewegungen nacheinander durchführen, kann der Detektor 4 einen einzigen Signalkanal enthalten. Wenn aber zwei und mehr Strahlenbündel ihre Schwenkbewegunrcen gleichzeitig durchführen, benötigt der Detektor für jedes dieser Strahlenbündel einen gesonderten Signalkanal.

Bei der Anordnung gemäß Fig„ 7» bei der die Strahlenbündel 25 und 26 gleichzeitig verschwenken, könnten.die Reflexionen der einzelnen Strahlenbündel an der Meßstation von dem dem anderen Strahlenbündel zugeordneten Detektorkanal ebenfalls erfaßt werden.

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Um dies zu verhindern, können den Kanälen der Detektoren 4 an der Meßstation Ansprechfelder oder Abtastfenster 30, 31 zugeordnet werden, deren Querschnittsform und Größe im wesentlichen der Querschnittsform und Größe der entsprechenden Strahlenbündel 25 und 26 angepaßt sind. Die Abtastfenster 30, 31 bewegen sich dann zusammen mit den ihnen zugeordneten Strahlenbündeln. Die Fig. 6 zeigt die Strahlenbündel 25 und 26 und die ihnen zugeordneten Abtastfenster 30 und 31 ira Querschnitt in einer willkürlich gewählten Entfernung vor der Meßstation 2.

Die beschränkenden Abtastfenster 30 und 31 führen zu dem weiteren Vorteil, daß das Signal-Stör-Verhältnis und die Ansprechempfindlichkeit verbessert werden und daß sich ein größerer Entfernungsbereich ergibt im Vergleich mit einer Anordnung, bei der der Detektor 4 nur ein einziges Empfangsfeld hat, welches beide Strahlenbündel oder den gesamten von den Strahlenbündeln überstrichenen Raum abdeckt.

Wenn die nicht von allen Strahlenbündeln überstrichenen Räume 28 und 29 nicht abgedeckt sind, kann man durch logische Analyse ebenfalls eindeutig die Lage von Reflektorpositionen messen. Die Fig. 8 zeigt eine Situation, bei der mehrere Reflektoren A - E in mehr oder weniger horizontaler 'Ausrichtung zueinander vorhanden sind und bei der die aufeinanderfolgenden augenblicklichen WinkelStellungen der beiden Strahlen-

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bündel 25 und 26 der Fig. 6 zu den Zeitpunkten eingezeichnet sind, zu denen deren Reflexionen von den einzelnen Reflektoren reflektiert und an der Meßstation erfaßt werden. Falls innerhalb des Teiles des von beiden Strahlenbündeln überstrichenen festen Winkelraumes eines der Strahlenbündel in einer z"ielerfaßenden Position steht, in der nur ein Schnittpunkt mit dem anderen Strahlenbündel vorhanden ist, bezeichnet dieser Schnittpunkt ein echtes Ziel, welches eindeutig erfaßt wurde. Die Positionen der anderen Ziele können eindeutig durch eine logische Analyse festgestellt werden. So befindet sich in der Fig. das Strahlenbündel 25, wenn dieses das Ziel D schneidet,in einer Position, in der das Strahlenbündel 26 nur einmal geschnitten wird* Hieraus folgt, daß die angezeigte Position des Zieles D eine echte Zielposition ist tmd daß keine Ziele vorhanden sein können an den Strahlenbündel-Schnittpositionen, die oberhalb zwischen den Zielen C und D und unterhalb zwischen den Zielen D und E liegen. Eine Elimination der unmöglichen Zielpositionen an den letzterwähnten Strahlenbündel-Schnittpunkten ermöglicht dio eindeutige Festlegung der echten Zielpositionen C und E usw., was sich auch aus den Begründungen in Verbindung mit Fig. 5 ergibt.

Falls die Ziele in dem von den Strahlenbündeln überstrichenen Raum so nahe beieinander· liegen, daß man nicht, wie im letzten Bei-

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spiel, einen solchen Ausgangspunkt für die Überlegungen erwarten kann,und falls aus irgendwelchen Gründen es unerwünscht sein sollte, den von nur einem Strahlenbündel überstrichenen Teil oder die von nur einem Strahl überstrichenen Teile abzudecken, ist es möglich, eine Anordnung gemäß Fig. 9 zu verwenden. Hier sind drei Strahlenbündel 34, 35, 36 vorgesehen, bei denen die langen Querschnittsabmessungen winkelmäßig unterschiedlich orientiert sind, aber parallel zueinander verlaufende Schwenkbewegungskomponenten haben. Auch hier ist für jeden Reflektor entsprechend der Fig. 3 ein Isolationsbereich vorgesehen , dessen Grenzen von zwei kri tischen Strahlenbündel definiert werden, von denen anzunehmen ist, daß sie bei ihrer winkelmäßigen Verschwenkung gleichzeitig in Positionen kommen, in denen sie auf den Reflektor treffen, der zu diesem Isolationsbereich gehört. In diesem Falle wäre es dann möglich, den Isolationsbereich den Querschnittsabmessungen der zv/ei äußeren Strahlenbündel-34 und 36 anzupassen. Der Isolation, bereich gemäß Fig. 3 würde dann so gestaltet sein, daß die Querschnitte dieser zwei Strahlenbündel vollständig innerhalb der Begrenzungen der schrägen Seitenflächen 20'-2O" und 19'-19"

liegen. Alternativ könnte auch das mittlere Strahlenbündel 35 und einer der beiden äußeren Strahlenbündel 35 oder 36 die

Grenzen des Isolationsbereiches festlegen. Auf diese Weise würde dei

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Isolationsbereich eingeengt, d. h. mit anderen Worten, daß der Winkel zwischen den schrägen Seitenflächen 20'-2O" und 19'-19" kleiner würde. Im Prinzip könnte eine Verminderung der Breite des Isol.ationsbereiches insofern von Vorteil sein, als hierdurch die Identifizierung von "leeren" Strahlenbündel-Schnittpunkten, an denen keine echten Ziele liegen, erleichtert würde. Es ergebe sich aber der Nachteil, daß benachbarte Reflektoren enger aneinander rücken könnten, so daß die Möglichkeit zwischen.ihnen zu unterscheiden beschränkt wird.

Fig. 10 zeigt, wie man bei Verwendung von drei Strahlenbündeln die echten Reflektoren entsprechenden Strahlenbündel-Schnittpunkte von "leeren" Strahlenbündel-Schnittpunkten unterscheiden kann. In der Fig. 10 ist davon ausgegangen, daß gleichweit von der Meßstation entfernte Reflektoren a, b und c auf einer Linie liegen, die sich im wesentlichen in Schwenkrichtung der drei Strahlenbündel, die genauso ausgerichtet sind wie die Strahlenbündel 34,-35, 36 der Fig. 9,erstreckb.Es ergeben sich dann oberhalb und unterhalb der Strahlenbündel-Schnittpunkte, welche durch die Reflektoren a, b und c vorgegeben sind, Schnittpunkte aller drei Strahlenbündel, welche scheinbar Reflektorpositionen kennzeichnen. Um die echten Reflektor-Positionen von den "leeren" Reflektorpositionen zu unterscheiden, wird das Strahlenbündelschnittschena auf gültige Schnittpunkte überprüft, an denen alle drei Strahlenbündel zusammenfallen.

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Indem man die gleichen Überlegungen anstellt, wie in Verbindung mit Fin:. 3, ergibt sich, daß der Reflektor a sich in einer solchen echten Position befindet und daher ein echter Reflektor sein muß. Hieraus ergibt sich dann, daß die Positionen d und e "leere" Positionen sein müssen, da Reflektoren an diesen Positionen innerhalb des Isolationsbereiches des Reflektors a liegen müßten. Hieraus ergibt sich dann weiter, daß die Positionen der Reflektoren b und c eindeutig erfaßbar sind.

In einigen Fällen ergeben sich Vorteile mit einem Strahlenbündelsystem gemäß Fig. 11» Hier sind vier Strahlenbündel 37 vorgesehen, deren lange Querschnittsabmessungen so orientiert sind, daß sich alle Strahlenbündel gleichzeitig in einen Punkt schneiden und somit ein symmetrisches sternförmiges Schema bilden. In diesem Falle werden unter der Annahme, daß alle Strahlenbündel der Fig. 11 horizontal verschv/enkt werden, Messungen mit den in ihrer Längsrichtung horizontal ausgerichteten Strahlenbündel außer Betracht gelassen, da.sie keine Aussagekraft haben. Der Isolationsbereich für ,jeden einzelnen Reflektor wird den Ausrichtungen eines ausgewählten Paares von kritischen Strahlenbündeln angepaßt, d. h. es wurden in diesem Falle Winkelstellungen von 45° oder 90° zu berücksichtigen sein. Der Vorteil der Strahl en bündelanor dnun^· ge^äß Fig. 11 liegt darin, daß das Strahlenbündel und dessen Schwenkrichtung beliebig gewählt

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werden kann, so daß es sich leicht an die verschiedensten Anwendungen mit unterschiedlichen Bedingungen anpassen läßt.

Aus der vorstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung offenbart, bei denen winklig schwenkende fächerförmige Strahlenbündel zur eindeutigen Be- Stimmung der La^en von Reflektoren in dem von den Strahlenbündeln

überstrichenen Raum verwendet werden, sofern diese Reflektoren von der Meßstation, von der die Strahlenbündel ausgehen, gleichweit entfernt sind.

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Kurzfassung

Die Positionen von entfernt von einer Meßstation angeordneten Zielreflektoren werden mit winklig schwenkenden fächerförmigen Strahlenbündeln vermessen, die von der Meßstation ausgesendet und zu einem Detektor reflektiert werden, wenn die einzelnen Strahlenbündel auf einen Zielreflektor treffen. Die erwartete Reflektorverteilung wird analysiert bezüglich des zu erwartenten projezierten Minimalabstand zwischen benachbarten, gleichweit von der Meßstation entfernten Reflektoren und bezüglich des projezierten maximalen Abstandes zwischen diesen Reflektoren in Querrichtung. Bei jedem von mindestens zwei Strahlenbündeln ist die lange Querschnittsabmessung winklig zur langen Querschnittsabmessung des anderen Strahlenbündels unter einem Winkel bezüglich der Separations-Richtung ausgerichtet, daß der Tangens dieses Winkels mindestens gleich dem Verhältnis vom Maximalabstand zu Minimalabstand wird. Jedes einzelne dieser Strahlenbündel wird zwischen einem Anfangspunkt an einer Seite des von den Strahlenbündeln überstrichenen festen Winkelraumes und einem in Separations-Richtung davon entfernt liegenden Endpunkt an der gegenüberliegenden Seite des Winkelraumes verschwenkt. Die Winkelstellungswerte beider Strahlenbündel werden entsprechend einem größer werdendem Abstand vom Anfangspunkt mit stetig größer werdenden Positionswerten versehen, damit eindeutige Messungen von Zielpositionen möglich werden. Für eine vorgegebene Ausrichtung der langen Querschnittsabmessung eines jeden Strahlenbündels müssen in gleichen Abständen von

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der Meßstation vorhandene Ziele sich jeweils in einem stundenglasförmigen Isolationsbereich, welcher die Strahlenbündelausrichtung berücksichtigt, befinden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur eindeutigen Lagebestimmung der einzelnen Reflektoren einer Reflektorengruppe in einem auf eine strahlungsaussendende Meßstation orientierten Winkelraum, ivobei die entgegengesetzt zur Einfallsrichtung reflektierenden, gleich weit von der Meßstation entfernten Reflektoren so im Raum verteilt sind, daß sie in einer quer verlaufenden Separations-Richtung mindestens einen Minimalabstand halten und senkrecht dazu einen Maximalabstand nicht überschreiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mit mindestens zwei fächerförmigen Strahlenbündeln erfolgt, die eine lange und quer dazu eine kurze Querschnittsabmessung haben, daß

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jedes Strahlenbündel mit seiner langen Querschnittsabmessung winklig zu der eines jeden anderen Strahlenbündels und winklig bezüglich der Separations-Richtung derart ausgerichtet wird, daß der Tangens dieses Winkels größer wird als das Verhältnis von Maximalabstand zu Minimalabstand, daß mindestens zwei der Strahlenbündel jeweils in solcher Richtung verschwenkt we; den ., daß jedes Strahlenbündel den Raum zwischen einem Anfangspunkt an der Strahleneintrittsseite und einem in Separations-Richtung vom Anfangspunkt entfernten Endpunkt an der Strahlenaustrittsseite überstreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Schwenklagen der einzelnen Strahlenbündel Positionswerte zugeordnet werden, welche mit zunehmendem Abstand vom Anfangspunkt an der Strahleneintrittsseite größer werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 unter Verwendung eines an der Meßstation angeordneten Detektors, welcher die Rückstrahlungen der Reflektoren empfangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß jedes mal, wenn an der Meßstation eine Reflexion eines der beiden Strahlenbündel erfaßt wird, der dann vorhandene Positionswert dieses Strahlenbündels gespeichert wird

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und daß die Lage eines jeden während eines Schwenkzyklusses eine Reflexion erzeugenden Reflektors eindeutig dadurch bestimmt wird, daß man die gespeicherten Werte eines der beiden Strahlenbündel entsprechend ihrer Größenordnung mit den in gleicher Weise gespeicherten Werten des anderen der beiden Strahlenbündel in gleicher Größenordnung in Relation setzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleich weit von der Meßstation entfernte Reflektoren jeweils in einem Bereich angeordnet werden, ivelcher keinen weiteren Reflektor enthätl, wobei zu iiesem Bereich die Felder gehören, welche von zwei Strahlen-"oiindeln in der Stellung eingenommen werden, in der beide den Reflektor beaufschlagen und ferner auch noch die Felder, die in Separations-Richtung zwischen den Strahlenbündeln liegen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Strahlenbündel mit ihren langen Querschnittsabmessungen entgegengesetzt mit im wesentlichen gleichen Winkeln zu einer Ebene angestellt sind, die sich in Separations-Richtung erstreckt und den Scheitelwinkel des festen Winkelraumes schneidet.

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6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Strahlenbündel abgestrahlt wird, dessen lange Querschnittsabmessung winklig zu den langen Querschnittsabmessungen der anderen Strahlenbündel verläuft und ebenfalls zwischen dem Anfangspunkt an der Strahleneintrittsseite und dem Endpunkt an der Strahlenaustrittsseite verschwenkt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Meßstation Teile des festen Winkelraumes, die nur ein von mindestens zwei Strahlenbündeln oder nicht von allen Strahlenbündeln überstrichen werden, mittels eines Abtastfensters abgedeckt werden, so daß Reflexionen von Reflektoren in diesen Teilen des Raumes nicht von der Detektoranordnung erfaßt werden können.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 zur Lagebestimmung von an der Erdoberfläche befindlichen Reflektoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenbündel mit ihrer langen Querschnittsabmessung winklig gegenüber der Horizontalen ausgerichtet werden und im wesentlichen horizontal verschwenken.

9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8 mit einem an der Meßstation angeordneten Sender zum Abstrahlen einer Mehrzahl von

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fächerförmigen Strahlenbündeln, von denen jedes eine lange und quer dazu eine kurze Querschnittsabmessung hat, wobei der Sender so ausgebildet ist, daß er jedes der Strahlenbündel winklig im wesentlichen quer zur langen Querschnittsabmessung über den festen Winkelraum verschwenkt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei vom Sender abgestrahlte Strahlenbündel winklig zueinander und zur Separations-Richtung derart ausgerichtet werden, daß der Tangens dieses Winkels mindestens gleich dem Verhältnis von Maximalabstand zu Minimalabstand wird und daß jedes der zwei Strahlenbündel (7, 25, 26, 34-37) in solcher Richtung verschwenkt wird, daß jedes Strahlenbündel den Winkelraum in Separations-Richtung· zwischen einem Anfangspunkt an der Strahleneintrittsseite und einem Endpunkt an der Strahlenaustrittsseite überstreicht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 für die Verwendung von Strahlenbündeln, bei denen die Neigung der langen Querschnittsabmessung gegenüber einer Anfangspunkt und Endpunkt verbindenden Separations-Richtung einem ersten bzw. einem zweiten Wert entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren (13) so angeordnet werden, daß eine durch zwei beliebige innerhalb des Raumes in gleicher Entfernung von der Meßstation liegenden Reflektoren (13) gegenüber der Separations-Richtung eine Neigung erhält, die außerhalb des

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Neigungsbereiches zwischen dem ersten und dein zweiten Wert liegt.

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