汽車中的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)利用攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)等各種技術(shù)來(lái)確保安全舒適的駕駛體驗(yàn)。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。然而，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(pán)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。因此，研究傳感器集成到車輛中時(shí)的性能下降提供了一個(gè)寶貴的機(jī)會(huì)。在虛擬環(huán)境中驗(yàn)證雷達(dá)，在實(shí)際原型準(zhǔn)備好之前模擬現(xiàn)實(shí)條件，

將雷達(dá)集成到車輛中的模擬可以分為不同的階段，每個(gè)階段都會(huì)深入研究。初始階段涉及優(yōu)化天線和傳感器組件。CST Studio Suite使我們能夠仔細(xì)檢查天線元件的輻射特性，從而減少在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中構(gòu)建和測(cè)試大量原型的必要性。傳感器開(kāi)發(fā)的各個(gè)方面包括以下內(nèi)容：

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。

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)行中模擬寬帶應(yīng)用，因此可以非常有效地解決傳感器開(kāi)發(fā)中的上述挑戰(zhàn)。

下一階段的重點(diǎn)是傳感器前面的保險(xiǎn)杠的優(yōu)化。保險(xiǎn)杠具有復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)，以塑料為基礎(chǔ)層，然后是底漆和油漆涂層。這些緩沖器的厚度為毫米級(jí)，與雷達(dá)傳感器的工作波長(zhǎng)相當(dāng)，因此在影響傳感器性能方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。保險(xiǎn)杠的存在帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)闊o(wú)線電波會(huì)經(jīng)歷反射、折射和散射，從而導(dǎo)致雷達(dá)傳感器性能下降。有效減輕保險(xiǎn)杠對(duì)雷達(dá)傳感器的影響是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。保險(xiǎn)杠形狀、材料和位置的優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)最佳安裝性能的主要參數(shù)。

在后續(xù)階段，注意力將集中在傳感器周圍的底盤(pán)部件上，旨在與保險(xiǎn)杠一起識(shí)別它們對(duì)雷達(dá)性能的影響。下圖表明，在更陡的角度下，傳感器發(fā)射的電磁波與底盤(pán)之間的相互作用變得更加明顯。

傳感器、底盤(pán)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，從而導(dǎo)致誤報(bào)：

主要挑戰(zhàn)在于建立一個(gè)工具鏈，用于在如此高的頻率下對(duì)巨大的模型（傳感器+底盤(pán)）進(jìn)行仿真，并實(shí)現(xiàn)仿真精度和速度之間的最佳平衡。通過(guò)以下示例對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明：

使用 CST 中的時(shí)域求解器對(duì)傳感器和底盤(pán)模型進(jìn)行離散化。雖然完整物理解算器精度很高，但網(wǎng)格單元達(dá)到約 30 億個(gè)，導(dǎo)致計(jì)算需求過(guò)高。因此，模擬時(shí)間大幅延長(zhǎng)，每個(gè)項(xiàng)目平均需要 14 天左右。CST 的混合功能通過(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，從而促進(jìn)對(duì)此類挑戰(zhàn)的有效分析。對(duì)于當(dāng)前問(wèn)題，最佳方法需要混合時(shí)域求解器和 A 求解器，如下所示：

在這種方法中，考慮到物理固有的諧振效應(yīng)所需的高精度，使用完整物理解算器（時(shí)域）對(duì)傳感器和相鄰組件進(jìn)行分析。步驟 3 涉及提取傳感器和相鄰設(shè)置的近場(chǎng)，然后將其用作步驟 4 中的源。底盤(pán)的其余部分使用 A 求解器求解，優(yōu)先考慮速度而不是精度。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。如下所示，這種方法顯著減少了仿真資源和時(shí)間：

各種模擬方法與測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性比較如下所示。顯然，混合方法與全波方法和測(cè)量緊密結(jié)合，使其非常適合車輛集成應(yīng)用：

車輛集成仿真的未來(lái)策略需要利用3D?EXPERIENCE 平臺(tái)來(lái)無(wú)縫集成建模和仿真流程。統(tǒng)一平臺(tái)集成了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各個(gè)方面，使用戶能夠協(xié)作開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在車輛集成仿真領(lǐng)域，CAD 優(yōu)化在工作流程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前，CATIA用于 CAD 優(yōu)化，獨(dú)立于雷達(dá)射頻仿真進(jìn)行。主要挑戰(zhàn)在于優(yōu)化 CATIA 的 CAD 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為適合 CST Studio 的兼容格式所需的時(shí)間和精力。

諸如3D EXPERIENCE 平臺(tái)之類的統(tǒng)一建模和仿真平臺(tái)可以將 CATIA 中的 CAD 優(yōu)化流程與 CST Studio 中執(zhí)行的雷達(dá)放置工作流程集成在一起，從而大幅減少仿真、建模工作量和時(shí)間，從而進(jìn)一步優(yōu)化雷達(dá)集成仿真流程。