Antenna Magus — программный инструмент для ускоренного проектирования и моделирования антенн. Проверенные модели антенн можно экспортировать в CST Studio Suite® из огромной базы данных, содержащей более 350 моделей.
Программное обеспечение Antenna Magus зарекомендовало себя как крайнее полезное приложение для инженеров-проектировщиков антенн и других специалистов, которым требуются модели антенн для размещения оборудования и/или исследования электромагнитных помех. Инженер получает возможность объективно подойти к выбору компонентов, что позволит создать хороший начальный проект и повысит эффективность антенны.
Конструкция антенны и датчика для ADAS и AV
Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) обеспечивают дополнительный уровень безопасности и удобства во время вождения. Кроме того, они также являются важным шагом на пути к полностью автономным транспортным средствам. Радар, связь между транспортными средствами, подключение 5G, интеллектуальная дорожная инфраструктура и спутниковая навигация — все это помогает системам ADAS быть в курсе их окружения, и все эти системы в значительной степени полагаются на антенны и датчики для работы.
Размещение антенн на транспортных средствах сопряжено с рядом проблем. Кузов автомобиля может сильно влиять на работу антенны, снижая эффективность и изменяя диаграмму направленности. Различные системы могут мешать друг другу и другой чувствительной бортовой электронике. Вода и грязь также могут загрязнять антенны и датчики, снижая их эффективность. Моделирование поддерживает проектирование и интеграцию антенн и сенсорных систем, позволяя инженерам анализировать их работу в реальных сценариях, прежде чем приступить к созданию физического прототипа.
Система ADAS
Для безопасного управления транспортным средством системам ADAS требуется полная осведомленность об их окружении — разметке полосы движения, знаках, дорожных условиях, других транспортных средствах и участниках дорожного движения, а также неожиданных препятствиях. Транспортные средства, оборудованные соответствующим образом, обнаруживают свое окружение с помощью ряда методов, таких как камеры, системы измерения дальности, такие как радар и лидар, геолокация и другие датчики, расположенные вокруг транспортного средства. Надежная 5G и другая высокоскоростная мобильная передача данных также
имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы системы ADAS могли взаимодействовать с интернет-сервисами, интеллектуальной дорожной инфраструктурой, другими транспортными средствами, а также с собственными устройствами пассажиров. Компоненты, входящие в состав этих систем, чувствительны к эффектам размещения, грязи и снегу, а также помехам от других антенн и электроники. Эти факторы необходимо учитывать на уровне всей системы для разработки безопасных и надежных систем ADAS и автономных приводов.
Проблемы ADAS и автономного вождения
Антенны и датчики обязательно очень чувствительны к своему окружению. Чтобы они могли работать безопасно и надежно, нежелательные воздействия должны быть сведены к минимуму. Это особенно сложно при проектировании автомобиля с ограниченным пространством для установки компонентов, который также должен двигаться в непредсказуемых и сильно меняющихся условиях. Металлический корпус автомобиля может блокировать и отражать электромагнитные волны. Характеристики антенны на изогнутом кузове автомобиля также могут сильно отличаться от идеализированных характеристик из таблицы данных, которые обычно предполагают плоскую плоскость заземления. Это может привести к слепым зонам в зоне покрытия
критически важных для безопасности систем, таких как радар, или вызвать ложные показания, влияя на направление луча и боковые лепестки. Таким образом, размещение компонентов имеет решающее значение для создания эффективной системы ADAS.
Электромагнитные помехи (EMI) от других компонентов также могут вызывать проблемы. Например, радио- и радиолокационные антенны, силовая электроника и высоковольтные системы (например, системы электропривода) могут излучать поля или генерировать токи, влияющие на работу датчика. Электромагнитная совместимость (ЭМС) также является проблемой — датчики не должны мешать другим системам поблизости и окружающим транспортным средствам. Точно так же поля, излучаемые антеннами и датчиками, должны оставаться в пределах допустимого уровня радиационной опасности (RADHAZ). Пассажиры и прохожие должны быть в безопасности, когда работают радарные датчики. Удельную скорость поглощения (SAR) для тканей человека необходимо анализировать для различных вариантов использования и при различных вариантах нагрузки, чтобы обеспечить соответствие нормативным требованиям. Наконец, на работу антенны могут повлиять факторы вне автомобиля. Другие транспортные средства, дорожная среда и погода могут отражать или поглощать электромагнитные волны. Лаборатории и испытательные стенды дают возможность измерить, как системы ADAS работают в различных средах, но тестирование всех различных сценариев, которые могут возникнуть, было бы непомерно дорогим и трудоемким.
Преимущества моделирования
Внедрение моделирования в цикл проектирования ADAS может значительно сократить время разработки, затраты и, прежде всего, риски, решая перечисленные выше проблемы. Электромагнитное моделирование рассчитывает электрические и магнитные поля и диаграмму направленности антенны в дальней зоне, а также другие важные ключевые показатели эффективности (KPI), такие как направленность и усиление. Их можно определить с помощью моделирования задолго до создания физического прототипа. Более широкий спектр конфигураций, таких как различные типы антенн и их размещение, можно анализировать параллельно, чтобы оптимизировать производительность. Для этих анализов модели САПР напрямую переносятся в среду моделирования, что позволяет инженерам быстро увидеть, как изменения конструкции влияют на производительность ADAS.
Несколько антенн и датчиков можно моделировать вместе на месте на одной и той же платформе транспортного средства. Это означает, что при моделировании учитываются паразитные эффекты и помехи. Другие компоненты, которые могут создавать помехи, такие как бортовая электроника и системы электропривода, также могут быть включены.
Кроме того, моделирование жидкости можно использовать для расчета воздействия дождя и брызг грязи на датчики. Формы распыления, рассчитанные для разных скоростей и в разных условиях, помогают выявить потенциальные проблемы до начала широкомасштабных тест-драйвов. Использование одних и тех же данных модели для электромагнитного моделирования и гидродинамического моделирования еще больше ускоряет процесс.
Транспортные средства могут быстро преодолевать десятки или сотни виртуальных миль в симуляции, охватывающей гораздо более широкий спектр дорожных сценариев, чем можно было бы когда-либо ожидать при тест-драйве.
Совместная работа и сочетание рабочих процессов для обеспечения безопасности автомобиля и надежной связи
Повышенная сложность ADAS и автономных транспортных средств требует тесного сотрудничества между дизайнерами и инженерными группами для решения проблем и получения выгоды от более быстрых циклов разработки и снижения рисков. Объединение рабочих процессов моделирования и интеграция моделирования с другими продуктами, включая CAD
и PLM, может помочь удовлетворить общие требования и инженерные задачи разработчиков ADAS. Компоненты, разработанные различными группами, могут быть быстро собраны в полную модель автомобиля и подготовлены к моделированию, что гарантирует, что инженеры-симуляторы будут работать с последними версиями геометрии и не отставать от изменений, внесенных в базовые модели.
Конструкция антенны
Конструкция антенны — быстрое предоставление подходящей антенны для данного приложения.
Одним из первых шагов разработки любой системы ADAS является поиск правильного компонента для приложения. Antenna Magus предлагает каталог конструкций антенн с возможностью поиска и автоматически выбирает и предлагает антенны, отвечающие таким характеристикам, как размер, технология, частота и коэффициент усиления. Затем их можно использовать в качестве хорошей отправной точки и вселить уверенность в окончательную оптимизацию антенны.
Размещение антенн и датчиков
Рассчитайте ключевые показатели эффективности для 5G, мобильных данных, радаров, GPS и других антенных систем, чтобы найти оптимальное размещение.
После разработки соответствующей антенны ее необходимо разместить на транспортном средстве и интегрировать в систему в целом. Пакет электромагнитного моделирования CST Studio Suite позволяет инженерам рассчитать ключевые показатели эффективности антенн и датчиков, прикрепленных к транспортному средству. Полноволновое трехмерное электромагнитное моделирование может включать корпус транспортного средства, другую электронику и окружающую среду, чтобы гарантировать, что компонент будет вести себя должным образом при установке на транспортном средстве.
Подавление помех на одной площадке
Подавление помех на одной площадке (RF desense) — выявление потенциальных проблем с помехами между системами.
При таком количестве компонентов, находящихся в непосредственной близости друг от друга, электромагнитные помехи (EMI) и электромагнитная совместимость (EMC) являются ключевыми проблемами. Задача Interference Task в CST Studio Suite автоматически определяет потенциальные проблемы с помехами и создает матрицу помех, показывающую, какие системы могут создавать помехи друг другу. Инженеры могут быстро найти решения по смягчению помех, например, установить дополнительные фильтры или переместить антенны в другое место, чтобы снизить помехи до приемлемого уровня.
Соответствие требованиям по воздействию на человека
Соответствие требованиям по воздействию на человека - обеспечение того, чтобы воздействие электромагнитных полей оставалось в допустимых пределах.
Многие классы устройств подпадают под действие правил, регулирующих уровень радиочастотной (РЧ) мощности людей, находящихся рядом с ними. Реалистичные модели человеческого тела могут быть добавлены в среду моделирования и размещены внутри и вокруг транспортного средства, чтобы можно было рассчитать воздействие без необходимости создания дорогостоящего прототипа испытательной установки. Ключевые показатели эффективности, такие как удельный коэффициент поглощения (SAR), автоматически рассчитываются при моделировании, что позволяет инженерам удерживать излучаемое излучение ниже нормативных пределов.
Системная инженерия на основе моделей
Системная инженерия на основе моделей — определение и интеграция системной архитектуры вплоть до полного уровня транспортного средства.
Перед номинацией каких-либо компонентов важно понять, как должна быть спроектирована система в целом. Методология, которая десятилетиями использовалась в аэрокосмической промышленности и находит все большее применение в автомобильной промышленности, — это системная инженерия на основе моделей. No Magic — это предпочтительный отраслевой инструмент для моделирования систем и их взаимозависимостей, а также для моделирования поведения на системном уровне. Это крайне важно для правильного определения размеров компонентов и прогнозирования их производительности.
Оптимизация загрязнения
Оптимизация загрязнения — моделирование того, как дождь, снег и грязевые брызги могут покрывать антенны и камеры.
Моделирование жидкости с помощью PowerFLOW моделирует поведение дождя, снега и грязевых брызг и рассчитывает, могут ли их брызги покрыть антенны и камеры. Используя результаты моделирования, инженеры могут изменить размещение датчиков или скорректировать конструкцию кузова автомобиля, чтобы снизить риск их перекрытия.
Моделирование сценария вождения автомобиля
Моделирование сценария вождения автомобиля — создание виртуальных сред для виртуального тестового вождения.
С более высокими уровнями автономии количество пройденных миль стало основным показателем, по которому измеряется зрелость системы. Чтобы доказать надежность автономной системы в бесчисленных сценариях вождения и окружающей среды, жизненно важно обучать системы с помощью широкого спектра данных. Проехать миллионы или даже миллиарды миль на прототипах автомобилей в реальной жизни невозможно. Моделирование в виртуальных средах с высокой точностью является ключевым для достижения этих вех «пройденных миль». AVSimulation позволяет легко создавать реалистичные виртуальные среды, а затем определять различные сценарии вождения для анализа в них. Тесная связь с платформой 3D EXPERIENCE обеспечивает прослеживаемость и согласованность на всех этапах процесса разработки.
Электротехника жгутов проводов
Электротехника жгутов проводов — оптимизация кабелей между датчиками и бортовыми компьютерами.
Датчики ADAS и другие компоненты соединяются шинными кабелями, объединенными в сложные жгуты проводов. Помехи между различными кабелями и проводами могут ухудшить работу ADAS и других бортовых систем. CST Studio Suite может импортировать проекты кабельных жгутов и эффективно моделировать эти сложные взаимодействия, быстро выявляя возможные проблемы с перекрестными помехами и целостностью сигнала (SI).
Заключение
Создание безопасных и надежных систем ADAS и автономных систем вождения требует тесного сотрудничества и интеграции высокоточного мультифизического моделирования. Проектирование компонентов и систем без учета этих сложных взаимодействий невозможно при обеспечении максимальной производительности и адекватного времени выхода на рынок. Комбинированный подход к моделированию и имитационному моделированию дает разработчикам и системным интеграторам инструменты, необходимые им для создания «виртуального двойника» как отдельных компонентов ADAS, так и полных систем в качестве неотъемлемой части транспортного средства для тестирования без необходимости физического прототипа. Таким образом, «автомобили» могут проехать миллионы или даже миллиарды виртуальных миль в реалистичных средах с высокой точностью для проверки систем ADAS в огромном разнообразии реалистичных сценариев.
Dassault Systèmes предлагает комплексное решение для проектирования ADAS на платформе 3DEXPERIENCE®, обеспечивающее совместную работу и общение между различными заинтересованными сторонами, объединение всех различных компонентов и других данных в единый источник достоверной информации, а также защиту конфиденциальной информации, гарантируя полная прослеживаемость на протяжении всего процесса разработки. Предприятия, использующие этот подход, могут не только сократить время и стоимость разработки, но и открыть доступ к неиспользованным инновациям и снизить риски на пути к следующему уровню автономного вождения.
#simulia #Antenna magus #cst studio #cst studio suite #cst #3д моделирование #автомобили #техника #наука #система adas