Continental 是汽車與雷達技術領域的領導者，正處於解決這些挑戰的最前線。透過運用 SIMULIA 的 CST Studio Suite，Continental 建立了一個堅實的模擬框架，以最佳化雷達整合，同時降低成本並提升安全性與可靠性。
隨著自駕運輸持續發展，先進感測技術——特別是雷達的角色變得極為重要。雷達系統對自駕車環境感知的重要程度不言而喻：它們可偵測目標、距離、速度與物體角度，這些都是自動煞車、避免碰撞與車道輔助的關鍵。雷達系統能夠精確測量速度與相對速度，即便在不可預測的環境條件下，也能偵測遠距離的物體。
以下是關於雷達能力的幾項重要細節：
直接速度與相對速度測量 — 當雷達波反射至移動物體時，都卜勒雷達利用都卜勒效應來判斷物體的速度與相對運動方向。這可應用於車輛、行人與自行車騎士。雷達可提供即時的速度數據，包括方向（朝向或遠離車輛）；這種即時速度偵測對於自適應巡航控制、碰撞避免與其他功能而言極為關鍵。
對環境因素的高度穩健性 — 雷達系統能在惡劣條件下如雨、雪與霧中穩定運作。相較之下，相機在光線不足時效果不佳，而光學雷達（LiDAR）可能受到大雨影響；雷達則運作於射頻頻段，因此較不易受到可見度限制的影響。這種抗干擾能力確保自駕車即使在天候不穩下也能持續監控周遭環境。
遠距離偵測能力 — 雷達系統可使自駕車偵測數百公尺外的物體。這種延伸距離對於高速公路駕駛、早期危險偵測與提供車輛充足反應時間至關重要。藉由實現緊急煞車、車道保持輔助與橫向車流監測等功能，雷達增強了安全性並提升車輛應對複雜駕駛環境的能力。
雷達系統通常隱藏於自駕車的保險桿外殼或水箱罩後方，以取得道路中央無遮蔽的視角與最佳障礙物偵測能力，同時維持簡潔一體化的外觀。此安裝位置有助於增強來自周圍表面的反射訊號傳輸與接收效果，進一步提升準確性與效能。然而，儘管安裝方式類似，將雷達系統整合至車輛仍面臨多項設計挑戰，這些挑戰多來自於來自不同來源的電磁干擾。
雷達整合於車輛中的挑戰
Continental 自動駕駛部門運用其在先進駕駛輔助系統（ADAS）領域的專業，將雷達感測器無縫整合至車輛架構中。儘管雷達技術功能強大，但仍有許多障礙需要克服。「未安裝時的雷達，其效能具備理想特性，」雷達車載整合模擬工程師 Guntaas K. 解釋道，「但當雷達被整合至車輛中時，其效能會受到許多因素影響，例如感測器的位置、保險桿的形狀、厚度與材質。」一個原本功能良好的雷達感測器可能因車輛元件設計不良而失效，產生信號衰減、幽靈目標與錯誤偵測等問題。
信號衰減 是指信號穿越某一介質時其強度減弱，進而降低偵測範圍與準確度。幽靈目標 是由於信號反射、多路徑效應或過濾不當，於雷達或感測系統中產生的虛假或重複物體，可能導致物體偵測錯誤。錯誤偵測 則是指因干擾、雜訊或系統錯誤，錯誤地辨識或分類物體，導致感測應用中出現誤報或漏報。
雷達系統仰賴天線進行射頻與微波訊號的發射與接收，使得天線設計成為關鍵因素。當天線設計達到最佳狀態，接下來的重點就轉為感測器與車輛整合。「這個整合過程會產生額外挑戰，因為感測器的電磁（EM）訊號會與車輛周邊元件如保險桿、車體結構與碰撞樑互相作用，」雷達整合模擬工程師 Mahima P. 指出。這些作用會導致效能誤差，例如來向誤差（direction-of-arrival errors），即目標物看似來自錯誤角度的位置，或產生幽靈目標。Mahima 接著表示：「為了減少這些問題，我們使用 SIMULIA 的 CST Studio Suite 技術來找出最佳感測器位置。」
透過實測進行驗證
Continental 透過在無反射電波暗室中進行實測來驗證模擬結果，使模擬結果與真實世界效能保持一致。無反射室是一個內部鋪設吸音或吸波材料的空間，用於消除反射，模擬完全開放且無干擾的場域。透過進行控制實驗，Continental 微調其模擬框架，確保預測與實際雷達行為一致。Mahima 表示：「與其他方法相比，模擬表現良好。」
將 CST Studio Suite 用於雷達整合的電磁模擬，帶來了顯著的效率提升。僅靠實測需耗費大量時間。Mahima 接著說：「模擬只需一天，而更改實體配置並重新量測則需耗費數週。」此外，模擬亦顯著降低成本，Guntaas 補充：「雖然沒有精確數字，但模擬約可減少 30 到 40% 的成本，」，突顯虛擬測試相對於實體原型的經濟效益。
能在製造前模擬多種配置，使 Continental 能在開發初期即偵測設計缺陷，降低後續錯誤風險。「當雷達安裝於保險桿後方時，其效能會受到多項因素影響，如感測器位置、傾斜角與附近金屬零件造成的反射，」Guntaas 解釋道。「透過模擬，我們能高效率分析這些變數。」
舉例來說，若客戶希望調整感測器位置 1mm 或 2mm、更改保險桿厚度或更換材質，Continental 工程師可在不需高成本實測的情況下評估其影響。Guntaas 補充：「這使我們能迅速為 OEM 廠商提供最佳的感測器位置、保險桿厚度與材質建議，以確保最佳雷達效能。」
使用正確工具的重要性
Continental 對 CST Studio Suite 的準確度與速度尤其重視並仰賴。「我們發現 SIMULIA 的工具與實際測量結果高度一致，使其成為可靠可信賴的解決方案，」Mahima 表示。該軟體提供多種解算器，例如適用於高精度模擬的 T-solver 與可處理大模型的 A-solver，「這些解算器的彈性是其突出之處，」她補充道。
除了準確性外，CST Studio Suite 亦具備良好的易用性，並有強大的技術支援。「我們從 CST 團隊獲得非常優質的技術支援，」Mahima 表示。「他們高度優先處理我們的問題，必要時還會聯繫他們的研發團隊。」這種合作關係確保 Continental 工程師能持續突破雷達整合的技術極限，同時對模擬結果充滿信心。
未來展望
隨著自駕技術進步，雷達整合將變得越來越關鍵。未來若有基於衛星的雷達技術可提供 360 度覆蓋範圍，將能減少對車載感測器的依賴。「衛星雷達能實現前、後與側邊的全面偵測，將是雷達技術的一大躍進，」Guntaas 熱切地說。雖然完全自駕的實現仍需數年，但模擬驅動的設計正在快速推進其發展。
Continental 的雷達整合策略展示了模擬如何推動自駕車創新。透過運用 SIMULIA 的 CST Studio Suite 軟體，公司已成功最佳化雷達佈局、降低成本，並最終提升自駕車的安全性。這些模擬的成功突顯了虛擬測試在汽車工程中日益重要的角色，為更安全且高效的自駕交通鋪路。
原文轉載來自: Katie Corey – Continental Automotive’s Smart Approach to Autonomous Vehicle Testing with SIMULIA’s CST Studio Suite
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