探秘電磁奧義 | CST電磁場仿真在智能汽車設計中的應用
為什么智能汽車行業比以往更需要需要電磁仿真?
智能汽車中的高級駕駛輔助系統利用攝像頭、激光雷達等各種技術來確保安全舒適的駕駛體驗,各類傳感器更是未來實現自動駕駛的基石。在這些技術中,雷達在探測和跟蹤物體方面發揮著至關重要的作用。
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。在虛擬環境中驗證汽車雷達設計。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實條件進行仿真分析,有助于在產品開發階段盡早納入設計變更并節省成本。
在下圖我們可以簡單對比仿真是如何為企業節約時間和成本的:
CST能做到什么?
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。保險杠具有復雜的多層結構,以塑料、金屬構成的基礎層上噴涂有底漆。這些結構產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,為開發帶來挑戰。
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,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,結果如下圖所示:
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變化的過程,雷達波在傳感器、底盤和保險杠之間發生的多次反射會導致目標估計不準確,進而發生誤報。
通過CST電磁仿真我們可以看到,在更陡的角度下,傳感器發射的電磁波與底盤之間的相互作用變得更加明顯。
CST混合求解方式的優勢
由于CST仿真繼承了車輛的保險杠和底盤,如果采用傳統的完整物理解算器進行仿真,雖然精度確實很高,但是網格單元達到約 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,降低了整體的開發效率。
在的CST工作室套裝中,混合功能通過合并各種求解器的優勢,在時間限制內實現精度和計算資源之間的平衡,對于復雜計算,采用混合時域求解器和 A 求解器的方法進行解算:
對于需要精確計算的部分,例如物理諧振效應,可以采取混合時域求解器。對于優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合了兩種方法的優點,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:
CST仿真的高精確性
我們收集了各種模擬方法與測量結果的準確性比較如下所示,從數字波束形成(DBF)、到達方向(DOA)三方面進行仿真與實際測試的對比。可以看到仿真結果相當精確可靠。
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