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浅谈汽车雷达仿真在产品设计中的必要性

发布日期:2020-06-15 17:11:53关键字:毫米波雷达仿真竞博

全球最大的工程仿真线上会议 - Ansys仿真全球大会(Simulation World)于6月10日至11日面向全球教育界、工程师、研发和制造专业人员,免费分享来自不同领域的专家学者在该行业工程仿真的洞察力。竞博有幸受邀在ADAS和自动驾驶版块就汽车雷达仿真发表演讲。

 

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车载电子产品在设计开发和设计改善过程中,可以利用工程仿真来获得更精准的设计支持,并帮助提升产品开发效率。Ansys HFSS等软件具有较高的仿真精度,竞博在使用过程中发现仿真结果与测量结果吻合较好。

 

评估温度和振动的影响

 

变形分析有助于评估温度和振动对雷达的影响,提升产品的可靠性。

 

评估雷达罩和汽车保险杠等外罩的影响

 

雷达罩是雷达和天线罩的总称,是雷达的重要组成部分,保护天线免受不利环境的影响。不会引起电磁信号衰减的雷达罩材料需要经过选择,以达到“透明”外罩的效果。通过仿真设计可以使雷达罩对雷达工作的影响最小化。

 

另外,汽车雷达通常安装在车辆前部和四角的保险杠后。为了获得雷达波的高穿透性,保险杠的材质和厚度需要经过评估和选择。保险杠材料厚度通常是一半有效波长的倍数。保险杠的形状和涂装也会影响雷达的性能,特别是棱纹轮廓、锐边、厚度突变和金属漆等。通过仿真模拟可以预测汽车雷达的安装环境,也可以对于汽车保险杠材料的选择提出量化建议。

 

以77GHz角雷达仿真为例了解仿真精度和参数变化分析的重要性

 

在不同的保险杠介电常数下,雷达的功率方向图和角精度的性能表现有差异。

 

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图A:不同保险杠介电常数对雷达表现的影响

 

图A中水平轴表示方位角;左图垂直轴表示雷达的功率方向图,功率方向图越大越好;右图垂直轴表示方位角误差,方位角误差越小越好。以上结果随着保险杠的介电常数变化而变化,保险杠的介电常数取决于保险杠的材料及其形状。显然,形状是一个明显的影响因素。

 

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图B:比较安装在保险杠下的雷达和未覆盖保险杠的雷达的工作表现

 

图B中有保险杠的雷达性能为红线标记,无保险杠的雷达性能为蓝线标记。结果表明,前者的功率模式比后者少4db。因此我们当然需要优化保险杠。不过它们的角度精度几乎相同。

 

满足不同功能的后角雷达有不同的聚焦区域,比如“盲点检测(BSD)”和“变道辅助(LCA)”功能聚焦车辆的侧后方,而“后方碰撞预警(RCW)”和“后方横向交通预警(RCTA)”功能则聚焦车辆的后方及侧后方。所以后角雷达设计波形覆盖范围需要能够在一定的安装角度下同时满足所需不同的功能。

 

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图C:不同安装角度下的雷达性能

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