JP3541889B2 - Target tracking device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標追尾装置に関し、特にレーダにおける目標追尾方式の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーダのアンテナビーム走査(スキャン)毎に、現在のスキャンと前のスキャンで得られた目標情報の相関をとることにより目標を追尾する目標追尾装置として、従来図4に示すような回路構成を備えたレーダ目標追尾装置がある。
【0003】
以下、図4に示す目標追尾装置の動作について説明する。
【0004】
目標検出器101は、スキャン時間内に得られた受信信号の振幅に所定のスレシホールドを設定し、そのスレシホールドを受信信号が越えた場合には、検出結果の目標の振幅値と位置情報を目標位置情報記憶器102へ出力する。
【0005】
目標位置情報記憶器102は、目標データの管理用テーブルを有しており、目標検出器101から入力された目標の振幅値と位置情報を、スキャン毎に一組の目標データとして、検出された順に、このデータテーブルに書き込む。
【0006】
書き込まれたデータは、追尾目標相関処理装置105へ出力されると同時に、当該スキャンの2スキャン前の目標位置情報と1スキャン前の目標位置情報がこのデータテーブルから読み出され目標位置予測処理器103へ出力される。
【0007】
目標位置予測処理器103は、これら入力された2スキャン前と1スキャン前の目標の位置情報より当該スキャンの目標の予測位置を算出し、得られた目標の予測位置を予測ゲート発生器104と追尾目標相関処理装置105へ出力する。
【0008】
予測ゲート発生器104は、入力された目標の予測位置を中心に所定の大きさの予測ゲートを作成し、追尾目標相関処理装置105へ出力する。追尾目標相関処理装置105は、この目標の予測位置と予測ゲート、入力された目標の位置情報とその振幅値を使用し、予測ゲート内に存在し、かつ目標予測位置に最も近く、かつ振幅値が最も高い目標位置情報を追尾目標として表示器106へ出力する。
【0009】
同時に、この追尾目標の位置情報は、目標位置情報記憶器102に出力され、目標位置情報記憶器102は、この追尾目標の位置情報を該当する目標のデータとしてデータテーブルに保存する。以上スキャン毎に上記動作が繰り返される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例による目標追尾装置では、作成された予測ゲート内における目標相関判別として、目標の予測位置との間の相対距離及び振幅を用いているため、同一距離で、同一振幅の目標が複数存在している場合にはそれらの間の識別は不可能であるので、そのいずれかを適当に選択しなければならず、その結果、作成された予測ゲート内の近接した他の追尾目標、もしくはクラッタの消え残り等により発生する偽目標に乗り移るという問題があった。
【0011】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、上記従来技術に対して比較的簡単な構成を付加することにより、予測ゲート内に複数の目標が存在する場合であっても、追尾目標を高精度に識別することを可能とする手段を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受信信号から目標信号のドップラ情報を検出するドップラ情報検出手段と、入力された目標のドップラ情報から目標の実際の移動速度を算出するドップラ速度補正手段と、入力された目標の中から予測位置の速度と近い値を有する目標を追尾目標とするドップラ速度比較手段を備え、追尾目標相関処理による目標判定の結果予測ゲート内に複数の目標が判定された場合には、算出された各目標の実際の移動速度と予測位置における目標の予測速度を比較して、最も近い値を有する目標を追尾目標とする手段を付加したことを特徴とする。
【0013】
具体的には、本発明は、受信信号から目標の位置情報と振幅値を検出する目標検出手段と、目標検出手段の出力と受信信号から目標信号のドップラ情報を検出するドップラ情報検出手段と、目標検出手段とドップラ情報検出手段の出力から、目標信号の位置情報と振幅値及びドップラ情報を一組の目標データとして記憶すると同時に、追尾目標相関処理手段の相関結果により追尾目標として選択された目標の情報を保存する目標位置情報記憶手段と、目標位置情報記憶手段の出力から目標の次スキャンの予測位置を算出する目標位置予測処理手段と、該算出した予測位置を中心に予測ゲートを発生する予測ゲート発生手段と、目標の予測ゲートと予測位置、目標の位置情報と振幅値から追尾目標を選択し、選択した目標が単一の場合、その目標データを追尾目標として目標位置情報記憶手段と表示手段へ出力し、選択した目標数が複数の場合、それらの目標データをドップラ速度補正手段へ出力する追尾目標相関処理手段と、入力された目標のドップラ情報から目標の実際の移動速度を算出するドップラ速度補正手段と、入力された目標の中から予測速度と近い値を有する目標を追尾目標とするドップラ速度比較手段を備えている。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の目標追尾装置の実施形態を示すブロック図である。
【0015】
本発明の目標追尾装置は、受信信号から目標の位置情報と振幅値を検出する目標検出器101と、目標検出器101の出力と受信信号から目標信号のドップラ情報を検出するドップラ情報検出器201と、目標検出器101とドップラ情報検出器201の出力から、目標信号の位置情報と振幅値及びドップラ情報を一組の目標データとして記憶すると同時に、追尾目標相関処理装置105の相関結果及びドップラ速度比較器203の比較結果により追尾目標として選択された目標の情報を保存する目標位置情報記憶器102と、目標位置情報記憶器102の出力から目標の次スキャンの予測位置を算出する目標位置予測処理器103と、算出された予測位置を中心に予測ゲートを発生する予測ゲート発生器104と、目標の予測ゲートと予測位置、目標の位置情報と振幅値から追尾目標を選択し、選択した目標が単一の場合にはその目標データを追尾目標として目標位置情報記憶器102と表示器106へ出力し、選択した目標数が複数の場合にはそれらの目標データをドップラ速度補正器202へ出力する追尾目標相関処理装置105と、入力された目標のドップラ情報から目標の実際の移動速度を算出するドップラ速度補正器202と、入力された目標の中から予測速度と近い値を有する目標を追尾目標とするドップラ速度比較器203とにより構成されている。
【0016】
図2は、本発明で用いられるドップラフィルタの概念図であり、図3は、本発明におけるドップラ情報−実速度算出の概念図である。以下、図1〜図3を参照して本発明の実施形態の動作について詳細を説明する。
【0017】
先ず、1スキャン時間内に得られた受信信号は目標検出器101とドップラ情報検出器に入力される。目標検出器101には所定の振幅スレシホールド値が設定されており、そのスレシホールドを越えた受信信号が検出信号となり、検出結果の目標の振幅値と位置情報は目標位置情報記憶器102へ出力される。目標の位置情報はドップラ情報検出器201にも出力される。
【0018】
ドップラ情報検出器201では、目標検出器101から入力された目標の位置情報により、目標の検出された位置の受信信号を、所定のドップラ周波数の通過帯域幅を有する複数のドップラフィルタバンク毎に分離し、その中で最大の振幅値を検出したドップラフィルタバンクの出力を、その目標のドップラ情報とする。
【0019】
図2に示す例では、最大の振幅値を検出したドップラフィルタのフィルタ番号(f3)をドップラ情報として目標位置情報記憶器102へ出力する。
【0020】
目標位置情報記憶器102は、目標データの管理用データテーブルを有しており、目標検出器101から入力された目標の振幅値と位置情報、およびドップラ情報検出器201から入力されたドップラ情報を、スキャン毎に一組の目標データとして、検出された順にこのデータテーブルに書き込む。
【0021】
書き込まれたデータは、追尾目標相関処理装置105へ出力されると同時に、当該スキャンの2スキャン前と1スキャン前の目標の位置情報がこのデータテーブルから読み出され、目標位置予測処理器103へ出力される。
【0022】
目標位置予測処理器103は、2スキャン前と1スキャン前の目標の位置情報より、当該スキャンの目標の予測位置を算出し、得られた目標の予測位置を予測ゲート発生器104と追尾目標相関処理装置105へ出力する。
【0023】
予測ゲート発生器104は、目標位置予測処理器103から入力された目標の予測位置を中心に所定の大きさの予測ゲートを作成し、追尾目標相関処理装置105へ出力する。
【0024】
追尾目標相関処理装置105は、目標位置予測処理器103から入力された目標の予測位置および予測ゲート発生器104から入力された予測ゲートを用いて、目標位置情報記憶器102から入力された目標データの位置情報と振幅値に対して相関処理を行い、予測ゲート内に存在し、目標予測位置に近く、振幅値が高い目標を前スキャン時の目標と相関がとれた目標であると判定する。
【0025】
このとき、判定された目標の数が1つであれば、その目標が追尾目標となるため、目標位置情報記憶器102と表示器106へ目標情報として出力される。一方、判定された目標の数が複数存在した場合には、抽出された各目標の情報はドップラ速度補正器202へ出力される。
【0026】
ドップラ速度補正器202は、目標位置情報記憶器102から入力された目標データのドップラ情報から、目標位置の実際の移動速度(以下実速度という)を算出する。この入力されたドップラ情報は、レーダ方向分速度により得られた成分であり、その値は目標とレーダの位置関係により異なる為、これを補正し実速度を求める必要がある。
【0027】
そこで、ドップラ速度補正器202は、2スキャン前と1スキャン前の追尾目標の位置情報から、図3に示すように、目標の進行方向を示す直線を求め、目標データの位置とレーダ位置を結ぶ直線のなす角度θA2、θA1を算出し、この角度θA2、θA1により追尾目標のドップラ情報を補正する。
【0028】
即ち、当該スキャンの2スキャン前と1スキャン前における追尾目標の位置を示す点A2、A1では、目標の進行方向に対する目標位置とレーダ位置を結ぶ直線のなす角度はθA2、θA1となるので、この値から点A2、A1における実速度VA2、VA1を以下の式により算出する。
【0029】
VA2=VAR2/cosθA2
VA1=VAR1/cosθA1
ここで、VAR2、VAR1は、レーダ方向分速度であり、点A2、A1での目標のドップラ情報fdA2、fdA1に相当する。
【0030】
そして、目標の予測位置における実速度VA0を、それらの速度の平均値をとることにより、
VA0=(VA1+VA2)/2
と想定して、ドップラ情報比較器203へ出力する。
【0031】
次に、該当する追尾目標は、点A1と点A2を結ぶ直線上に存在するものと仮定し、予測位置における、前述した追尾目標の位置情報から得られる追尾目標の進行方向を示す直線と、予測位置とレーダ位置を結ぶ直線とのなす角度θA0を求める。
【0032】
そして、求められた角度θA0を用いて上記判定された各目標のドップラ情報を、次式により補正することにより、各目標の追尾目標の進行方向に換算した移動速度を求める。
【0033】
VAX=VARX/cosθA0
ここで、VARXは、上記判定された各目標Xのレーダ方向分速度であり、各目標Xのドップラ情報fdAXに相当する。
【0034】
求められた各目標Xの換算速度はドップラ情報比較器203に出力される。ドップラ情報比較器203は、入力された予測位置の実速度VA0と各目標Xの換算速度VAXを比較し、速度差が最も小さい値を有する目標を選択して追尾目標と判定し、目標位置情報記憶器102と表示器106へ出力する。
【0035】
目標位置情報記憶器102は、ドップラ速度比較器205から入力された追尾目標の位置情報を該当する目標のデータとして目標データ管理用テーブルに保存する。以上スキャン毎に上記動作が繰り返される。
【0036】
【発明の効果】
本発明は、受信信号の振幅と位置情報による追尾目標相関処理による目標判定の結果予測ゲート内に複数の目標が判定された場合にのみ、各目標の実際の移動速度と予測位置における目標の予測速度を比較してもっとも近い値を有する目標を追尾目標として選択するので、比較的簡単な構成により、予測ゲート内に複数の目標が存在する場合における追尾目標を高精度に識別することが可能となる。
【0037】
また、本発明は、予測ゲート内の判定目標が単一の場合には、受信信号の振幅と位置情報による追尾目標相関処理だけで目標を選択するので、より効率的に目標追尾を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】ドップラフィルタの概念図である。
【図3】ドップラ情報−実速度算出の概念図である。
【図4】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
101 目標検出器
102 目標位置情報記憶器
103 目標位置予測処理器
104 予測ゲート発生器
105 追尾目標相関処理装置
106 表示器
201 ドップラ情報検出器
202 ドップラ速度補正器
203 ドップラ速度比較器
f1、f2、f3、…fn ドップラフィルタ
A0,A1,・・,An 追尾目標の位置
A2 2スキャン前の追尾目標の位置
A1 1スキャン前の追尾目標の位置
A0 追尾目標の予測位置
VA0 追尾目標の予測速度
VAR1 1スキャン前の追尾目標のレーダ方向分速度
fdA1 1スキャン前の追尾目標のドップラ情報
VA1 1スキャン前の追尾目標の実速度
VAR2 2スキャン前の追尾目標のレーダ方向分速度
fdA2 2スキャン前の追尾目標のドップラ情報
VA2 2スキャン前の追尾目標の実速度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a target tracking device, and more particularly to an improvement of a target tracking method in radar.
[0002]
[Prior art]
As a target tracking device for tracking a target by correlating target information obtained by a current scan and a previous scan for each radar antenna beam scan (scan), a conventional circuit configuration as shown in FIG. 4 is provided. Radar target tracking device.
[0003]
Hereinafter, the operation of the target tracking device shown in FIG. 4 will be described.
[0004]
The
[0005]
The target
[0006]
The written data is output to the tracking target
[0007]
The target
[0008]
The
[0009]
At the same time, the position information of the tracking target is output to the target position
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the target tracking device according to the conventional example described above, since the relative distance and the amplitude from the target predicted position are used as the target correlation discrimination in the created prediction gate, a plurality of targets having the same distance and the same amplitude exist. If so, it is not possible to discriminate between them, and one of them must be selected appropriately, so that another tracking target or clutter in the vicinity of the created prediction gate can be selected. There is a problem that the vehicle moves to a false target generated due to the remaining disappearance or the like.
[0011]
In view of the above problems, it is an object of the present invention to add a relatively simple configuration to the above-described conventional technology, so that even when a plurality of targets exist in a prediction gate, a tracking target can be set with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a means for enabling identification.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides Doppler information detecting means for detecting Doppler information of a target signal from a received signal, Doppler speed correcting means for calculating an actual moving speed of a target from inputted Doppler information of the target, A Doppler speed comparison means for tracking a target having a value close to the speed of the predicted position from the target position, and when a plurality of targets are determined in the prediction gate as a result of the target determination by the tracking target correlation process, the calculated value is calculated. A means for comparing the actual moving speed of each target with the predicted speed of the target at the predicted position, and setting a target having the closest value as a tracking target is added.
[0013]
Specifically, the present invention, target detection means for detecting the target position information and amplitude value from the received signal, Doppler information detection means for detecting the output of the target detection means and Doppler information of the target signal from the received signal, From the outputs of the target detecting means and the Doppler information detecting means, the position information, the amplitude value and the Doppler information of the target signal are stored as a set of target data, and at the same time the target selected as the tracking target by the correlation result of the tracking target correlation processing means. Target position information storage means for storing the information of the target position information, target position prediction processing means for calculating the predicted position of the next scan from the target from the output of the target position information storage means, and generating a prediction gate around the calculated predicted position. A tracking target is selected from the prediction gate generation means, the prediction gate and the prediction position of the target, the position information of the target, and the amplitude value. Tracking target correlation processing means for outputting data to the target position information storage means and the display means as a tracking target and outputting the target data to the Doppler velocity correction means when the number of selected targets is plural; The system includes Doppler speed correction means for calculating an actual moving speed of a target from Doppler information, and Doppler speed comparing means for tracking a target having a value close to the predicted speed from the inputted targets.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the target tracking device of the present invention.
[0015]
A target tracking device according to the present invention includes a
[0016]
FIG. 2 is a conceptual diagram of a Doppler filter used in the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram of Doppler information-actual speed calculation in the present invention. Hereinafter, the operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0017]
First, a received signal obtained within one scan time is input to the
[0018]
The Doppler
[0019]
In the example shown in FIG. 2, the filter number (f3) of the Doppler filter that has detected the maximum amplitude value is output to the target
[0020]
The target position
[0021]
The written data is output to the tracking target
[0022]
The target
[0023]
The
[0024]
The tracking target
[0025]
At this time, if the determined number of targets is one, the target is the tracking target, and is output to the target position
[0026]
The
[0027]
Accordingly, the
[0028]
That is, at points A2 and A1 indicating the position of the tracking target two scans before and one scan before the scan, the angles formed by the straight lines connecting the target position and the radar position with respect to the target traveling direction are θA2 and θA1. The actual speeds VA2, VA1 at the points A2, A1 are calculated from the values according to the following equations.
[0029]
VA2 = VAR2 / cos θA2
VA1 = VAR1 / cos θA1
Here, VAR2 and VAR1 are the speeds in the radar direction, and correspond to the target Doppler information fdA2 and fdA1 at points A2 and A1.
[0030]
Then, by taking the average value of the actual speed VA0 at the target predicted position,
VA0 = (VA1 + VA2) / 2
Is output to the
[0031]
Next, it is assumed that the corresponding tracking target exists on a straight line connecting the points A1 and A2, and a straight line indicating the traveling direction of the tracking target obtained from the above-described tracking target position information at the predicted position; The angle θA0 between the predicted position and the straight line connecting the radar position is obtained.
[0032]
Then, by using the obtained angle θA0, the Doppler information of each of the targets determined as described above is corrected by the following equation, thereby obtaining a moving speed converted to the traveling direction of the tracking target of each target.
[0033]
VAX = VARX / cos θA0
Here, VARX is the determined velocity in the radar direction of each target X, and corresponds to the Doppler information fdAX of each target X.
[0034]
The calculated conversion speed of each target X is output to the
[0035]
The target position
[0036]
【The invention's effect】
The present invention provides a method of predicting a target at an actual moving speed and a predicted position of each target only when a plurality of targets are determined in a prediction gate as a result of the target determination by the tracking target correlation processing based on the amplitude and the position information of the received signal. Since the target having the closest value is selected as the tracking target by comparing the speeds, the tracking target can be identified with high accuracy by a relatively simple configuration when there are a plurality of targets in the prediction gate. Become.
[0037]
Further, according to the present invention, when the determination target in the prediction gate is single, the target is selected only by the tracking target correlation processing based on the amplitude and the position information of the received signal, so that the target tracking can be performed more efficiently. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a Doppler filter.
FIG. 3 is a conceptual diagram of Doppler information-actual speed calculation.
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
101
Claims (3)
前記目標検出手段の出力と前記受信信号から目標信号のドップラ情報を検出するドップラ情報検出手段と、
前記目標検出手段と前記ドップラ情報検出手段の出力から、目標信号の位置情報と振幅値及びドップラ情報を一組の目標データとして記憶するとともに追尾目標相関処理手段の相関結果及びドップラ速度比較手段の比較結果により追尾目標として選択された目標情報を保存する目標位置情報記憶手段と、
前記目標位置情報記憶手段に記憶された前記追尾目標情報に基づいて追尾目標の次スキャンの予測位置を算出し、出力する目標位置予測処理手段と、
算出された前記予測位置を中心に予測ゲートを発生する予測ゲート発生手段と、
前記予測ゲート及び予測位置と前記目標位置情報記憶手段に記憶されている目標の位置情報と振幅値とから追尾目標を選択し、選択した目標が単一の場合、その目標データを追尾目標として前記目標位置情報記憶手段と表示手段へ出力し、選択した目標数が複数の場合、それらの目標データをドップラ速度補正手段へ出力する前記追尾目標相関処理手段と、
前記予測位置における追尾目標の進行方向及び予測速度を算出するとともに、前記追尾目標相関処理手段により選択された前記複数の目標に対するドップラ情報を前記目標位置情報記憶手段から入力して各目標の前記追尾目標の進行方向に換算した移動速度を算出してドップラ速度比較手段へ出力する前記ドップラ速度補正手段と、
前記ドップラ速度補正手段で算出された前記各目標の移動速度と前記追尾目標の予測速度とをそれぞれ比較して速度差が最も小さい値を有する目標を選択し、追尾目標として前記目標位置情報記憶手段と表示手段へ出力する前記ドップラ速度比較手段を備えていることを特徴とする目標追尾装置。Target detection means for detecting target position information and amplitude value from the received signal,
Doppler information detection means for detecting Doppler information of the target signal from the output of the target detection means and the received signal,
From the outputs of the target detecting means and the Doppler information detecting means, the position information, the amplitude value and the Doppler information of the target signal are stored as a set of target data, and the correlation result of the tracking target correlation processing means and the Doppler speed comparing means are compared. Target position information storage means for storing target information selected as a tracking target based on the result;
Target position prediction processing means for calculating a predicted position of the next scan of the tracking target based on the tracking target information stored in the target position information storage means, and outputting the calculated position;
Prediction gate generation means for generating a prediction gate around the calculated prediction position,
A tracking target is selected from the prediction gate and the prediction position, the target position information and the amplitude value stored in the target position information storage means, and when the selected target is single, the target data is set as the tracking target. Output to the target position information storage means and display means, when the number of selected targets is a plurality, the tracking target correlation processing means to output those target data to the Doppler velocity correction means,
The tracking direction and the predicted speed of the tracking target at the predicted position are calculated, and the Doppler information for the plurality of targets selected by the tracking target correlation processing unit is input from the target position information storage unit to perform the tracking of each target. The Doppler speed correction means for calculating the movement speed converted to the target traveling direction and outputting the calculated movement speed to the Doppler speed comparison means,
The moving speed of each of the targets calculated by the Doppler speed correcting means is compared with the predicted speed of the tracking target, and a target having the smallest value of the speed difference is selected, and the target position information storage means is selected as the tracking target. And a Doppler velocity comparison means for outputting the result to a display means.
前記目標検出手段から入力された目標の位置情報により、目標の検出された位置の受信信号を所定のドップラ周波数の通過帯域幅を有する複数のドップラフィルタバンク毎に分離する手段と、
前記フィルタバンクの中で最大の振幅値を検出したドップラフィルタバンクの出力を、その目標のドップラ情報として出力する手段を有していることを特徴とする請求項1記載の目標追尾装置。The Doppler information detection means,
Means for separating the received signal at the position where the target is detected into a plurality of Doppler filter banks having a pass band width of a predetermined Doppler frequency, based on the target position information input from the target detecting means,
2. The target tracking device according to claim 1, further comprising a unit that outputs an output of the Doppler filter bank detecting a maximum amplitude value in the filter bank as target Doppler information.
2スキャン前と1スキャン前の追尾目標の位置情報から、前記追尾目標の進行方向を示す直線を求め、前記追尾目標の前記各スキャン時における位置とレーダ位置を結ぶ直線とのなす角度を算出することにより、前記各スキャン時における前記追尾目標の実速度を算出する手段と、
算出された前記各スキャン時における前記追尾目標の実速度の平均値をとることにより追尾目標の前記予測位置における予測実速度を求める手段と、
前記追尾目標の進行方向を示す直線と、該直線上の予測位置とレーダ位置を結ぶ直線とのなす予測角度を算出し、該算出した予測角度を用いて前記選択された各目標の前記追尾目標の進行方向に換算した移動速度を求める手段を有していることを特徴とする請求項1または2記載の目標追尾装置。The Doppler velocity correction means,
A straight line indicating the traveling direction of the tracking target is obtained from the position information of the tracking target before two scans and one scan before, and the angle between the position of the tracking target at each scan and the straight line connecting the radar position is calculated. Means for calculating the actual speed of the tracking target during each scan,
Means for obtaining a predicted actual speed at the predicted position of the tracking target by taking an average value of the calculated actual speed of the tracking target at each of the scans;
Calculating a predicted angle between a straight line indicating the traveling direction of the tracking target and a straight line connecting the predicted position and the radar position on the straight line, and using the calculated predicted angle, the tracking target of each of the selected targets is calculated. 3. The target tracking device according to claim 1, further comprising means for obtaining a moving speed converted into the traveling direction of the target.
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