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探秘電磁奧義 | CST電磁場仿真在智能汽車設(shè)計中的應(yīng)用

2024-05-15 來源:杭州華睿 作者:杭州華睿 閱讀:1033


探秘電磁奧義 | CST電磁場仿真在智能汽車設(shè)計中的應(yīng)用



為什么智能汽車更需要需要電磁仿真


能汽車中的高級駕駛輔助系統(tǒng)利用攝像頭、激光雷達等各種技術(shù)來確保安全舒適的駕駛體驗,各類傳感器更是未來實現(xiàn)自動駕駛的基石。在這些技術(shù)中,雷達在探測和跟蹤物體方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。


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當集成到車輛中時,雷達的性能會受到車身及其附近其他部件的影響,包括保險杠、底盤和電纜等。保險杠的材料、形狀和厚度以及周圍的散射部件傳感器對雷達的性能影響很大。在這種需求下,CST電磁和多物理場仿真是不可或缺的。在虛擬環(huán)境中驗證汽車雷達設(shè)計。研究各類傳感器集成到車輛中時的性能影響,在實際原型準備好之前模擬現(xiàn)實條件進行仿真分析,有助于在產(chǎn)品開發(fā)階段盡早納入設(shè)計變更并節(jié)省成本。在下圖我們可以簡單對比仿真是如何為企業(yè)節(jié)約時間和成本的:


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CST工作室套裝助力研發(fā)

    對于智能汽車的天線和傳感器組件優(yōu)化,達索CST(電磁和多物理場仿真軟件)工作室套裝,能夠?qū)μ炀€元件的輻射特性進行仿真,減少實驗室中的測試,可以輕松實現(xiàn)以下兩個方面的仿真:


1、在多層射頻板上設(shè)計饋電結(jié)構(gòu)和輻射元件的布局。

2、建立匹配的天線罩,同時瀏覽復(fù)雜的綜合傳感器模型,其中包括射頻板、天線罩、封裝、數(shù)據(jù)連接器、外殼和其他組件。


    CST 中的時域 – FIT 技術(shù)是一種功能強大且多功能的求解器,可以在單次運行中進行高精度模擬,因此可以非常有效地解決傳感器開發(fā)中的上述挑戰(zhàn)。



CST仿真驗證汽車保險杠對雷達的影響

因為雷達和其他傳感器常被安裝在汽車的保險杠中,傳感器和保險杠之間存在的干擾也是重點仿真對象。保險杠具有復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu),以塑料、金屬構(gòu)成的基礎(chǔ)層上噴涂有底漆。這些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生會對汽車雷達傳感器的雷達波造成反射、折射和散射,從而導致雷達傳感器性能下降,為開發(fā)帶來挑戰(zhàn)。

因此如何有效減輕保險杠對雷達性能的影響也是CST仿真的一項重要任務(wù),我們通過CST仿真改進保險杠形狀、材料和安裝角度并進行驗證,結(jié)果如下圖所示:


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CST仿真驗證汽車底盤對雷達的影響

由于汽車懸掛和底盤在行駛過程中一直是處于動態(tài)變化的過程,雷達波在傳感器、底盤和保險杠之間發(fā)生的多次反射會導致目標估計不準確,進而發(fā)生誤報


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通過CST電磁仿真我們可以看到,在更陡的角度下,傳感器發(fā)射的電磁波與底盤之間的相互作用變得更加明顯。


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CST混合求解方式的優(yōu)勢

由于CST仿真繼承了車輛的保險杠和底盤,如果采用傳統(tǒng)的完整物理解算器進行仿真,雖然精度確實很高,但是網(wǎng)格單元達到約 30 億個,對計算機的要求很高,完成仿真可能需要半個月左右,降低了整體的開發(fā)效率。

在我們的CST工作室套裝中,混合功能通過合并各種求解器的優(yōu)勢,在時間限制內(nèi)實現(xiàn)精度和計算資源之間的平衡,對于復(fù)雜計算,采用混合時域求解器和 A 求解器的方法進行解算:


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    對于需要精確計算的部分,例如物理諧振效應(yīng),可以采取混合時域求解器。對于優(yōu)先考慮速度而不是精度的部分,比如底盤中無需那么精確求解的部分,我們可以采取A 求解器,這種混合方法有效地結(jié)合了兩種方法的優(yōu)點,提供了兩全其美的效果。如下圖所示,這種方法顯著減少了仿真所需的計算資源和時間:


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CST仿真的高精確性

    我們收集了各種模擬方法與測量結(jié)果的準確性比較如下所示,從數(shù)字波束形成(DBF)、到達方向(DOA)三方面進行仿真與實際測試的對比??梢钥吹椒抡娼Y(jié)果相當精確可靠。


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公司介紹

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華睿信息技術(shù)有限公司成立于2004年,總部位于杭州,在無錫、合肥、溫州、嘉興、寧波等地設(shè)有分公司及辦事處。專注于制造企業(yè)3D數(shù)字化、信息化服務(wù)領(lǐng)域,致力于幫助企業(yè)構(gòu)建產(chǎn)品3D數(shù)字化模型,并以此為核心,推進企業(yè)業(yè)務(wù)流程關(guān)鍵節(jié)點的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在企業(yè)業(yè)務(wù)流程中高效流轉(zhuǎn);華睿提供3D數(shù)字化工具及系統(tǒng)管理平臺,覆蓋從產(chǎn)品企劃、需求管理、營銷、研發(fā)、設(shè)計、工藝、制造、供應(yīng)鏈、售后現(xiàn)場服務(wù)管理等內(nèi)容,通過項目咨詢、實施與運維服務(wù)幫助企業(yè)提升整體運營效率及管理水平。

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