Continental Automotive利用SIMULIA的CST Studio套件实现自动驾驶汽车测试的智能方法
大陆集团是汽车和雷达技术领域的领先企业，处于解决这些挑战的最前沿。通过利用 SIMULIA 的 CST Studio 套件，大陆集团开发了一个强大的仿真框架来优化雷达集成，同时降低成本并增强安全性和可靠性。
随着自动驾驶交通的不断进步，先进传感器技术，特别是雷达的作用变得至关重要。雷达系统对于自动驾驶汽车的环境感知至关重要：它们检测目标、范围、速度和物体角度，这对于自动制动、避免碰撞和车道辅助至关重要。雷达系统可以准确测量速度和速度，同时检测远距离的物体，即使在不可预测的环境条件下也是如此。
有关雷达能力的更多细节值得注意。
直接速度和速度测量 – 当雷达波从移动物体反射时，多普勒雷达使用多普勒效应来确定物体的速度和相对运动方向。这适用于车辆、行人和骑自行车的人。雷达提供即时速度数据，包括方向（朝向或远离车辆）;这种实时速度检测对于自适应巡航控制、防撞和其他功能至关重要。
对环境因素的鲁棒性 – 雷达系统可以在雨、雪和雾等不利条件下可靠运行。与相机不同，相机在弱光或光探测测距 （LiDAR） 下功能不佳，可能会受到强降水的干扰，雷达在射频频谱中工作，因此受能见度限制的影响较小。这种弹性确保了自动驾驶汽车的一致环境监测，即使在不可预测的天气下也是如此。
高距离检测 – 雷达系统可以使自动驾驶汽车识别数百米外的物体。这种扩展的范围对于高速公路驾驶、早期危险识别以及为车辆提供充足的时间对远处障碍物做出反应至关重要。通过启用紧急制动、车道保持辅助和交叉路口监控等功能，雷达提高了安全性并提高了车辆在复杂驾驶环境中行驶的能力。
雷达系统通常隐藏在自动驾驶汽车的保险杠盖或格栅后面，以获得中央、无障碍的道路视野和最佳的障碍物检测，同时实现更干净、集成的外观。这种放置优化了来自附近表面的反射信号的传输和接收，从而提高了准确性和性能。虽然一般放置是典型的，但由于来自各种来源的潜在电磁干扰，将雷达系统集成到车辆中会带来许多设计挑战。
大陆集团是汽车和雷达技术领域的领先企业，处于解决这些挑战的最前沿。通过利用SIMULIA 的 CST Studio 套件，大陆集团开发了一个强大的仿真框架来优化雷达集成，同时降低成本并增强安全性和可靠性。
雷达车辆集成的障碍
大陆集团的自动驾驶部门利用其在高级驾驶辅助系统 （ADAS） 方面的专业知识，将雷达传感器无缝集成到车辆架构中。尽管雷达技术很强大，但必须解决相当大的障碍。“未安装雷达的性能具有理想的特性”，雷达车辆集成仿真工程师 Guntaas K 解释道，“但是当它集成到 [车辆中] 时，有很多因素会影响其性能，例如传感器的位置、保险杠的形状、保险杠的厚度和材料。功能良好的雷达传感器可能会因设计不当的车辆部件而失效，干扰可能会导致信号衰减、重影目标和错误目标检测等问题。
信号衰减是指信号在介质中传播时信号强度减弱或损失，从而降低检测范围和准确性。幽灵目标是由于信号反射、多径效应或滤波不当而出现在雷达或传感器系统中的虚假或重复物体，这可能导致物体检测错误。错误目标检测是由于干扰、噪声或系统错误而导致物体的错误识别或错误分类，导致传感应用中的误报或漏报。
雷达系统依赖天线，天线通常发射和接收无线电波和微波，因此天线设计成为关键因素。当天线设计发挥最佳功能时，重点就会转移到将传感器集成到车辆中。“这个过程带来了额外的挑战，因为来自传感器的电磁 （EM） 信号与周围的车辆部件（如保险杠、底盘和碰撞梁）相互作用，”雷达车辆集成仿真工程师 Mahima P 指出。这些交互可能会导致性能错误，例如到达方向错误，即目标以与其实际位置不同的角度出现，或幽灵目标。Mahima 继续说道：“为了缓解这些问题，我们使用 SIMULIA 的 CST Studio Suite 技术来确定最佳传感器位置。
通过测量进行验证
大陆集团通过在电波暗室中验证结果来确保其模拟与实际性能紧密结合，消声室内衬有吸收声音或电磁波的材料，以消除反射并模拟完全开放的自由场环境。通过进行对照实验，大陆集团微调其模拟框架，确保预测与车辆内的实际雷达行为相匹配。“与其他方法相比，仿真表现良好，”Mahima 解释道。
在雷达车辆集成中采用 CST Studio Suite 进行电磁仿真，显着提高了效率。仅测量一项就需要大量时间。Mahima 继续说道，“模拟只需要一天的时间，而改变物理设置和重做测量需要数周时间。此外，仿真还有助于显着降低成本：“我们没有确切的数字，但仿真已将成本降低了大约 30% 到 40%，”Guntaas 指出，并强调了虚拟测试相对于物理原型设计的经济效益。
在制造前模拟各种配置的能力使大陆集团能够在开发过程的早期检测到潜在的设计缺陷，并减少下游出现代价高昂的错误的可能性。“当雷达放置在保险杠后面时，许多因素都会影响其性能，例如传感器定位、倾斜以及附近导致反射的金属部件，”Guntaas 解释道。“通过模拟，我们可以有效地分析这些变量。”
例如，如果客户想要将传感器位置调整 1 毫米或 2 毫米、改变保险杠的厚度或更换材料，大陆工程师可以评估影响，而无需支付高昂的物理测试成本。Guntaas 继续说道，“这使我们能够快速推荐最佳传感器位置、保险杠厚度和材料，以确保原始设备制造商获得最佳雷达性能。
使用正确工具的重要性
大陆集团特别欣赏并依赖 CST Studio Suite 的准确性和速度。“我们发现 SIMULIA 的工具与实际测量结果密切相关，使其成为可靠且值得信赖的解决方案，”Mahima 说道。该软件的各种求解器，例如用于高精度模拟的 T 求解器和用于大规模模型的 A 求解器，提供了选项。“求解器的这种灵活性使其脱颖而出，”她补充道。
除了准确性之外，CST Studio Suite 还用户友好，并得到强大的技术支持的支持。“我们从 CST 团队那里得到了非常好的技术支持，”Mahima 说。“他们以高优先级解决我们的疑问，甚至在需要时将我们与他们的研发团队联系起来。”这种合作确保大陆集团的工程师能够突破雷达集成的界限，同时对其结果保持高度信心。
未来方向
随着自动驾驶技术的进步，雷达集成将变得越来越重要。未来，卫星雷达提供 360 度覆盖可以减少对车载传感器的依赖。“卫星雷达将实现各个方向（正面、背面和侧面）的全面探测，标志着雷达技术的重大飞跃，”Guntaas 兴奋地说道。虽然距离全自动驾驶汽车还有几年的时间，但仿真驱动的设计正在帮助快速推进其发展。
大陆集团的雷达车辆集成方法展示了仿真如何推动自动驾驶的创新。通过利用 SIMULIA 的 CST Studio Suite 软件，该公司优化了雷达布局，降低了成本，并最终提高了自动驾驶汽车的安全性。这些模拟的成功凸显了虚拟测试在汽车工程中日益重要的作用，为更安全、更高效的自动驾驶交通铺平了道路。
