DE2208559A1 - ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE LOCATION OF A FLYING OBJECT - Google Patents
ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE LOCATION OF A FLYING OBJECTInfo
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Description
Anordnung zurBostimmung des Ortes eines fliegenden Gegenstandes Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung des Ortes eines fliegenden Gegenstandes innerhalb eines vom ihm durchstossenen Messbereiches einer Ebene mittels elektromagnetischer Strahlen. Arrangement for determining the location of a flying object The invention relates to an arrangement for determining the location of a flying object within a measuring range of a plane penetrated by it by means of electromagnetic Rays.
Die Erfindung soll vor allem bei ballistischen Versuchen Anwendung finden, wo es darauf ankommt in verschiedenen hintereinander folgenden Ebenen den Ort eines hindurchtretenden Ge-Gegenstandes z.B. eines Flugkörpers oder eines Geschosses innerhalb der ebene genau anzugeben. Die Paplerebene erstreckt sich dabei vorzugsweise senkrecht zu der Flugbahn. Es ist schon bekannt, zur Bestimmung dieser Koordinaten in den betreffenden Ebenen Papierbahnen aufzuspannen, die dann von dem Gegenstand durchstossen werden. in der Durchstossöffnung lasssn sich dann durch Vermessung die Koordinaten innerhalb der Ebene bestimmen.The invention is intended to be used primarily in ballistic tests find where it matters in various successive levels Location of a Ge object passing through, e.g. a missile or a projectile to be specified exactly within the level. The papler plane preferably extends perpendicular to the flight path. It is already known to determine these coordinates to stretch paper webs in the relevant levels, which are then removed from the object be pierced. in the penetration opening can then be measured by measuring determine the coordinates within the plane.
Das vorgenannte Verfanren ist jedoch mühsam, nicht sehr genau und kann im übrigen aufgrund der beim Durchstossen der Papierbahn auf die Gegenstände ausgeübten Kräfte zu Xnderungen der Flugbahn führen.However, the aforementioned misleading is troublesome, not very accurate and can incidentally due to the piercing of the paper web on the objects exerted forces to change the Lead trajectory.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, eine Anordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen mit der die Koordinaten eines den Messbereich durchfliegenden Gegenstandes berührungs-105, einfach und genau festgestellt werden können. Die Anordnung soll es auch ermöglichen, die Messergebnisse an einer zentralen Stelle sichtbar zu machen.The aim of the invention is thus to provide an arrangement of the initially to create named genus with which the coordinates of a flying through the measuring range Object to contact 105, can be determined easily and precisely. The order should also make it possible to see the measurement results in a central location close.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass in der gleichen Ebene im Abstand zwei Lichtstrahl-Abtastvorrichtungen angeordnet sind, welche den Mess-Bereich in der Ebene mit einer so grossen Geschwindigkeit abtasten, dass der Gegenstand während mindestens einer Abtastung von den beiden Abtastlichtstrahlen erfasst wird, und dass zwei jeweils einer der Abtastvorrichtungen zugeordnete Lichtempfangsvorrichtungen die durch den Gegenstand hervorgerufene Änderung des von dem zugeordneten Lichtstrahl stammenden zurückgeworfenen Lichtes messen, wobei die Winkellage der Lichtstrahlen zum Zeitpunkt der Änderung festgestellt wird. Erfindungsgemäss wird also der die Ebene senkrecht durchstossende Gegenstand bei der Messung keinerlei ablenkenden Kräften unterworfen. Gleichwohl kann bei entsprechender Feinheit der Mess-Lichtstrahlen eine hervorragende Genauigkeit erzielt werden. Die Messergebnisse können auf elektrischem Wege zu einer zentralen Stelle geleitet und dort z.B. als katesische Koordinaten wiedergegeben werden. Wichtig ist dabei, dass jede Lichtempfangsvorrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie nur das Licht von der ihr zugeordneten Abtastvorrichtung empfängt.To solve this problem, the invention provides that in the same Two light beam scanning devices are arranged level at a distance, which the Scan the measuring area in the plane at such a high speed that the Object during at least one scan by the two scanning light beams is detected, and that two light receiving devices each assigned to one of the scanning devices the change in the light beam caused by the object Measure the reflected light, the angular position of the light rays is determined at the time of the change. According to the invention, therefore, is the An object penetrating a plane perpendicularly does not cause any distraction during the measurement Subjected to forces. Nevertheless, if the measurement light rays are of the appropriate fineness excellent accuracy can be achieved. The measurement results can be based on electrical Routes are directed to a central point and there, for example, as Katesian coordinates be reproduced. It is important that each light receiving device is designed in this way and it is arranged that it only receives the light from its associated scanning device receives.
Bevorzugt dienen die Abtastvorrichtungen nach dem Prinzip der Autokollimation auch als Espfangsvorrichtung.The scanning devices are preferably used according to the principle of Autocollimation also as a catch device.
Nach einer arten Ausführungsform wird das vom Gegenstand zurückgeworfene Licht für die Messung verwendet. In diesem Fall sollten die Gegenstände eine möglichst viel Licht zuruc';werfende Oberfläche aufweisen.According to one type of embodiment, the object is thrown back Light used for measurement. In this case, the items should be as close as possible a lot of light reflecting surface.
Für wenig Licht reflektierende Gegenstände eignet sich eine weitere Ausführungsform, bei der der Messbereich zumindest in den Abtastbereichen von einer reflektierenden Fläche umgeben ist und die beim Durchgang des Gegenstandes verminderte zurückgeworfene Lichtintensität für die Messung ausgenutzt wird, Die reflektierende Fläche reflektiert vorzugsweise auffallendes Licht unabhängig von dem Einfallswinkel in sich selbst zurück.Another is suitable for objects that reflect little light Embodiment in which the measurement area at least in the scanning areas of one reflective surface is surrounded and diminished in the passage of the object reflected light intensity is used for the measurement, the reflective Surface preferably reflects incident light regardless of the angle of incidence back in itself.
Es können also Xripelspiegel oder Scotchlite verwendet werden.So Xripel mirrors or Scotchlite can be used.
Bei dieser Ausführungsform wird also normalerweise Licht in die Empfangsvorrichtungen zurückreflektiert. In dem Aiigenblick, wo die Abtastlichtstrahlen bei ihrem Weg durch die Ebene des Messbereiches den Gegenstand treffen, wird die Reflektion unterbrochen und es kommt in der Empfanbsvorrichtung zu einem Dunkelimpuls.In this embodiment, light is therefore normally in the receiving devices reflected back. In the sight where the scanning light rays make their way hit the object through the plane of the measuring area, the reflection is interrupted and a dark pulse occurs in the receiving device.
Vorteilhafterweise ist der Messbereich rechteckig, insbesondere quadratisch, wobei die Abtastvorrichtungen in der Verlängerung jeweils einer der Diagonalen des Messbereiches angeordnet sind.The measuring area is advantageously rectangular, in particular square, wherein the scanning devices in the extension of one of the diagonals of the Measuring range are arranged.
Bei der bevorzugten quadratischen Ausbildung stehen also die beiden Abtastlchtstrahlen zumindest in der Mitte des Abtastbereiches senkrecht aufeinander, was zu einer optimalen Messgenauigkeit führt, Die Abtastorrichtungen liegen bevorzugt auf der gleichen Seite des Messbereiches, insbesondere unter dem Messbereich.In the preferred square design, the two are standing Scanning light rays perpendicular to each other at least in the middle of the scanning area, which leads to an optimal measurement accuracy. The scanning devices are preferred on the same side of the measuring range, especially below the measuring range.
Der Abstand der Abtastvorrichtungen soll etwa das Eineinhalbfache der Messbereichbreite betragen.The distance between the scanning devices should be about one and a half times the width of the measuring range.
Eine weitere Ausführungsform ist so ausgebildet, dass jede Abtastvorrichtung mit dem zugeordneten Empfänger in ein gemeinsames Gehäuse zu einer Einheit zusammengebaut ist. Auf diese Weise können die Vorrichtungen an der Messstelle einfach montiert werden, während die erforderlichen optischen Eins tellungen und Justierungen bereits vorher bei der Fertigung durch geführt werden können.Another embodiment is designed so that each scanning device assembled with the assigned receiver in a common housing to form a unit is. In this way, the devices can be easily mounted at the measuring point while the required optical settings and adjustments are already being made can be carried out beforehand during production.
Jede ibtastvorrichtung weist erfindungagemäss vorzugsweise einen Laser auf, was den Vorteil hat, dass ein äusserst feiner Messstrahl erhalten wird und somit die Messgenauigkeit sehr hochgetrieben werden kann. Zur Abtastung des Laserstrahls wird vorzugsweise ein polygonales Spiegelrad verwendet, das direkt von da Laserstrahl beaufschlagt wird und diesen entlang der Ebene des Messbereiches ableSkt Eine besonders einfache und genaue Auswertung derMessung kann erzielt werden, indem ein Teil des Iaserstrahles vor dem Auf treffen auf das Spiegel rad durch einen Strahlenteiler abgezweigt und über das Spiegelrad auf einen Taktmassstab gelenkt wird, hinter dem sich eine photoelektrische Eipfangseinrichtung befindet. In der photoelektrischen Empfangseinrichtung werden bei Verwendung der reflektierenden Umgebungsfläche Rechteckimpulse erzeugt, die während derZeit des Durchganges jedes' Abtastlichtstrahles durch den Gegenstand unterbrochen werden. Aus dem Ort der Unbrbrechung und derzahl der ausfallenden Rechteckimpulse lassen sich der Winkelabstand des Gegenstandes und seine Breite senkrecht zum Abtastlichtstrahl ohne weiteres bestimmen.According to the invention, each scanning device preferably has a laser on, which has the advantage that an extremely fine measuring beam is obtained and thus the measurement accuracy can be increased very much. For scanning the laser beam a polygonal mirror wheel is preferably used, which is directly from the laser beam is applied and this sets down along the plane of the measuring range simple and accurate evaluation of the measurement can be achieved by using part of the Laser beam before it hits the mirror wheel through a beam splitter is branched off and steered via the mirror wheel to a scale behind which a photoelectric interception device is located. In the photoelectric Receiving device are rectangular pulses when using the reflective surrounding surface generated during the time of each 'scanning light beam passing through the Subject to be interrupted. From the place of the uninterrupted and the number of those who fail Square pulses can be the angular distance of the object and its width easily determine perpendicular to the scanning light beam.
Wird das am Gegenstand reflektierte Licht verwendet, so treten die Rechteckimpulse nur während der Zeit des Durchganges des Lichtstrahles durch das Objekt auf. Auch hieraus lässt sich der Crt bestimmen.If the light reflected on the object is used, the Square pulses only during the time the light beam passes through the Object on. The Crt can also be determined from this.
Die photoelektrische Empfangs einrichtung hinter dem aktmassstab besteht vorzugsweise aus einem parallel zum Taktmassstab werlaufenden Lichtleitstab und einer an seiner einen Stirnseite vorgesehenen Photodiode. Ilierdurch kann das durch den Uaktmassstab hindurchfallende Licht auf einfachste Weise zu der relativ kleinflächigen Photodiode gelenkt werden.The photoelectric receiving device behind the act scale exists preferably from a light guide rod running parallel to the clock scale and a photodiode provided on one end face. Ilier durch can do it through The light falling through the normal scale is in the simplest possible way to the relatively small-area Photodiode are steered.
Unmittelbar neben jeder Abtastvorrichtung ist vorteilhafterweise die Lichtempfangsvorrichtung angeordnet, so dass das im wesentlichen in sich zurückgewordene Licht optimal aufgenommen werden kann. Die Lichtempfangsvorrichtung besteht zweckmässig aus einer sich parallel zur ibtastrichtung erstreckenden Zylinderlinse und einem dahinter angeordneten Sekundärelektronenvervielfacher. Die Zylinderlinse bewirkt, dass eine grössere Apertur erhalten wird und somit mehr Licht zum Sekundärelektronenvervielfacher gelangt.Immediately next to each scanning device is advantageously the Arranged light receiving device so that the essentially regressed Light can be optimally absorbed. The light receiving device is expedient from a cylinder lens extending parallel to the scanning direction and one secondary electron multiplier arranged behind it. The cylinder lens causes that a larger aperture is obtained and thus more light to the secondary electron multiplier got.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn vor dem Sekundärelektronenvervielfacher ein auf die Laserfrequenz (en) abgestimmtes Linienfilter angeordnet ist. Hierdurch kann die gesamte Anordnung unempfindlich gegen Umgebungslicht gemacht werden, indem lediglich die Laserfrequenz vom Filter durchgelassen wird.It is particularly advantageous if in front of the secondary electron multiplier a line filter tuned to the laser frequency (s) is arranged. Through this the entire arrangement can be made insensitive to ambient light by only the laser frequency is let through by the filter.
Die Erfindung wird in folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung gemäss der Erfindung in der Abtastebene, Fig. 2 eine schematische Wiedergabe einer bei der erfindungsgemässen Anordnung verwendeten Lichtstrahl-Abtast- und einer Licht empf angsvorrichtun G, wobei die optischen Strahlengänge eingezeichnet sind, Fig. 3 eine schematische Ansicht des Gegenstandes der Fig. 2 in einer um die Achse des Lasers um 90° gedrehten Darstellung und Fig. 4 eine Ansicht analog Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der Anordnung gemäss der Erfindung.The invention is illustrated in the following, for example, with reference to the drawing described; 1 shows a schematic plan view of an arrangement according to of the invention in the scanning plane, Fig. 2 is a schematic Reproduction of a light beam scanning device used in the arrangement according to the invention and a light receiving device G, the optical beam paths being shown Fig. 3 is a schematic view of the object of Fig. 2 in one to the Axis of the laser rotated by 90 ° and FIG. 4 is a view analogous to FIG. 1 of a further embodiment of the arrangement according to the invention.
Nach Fig. 1 sind unterhalb eines im wesentlichen quadratischen Messfeldes 13 mit einem Abstand B zwei Lichtstrahlabtastvorrichtungen 11 12 angeordnet, welche zusammen mit schematisch dargestellten Lichtempfangsvorrichtungen 17, 18 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Jede der Abtastvorrichtungen 11 12 sendet einen Laserstrahl 14 bzw. 15 aus, der die Winkelbereiche 20 bzw. 21 laufend mit einer solchen Geschwindigkeit abtastet, dass ein den ebenen Berech 13 durchstossender Gegenstand 16, z.B. ein Flugkörper, während seiner Bewegung senkrecht durch die Ebene 13 mindestens einmal von Jedem der Abtastlichitrahlen 14, 15 erfasst wird.According to Fig. 1 are below a substantially square measuring field 13 at a distance B two light beam scanning devices 11 12 arranged, which together with schematically illustrated light receiving devices 17, 18 in one common housing are housed. Each of the scanning devices 11 12 transmits a laser beam 14 or 15, which the angular areas 20 and 21 continuously with scans at such a speed that one of the planar calc 13 penetrates Item 16, e.g., a missile, during its movement perpendicularly through the Level 13 is detected at least once by each of the scanning light beams 14, 15.
Aus dem elektrischen Signal, das die Lichtempfangsvorrichtungen 17, 18 abgeben, wenn die Abtaststrahlen 14 bzw. 15 den Gegenstand 16 treffen, können durch Vergleich mit der Abtastbewegung die Polarkoordinatenwinkel f1 und 02 bestimmt werden. Falls die Angabe des Ortes des Gegenstandes 16 innerhalb der Ebene 13.From the electrical signal that the light receiving devices 17, 18 output when the scanning beams 14 or 15 hit the object 16, can the polar coordinate angles f1 and 02 are determined by comparison with the scanning movement will. If the indication of the location of the item 16 within level 13.
in karesischen Koordinaten erwünscht ist, kann aus den Winkeln f1, f2 und dem Abstand B die Abszisse x bzw. die Ordinate y des Ortes des Gegenstandes 16 wie folgt errechnet werden: tar, (~1) tan tan + tan y . x . tan f1 (2) Die Fig. 2 und 3 zeigen in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ansichten das Innere einer der Abtastvorrichtungen 11, 12 und der Lichtempfangsvorrichtungen 17, 18. Der von einem Laser 22 ausgehende Lichtstrahl fällt durch einen Strahlenteiler 24 hindurch etwas schräg auf ein Spiegelrad 23, welches den Strahl in die Ebene des Messbereiches 13 reflektiert und bei Drehung um die Achse 23a den reflektierten Laserstrahl periodisch durch den Messbereich 13 führt. Ein Teil des vom Laser 22 ausgehenden schar}ebündelten Lichtstrahles wird an dem Strahlenteiler, vorzugsweise einer Glasplatte 24 reflektiert und über einen Umlenkspiegel 25 ebenfalls auf das Spiegelrad 23 gelenkt, allerdings unter einem etwas grösseren Winkel als der durch den Strahlenteiler 24 hindurchgehende Teil des Laserstrahles.is desired in Karesian coordinates, from the angles f1, f2 and the distance B the abscissa x and the ordinate y of the location of the object 16 can be calculated as follows: tar, (~ 1) tan tan + tan y. x. tan f1 (2) Fig. 2 and 3 show the interior of one in two perpendicular views of the scanning devices 11, 12 and the light receiving devices 17, 18. The from Light beam emanating from a laser 22 passes through a beam splitter 24 somewhat obliquely to a mirror wheel 23, which the beam in the plane of the measurement area 13 reflects and, upon rotation about axis 23a, periodically reflects the reflected laser beam leads through the measuring range 13. Part of the focus emanating from laser 22 The light beam is reflected on the beam splitter, preferably a glass plate 24 and also steered to the mirror wheel 23 via a deflection mirror 25, however at a slightly larger angle than that passing through the beam splitter 24 Part of the laser beam.
Auf diese Weise wird der vom Umlenkspiegel 25 kommende Teilstrahl unter einem grosseren Winkel reflektiert. Dort ist ein Taktmassstab 26 angeordnet, welcher gemäss Fig. 3 aus abwechselnd transparenten und nicht-lichtiurchlässigen Strichen besteht. Unmittelbar hinter dem paktmassstab 26 ist parallel dazu und in gleicher IIöhe ein Lichtleitstab 27 angebracht, an dessen Stirnseite sich eine Photodiode 28 befindet.In this way, the partial beam coming from the deflecting mirror 25 becomes reflected at a wider angle. A ruler 26 is arranged there, which, according to FIG. 3, consists of alternately transparent and non-translucent Strokes. Immediately behind the ruler 26 is parallel to it and in The same height a light guide rod 27 is attached, on the end of which there is a photodiode 28 is located.
Die Diode 28 erhält also ein elektrisches Rechtecksignal, wobei die Impulse es gestatten, den momentanen Winkel der Abtastung jederzeit festzustellen.The diode 28 thus receives an electrical square-wave signal, wherein the Pulses make it possible to determine the current scanning angle at any time.
Unmittelbar neben der Abtastvorrichtung 11, 12 ist die Lichtempfangsvorrichtung 17, 18 angeordnet, welche aus einer sich parallel zur Abtastrichtung erstreckenden Zylinderlinse 29 einen Linienfilter 31 und einem dahinter angeordneten Sekundärelektronenvervielfacher 30 besteht. Die Zylinderlinse 29 nimmt das vom Gegenstand in einen bestimmten Raumwinkel zurückgeworfene Licht auf und lenkt es durch das Linien liter in den Gekundärelektronenvervielfacher 30.Immediately next to the scanning device 11, 12 is the light receiving device 17, 18 arranged, which consists of a parallel to the scanning direction extending Cylinder lens 29 has a line filter 31 and a secondary electron multiplier arranged behind it 30 exists. The cylinder lens 29 takes this from the object in a certain solid angle reflected light and directs it through the lines liter into the secondary electron multiplier 30th
Die Ausgänge der Diode 28 und dos Bekundärelektronenve rvielfachers 30 werden nun in einer nicht dargestellten Auswerteschaltung eo miteinander verichen, dass beim Auftreten von Reflexionsinpulsen am Sekundärelektronenverviel facher 30 durch einen Vergleich mit den Impulsen von der Diode 28 der momentane Abtastwinkel f1 bzw. f2 ermittelt werden kann.The outputs of the diode 28 and dos Bekundärelektronenve rvielfachers 30 are now compared with one another in an evaluation circuit eo, not shown, that when reflection pulses occur at the secondary electron multiplier 30 by comparing it with the pulses from diode 28, the instantaneous scanning angle f1 or f2 can be determined.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung, in der gleiche Bezugssahlen die gleichen Teile wie in Fig. 1 bezeichnen . Zusätzlich zu der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Messbereich 13 auf drei Seiten von einer reflektierenden Fläche 19 umgeben, weile erfindungagemäss alles auftreffende Licht in sich selbst zurückreflektiert. Hierzu kann z.B. Scotchlite verwendet werden.Fig. 4 shows another embodiment of the arrangement, in the same Reference numerals denote the same parts as in FIG. In addition to the embodiment According to Fig. 1, the measuring area 13 is on three sides of a reflective surface 19 while, according to the invention, all incident light reflects back into itself. For this purpose, e.g. Scotchlite can be used.
Bei dieser Ausfiihrungsform erhalten die Lichtempfangsvorrichtungen 17, 18 beim Nichtvorliegen eines zu messenden Gegenstandes 16 stets ein Signal, welches nur dann unterbrochen wird, wenn der zugeordnete Abtastlichstrahl auf ein nicht oder weniger lichtreflektierendes Objekt auffällt.In this embodiment, the light receiving devices are provided 17, 18 always a signal when an object 16 to be measured is not present, which is only interrupted when the assigned scanning light beam is on object that does not reflect or reflects less light is noticeable.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 arbeitet also mit Dunkelimpulsen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird ausserdem vorzugsweise eine mit Autokollimation arbeitende Empfangsanordnung verwendet.The embodiment according to FIG. 4 therefore works with dark pulses. In the embodiment according to FIG. 4, one with autocollimation is also preferred working receiving arrangement used.
Die Erfindung schafft also eine Anordnung mit zwei Lichtstrahlabtastungsvorrichtungen, die fächerförmig ein gemeinsames Messfeld 13 überstreichen. Wenn die Laserstrahlen auf einen Flugkörper 16 auftreffen, wird von diesem gemäss Fig. 1 Licht remitiert oder gemäss Fig. 4 absorbiert. Entsprechend registriert der Sekundärelektronenvervielfacher 30 einen Hell- oder Dunkelimpuls. Die Winkelmessung erfolgt mittels des Taktmasstabes 26.The invention thus provides an arrangement with two light beam scanning devices, which sweep over a common measuring field 13 in a fan shape. When the laser beams impinge on a missile 16, light is remitted by this according to FIG. 1 or absorbed according to FIG. 4. The secondary electron multiplier registers accordingly 30 a light or dark pulse. The angle measurement is carried out using the clock scale 26th
Die reflertierende Fläche 19 gemäss Fig. 4 besteht vorzugsweise nur aus einer um die Messebene herumgeführten, mit Scotchlite versehenen Leiste.The reflecting surface 19 according to FIG. 4 preferably only exists from a strip provided with Scotchlite, which is led around the measuring plane.
Der Gegenstand 16 ist in Fig. 1 als senkrecht zur Zeichenebene fliegend zu denken. Die Terltdungslinie der Abtastvorrichtungen 11, 12 liegt parallel zur Unterseite des Messbereiches 13.The object 16 is in Fig. 1 as flying perpendicular to the plane of the drawing to think. The Terltdungslinie the scanning devices 11, 12 is parallel to Underside of the measuring area 13.
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Claims (17)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19722208559 DE2208559A1 (en) | 1972-02-23 | 1972-02-23 | ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE LOCATION OF A FLYING OBJECT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2208559A1 true DE2208559A1 (en) | 1973-08-30 |
Family
ID=5836852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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