探秘電磁奧義 | CST電磁場(chǎng)仿真在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
探秘電磁奧義 | CST電磁場(chǎng)仿真在智能汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
為什么智能汽車更需要需要電磁仿真
智能汽車中的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)利用攝像頭、激光雷達(dá)等各種技術(shù)來(lái)確保安全舒適的駕駛體驗(yàn)，各類傳感器更是未來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的基石。在這些技術(shù)中，雷達(dá)在探測(cè)和跟蹤物體方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
當(dāng)集成到車輛中時(shí)，雷達(dá)的性能會(huì)受到車身及其附近其他部件的影響，包括保險(xiǎn)杠、底盤和電纜等。保險(xiǎn)杠的材料、形狀和厚度以及周圍的散射部件傳感器對(duì)雷達(dá)的性能影響很大。在這種需求下，CST電磁和多物理場(chǎng)仿真是不可或缺的。在虛擬環(huán)境中驗(yàn)證汽車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)。研究各類傳感器集成到車輛中時(shí)的性能影響，在實(shí)際原型準(zhǔn)備好之前模擬現(xiàn)實(shí)條件進(jìn)行仿真分析，有助于在產(chǎn)品開發(fā)階段盡早納入設(shè)計(jì)變更并節(jié)省成本。在下圖我們可以簡(jiǎn)單對(duì)比仿真是如何為企業(yè)節(jié)約時(shí)間和成本的：
CST工作室套裝助力研發(fā)
對(duì)于智能汽車的天線和傳感器組件優(yōu)化，達(dá)索CST（電磁和多物理場(chǎng)仿真軟件）工作室套裝，能夠?qū)μ炀€元件的輻射特性進(jìn)行仿真，減少實(shí)驗(yàn)室中的測(cè)試，可以輕松實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)方面的仿真：
1、在多層射頻板上設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)域 – FIT 技術(shù)是一種功能強(qiáng)大且多功能的求解器，可以在單次運(yùn)行中進(jìn)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(yàn)證汽車保險(xiǎn)杠對(duì)雷達(dá)的影響
因?yàn)槔走_(dá)和其他傳感器常被安裝在汽車的保險(xiǎn)杠中，傳感器和保險(xiǎn)杠之間存在的干擾也是重點(diǎn)仿真對(duì)象。保險(xiǎn)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(huì)對(duì)汽車?yán)走_(dá)傳感器的雷達(dá)波造成反射、折射和散射，從而導(dǎo)致雷達(dá)傳感器性能下降，為開發(fā)帶來(lái)挑戰(zhàn)。
因此如何有效減輕保險(xiǎn)杠對(duì)雷達(dá)性能的影響也是CST仿真的一項(xiàng)重要任務(wù)，我們通過(guò)CST仿真改進(jìn)保險(xiǎn)杠形狀、材料和安裝角度并進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如下圖所示：
CST仿真驗(yàn)證汽車底盤對(duì)雷達(dá)的影響
由于汽車懸掛和底盤在行駛過(guò)程中一直是處于動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，雷達(dá)波在傳感器、底盤和保險(xiǎn)杠之間發(fā)生的多次反射會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)估計(jì)不準(zhǔn)確，進(jìn)而發(fā)生誤報(bào)
通過(guò)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。
CST混合求解方式的優(yōu)勢(shì)
由于CST仿真繼承了車輛的保險(xiǎn)杠和底盤，如果采用傳統(tǒng)的完整物理解算器進(jìn)行仿真，雖然精度確實(shí)很高，但是網(wǎng)格單元達(dá)到約 30 億個(gè)，對(duì)計(jì)算機(jī)的要求很高，完成仿真可能需要半個(gè)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(guò)合并各種求解器的優(yōu)勢(shì)，在時(shí)間限制內(nèi)實(shí)現(xiàn)精度和計(jì)算資源之間的平衡，對(duì)于復(fù)雜計(jì)算，采用混合時(shí)域求解器和 A 求解器的方法進(jìn)行解算：
對(duì)于需要精確計(jì)算的部分，例如物理諧振效應(yīng)，可以采取混合時(shí)域求解器。對(duì)于優(yōu)先考慮速度而不是精度的部分，比如底盤中無(wú)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(diǎn)，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(jì)算資源和時(shí)間：
CST仿真的高精確性
我們收集了各種模擬方法與測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性比較如下所示，從數(shù)字波束形成（DBF）、到達(dá)方向（DOA）三方面進(jìn)行仿真與實(shí)際測(cè)試的對(duì)比?？梢钥吹椒抡娼Y(jié)果相當(dāng)精確可靠。
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公司介紹
華睿信息技術(shù)有限公司成立于2004年，總部位于杭州，在無(wú)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(jìn)企業(yè)業(yè)務(wù)流程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)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(tái)，覆蓋從產(chǎn)品企劃、需求管理、營(yíng)銷、研發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝、制造、供應(yīng)鏈、售后現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)管理等內(nèi)容，通過(guò)項(xiàng)目咨詢、實(shí)施與運(yùn)維服務(wù)幫助企業(yè)提升整體運(yùn)營(yíng)效率及管理水平。
華睿自2005年成為法國(guó)達(dá)索析統(tǒng)CRE渠道大中國(guó)區(qū)的一級(jí)增值軟件經(jīng)銷商，目前是達(dá)索析統(tǒng)CRE渠道大中國(guó)區(qū)業(yè)績(jī)最出色的商業(yè)合作伙伴之一；2015年再次攜手天河智造進(jìn)入智能生產(chǎn)領(lǐng)域，幫助中國(guó)的制造企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，并開始部署企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)售后服務(wù)管理等產(chǎn)品，從而形成完整的制造業(yè)3D數(shù)字化解決方案。
十多年來(lái)，華睿一直希望把國(guó)際高水準(zhǔn)的軟件及先進(jìn)的管理理念帶給客戶，已為千百家企業(yè)提供了專業(yè)的實(shí)施與周到的服務(wù)，用戶遍布工業(yè)設(shè)備、高科技、新能源與材料、生命科學(xué)、家居與生活方式、汽車與交通運(yùn)輸、教育等行業(yè)，并與本地知名企業(yè)，如：汽輪機(jī)股份、三花集團(tuán)、娃哈哈集團(tuán)、前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)、星德科包裝、圣萬(wàn)提熱流道、英格斯模具、圣奧家具集團(tuán)、啟明醫(yī)療等眾多企業(yè)結(jié)成長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。
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