本发明涉及一种汽车避障系统，特别涉及一种基于射频信号的无人驾驶汽车避障系统。
背景技术：
近年来，经济的快速发展，私家车数量与日俱增，造成道路汽车拥挤，带来了许多的交通事故，对人们的人身和财产造成巨大的损失。造成交通事故的原因有很多，主要因素还是驾驶员自身的原因，具体来讲，是驾驶员对事故的发生不能做出正确的预判而造成的。如果能采取某种措施，对驾驶员的操作起到引导作用，会降低交通事故的发生率。
随着汽车工业的快速发展和人们生活水平的不断提高，汽车已经取代了传统交通工具。由于道路上行驶的车辆越来越多，因此如果不对车辆避障进行有效控制，就可能引发交通安全事故。作为汽车主动安全系统的关键技术之一，车辆避障方法得到了广泛关注。
无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可以称之为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。中国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。2005年，首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功。
无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物，也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。
我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究汽车避障具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于射频信号的无人驾驶汽车避障系统，本发明使得无人驾驶汽车能够对障碍物进行自动规避，并且能够自动调整行驶路线，完成规定的行驶任务。本发明还解决了装置体积大、获取障碍物距离信号误差大的问题。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种基于射频信号的无人驾驶汽车避障系统，其特征在于，包括：射频收发系统，用于向外界发送射频信号，接收射频信号遇到障碍物而散射的回波信号，并将所述回波信号与所述射频信号混频获得差拍信号；模数转换器，用于将所述差拍信号进行模数转换，获得数字信号；FFT变换模块，用于将所述数字信号经过快速傅里叶变换得到频域图，对频谱图进行处理获得峰值点所对应的频率值，根据频率值获取初始障碍物距离信号；求模电路，用于将所述初始障碍物距离信号进行求模，获得信号幅度值；非相参积累器，用于将各信号幅度值进行非相参积累，获得非相参积累数据；CFAR检测电路，用于采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得障碍物距离信号；自主避障模块，用于根据CFAR检测电路发送的障碍物距离信号发出相应避障指令；驾驶控制模块，用于根据自主避障模块的指令来控制无人驾驶汽车进行避障。
作为本发明的进一步优化方案，CFAR检测电路包括加减法器、第一延时单元、第二延时单元、第三延时单元、第一比较器和第二比较器；所述加减法器的加法输入端与所述非相参积累器的输出端连接，所述加减法器输出端分别与所述加减法器的加法输入端、第一延时单元和第一比较器连接，第一延时单元、第一比较器、第二比较器依次连接，第二延时单元的输入端与所述非相参积累器的输出端连接，第二延时单元的输出端分别与所述加减法器的减法输入端和第三延时器连接，第三延时器与第二比较单元连接。
作为本发明的进一步优化方案，求模电路包括第一乘法器、第二乘法器、加法器、平方根器，所述第一乘法器和所述第二乘法器分别与所述加法器连接，所述加法器与所述平方根器连接。
作为本发明的进一步优化方案，射频收发系统包括带有机械扫描的毫米波雷达天线、带有机械扫描的接收天线和混频装置，所述毫米波雷达天线和所述接收天线分别与所述混频装置连接。
作为本发明的进一步优化方案，CFAR检测电路通过通信端口与自主避障模块连接。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明基于射频信号的无人驾驶汽车避障系统，通过射频收发系统获得差拍信号。模数转换器将模数转换后的信号经过快速傅里叶变换得到目标信号的频域图，从频域图中提取初始障碍物距离信号，从而避免了障碍物信号在时域混叠的情况。求模电路对初始障碍物距离信号进行求模，既提高了数据处理速度，又不影响数据处理效果。非相参积累器将各个信号幅度值进行非相参积累，直到完成多个信号周期的积累，从而提高弱信号的信噪比。CFAR检测电路采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得障碍物距离信号。在混有杂波干扰的目标信号中以最大概率检测出障碍物距离信号，提高了障碍物信号的准确率，通过自主避障模块对障碍物距离信号进行分析得到相应避障策略，提高了策略准确性。同时模数转换器、FFT变换模块、求模电路、非相参积累器和CFAR检测电路可以集成处理，克服了系统大规模设计，具有体积小的优势。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，且描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种基于射频信号的无人驾驶汽车避障系统，包括：射频收发系统、模数转换器、FFT变换模块、求模电路、非相参积累器、CFAR检测电路、自主避障模块、驾驶控制模块。
射频收发系统，用于向外界发送射频信号，接收射频信号遇到障碍物而散射的回波信号，并将回波信号与射频信号混频获得差拍信号。本发明一实施例中，射频收发系统包括带有机械扫描的毫米波雷达天线、带有机械扫描的接收天线和混频装置，所述毫米波雷达天线和所述接收天线分别与所述混频装置连接。通过毫米波雷达天线向外界发送射频信号，通过接收天线接收毫米波雷达天线向外界发送射频信号后遇到障碍物后散射的回波信号，通过混频装置将回波信号与射频信号混频得到差拍信号。为了能多方位发送射频信号和多方位接收回波信号，毫米波雷达天线和接收天线可以为带有机械扫描的毫米波雷达天线和带有机械扫描的接收天线。
模数转换器，用于将差拍信号进行模数转换，获得数字信号。
FFT变换模块，用于将所述数字信号经过快速傅里叶变换得到频域图，对频谱图进行处理获得峰值点所对应的频率值，根据频率值获取初始障碍物距离信号。FFT变换模块主要是将数字信号经过快速傅里叶变换(Fast FourierTransform,FFT)得到障碍物信号的频域图，根据频域图可以获取初始障碍物距离信号，从而避免障碍物信号在时域混叠的情况。避障系统测距信息的精度是系统的关键，需选择满足要求的FFT单元技术平台。本发明中，可以采用FFT IP核(intellectual property core)来实现。这种FFT核数据流结构有三种，分别为Streaming、Buefferd Burst、Burst数据流结构。在本发明一个具体实施例中，基于信号处理要求，可以选用的数据流结构为Radix_4,Burst结构。
求模电路，用于将所述初始障碍物距离信号进行求模，获得信号幅度值。本发明一实施例中，求模电路包括第一乘法器、第二乘法器、加法器、平方根器，第一乘法器和第二乘法器分别与加法器连接，加法器与平方根器连接。
非相参积累器，用于将各信号幅度值进行非相参积累，获得非相参积累数据。本实施例中的非相参积累器是为了提高弱信号信噪比，以便实现对高压输电线的有效探测。可以采用一个RAM作为读取中间数据的暂存单元。
CFAR检测电路，用于采用恒虚警检测方法对所述非相参积累数据进行检测，获得障碍物距离信号。CFAR检测电路对回波信号进行恒虚警检测是在混有杂波干扰的目标回波中以最大概率检测出目标信号。本发明一个实施例中，CFAR检测电路可以选用单元平均选大恒虚警检测CFAR(Constant False-Alarm Rate)方法，采用左右16个参考数据单元和2个保护单元的设计。CFAR检测电路包括加减法器、第一延时单元、第二延时单元、第三延时单元、第一比较器和第二比较器；所述加减法器的加法输入端与所述非相参积累器的输出端连接，所述加减法器输出端分别与所述加减法器的加法输入端、第一延时单元和第一比较器连接，第一延时单元、第一比较器、第二比较器依次连接，第二延时单元的输入端与所述非相参积累器的输出端连接，第二延时单元的输出端分别与所述加减法器的减法输入端和第三延时器连接，第三延时器与第二比较单元连接。
自主避障模块，用于根据CFAR检测电路发送的障碍物距离信号发出相应避障指令。比如，自主避障模块可以将获得的障碍物距离信号与预设的距离门限值进行比较对比得出障碍物方位，并通过内置的避障策略发出相应的避障指令给驾驶控制模块，从而通过驾驶控制模块控制无人驾驶汽车。自主避障模块可以为单独的一个分析系统，也可以是设置在驾驶控制模块内的一个模块。
驾驶控制模块，用于根据自主避障模块的指令来控制无人驾驶汽车进行避障。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。