Количество автономных транспортных средств неуклонно растет - и не только в автомобильном секторе. Также следует упомянуть мобильные автономные роботы или беспилотники, которые используются не только военными, но и такими компаниями, как Amazon для доставки товаров. Кроме того, разрабатываются сочлененные грузовые автомобили, которые могут быстро и недорого перевозить товары на протяжении тысяч километров в сутки. Автономные транспортные средства, несомненно, принадлежат будущему - но путь ведет через серьезные технологические проблемы.
Симуляция замкнутого цикла: как автомобиль «видит», «думает» и «действует»?
По оценкам, для подтверждения безопасности автономного транспортного средства требуются миллиарды километров практических дорожных испытаний. При нынешних темпах прогресса для завершения дорожных испытаний потребуются столетия. Это где техническое моделирование вступает в игру. Он позволяет тестировать и анализировать автономные транспортные средства в безрисковой, недорогой и эффективной по времени виртуальной среде. На самом высоком уровне эти симуляции должны быть в состоянии записать поведение транспортного средства в окружающей его среде: это можно охарактеризовать как «симуляция замкнутого цикла» - то, как транспортное средство «видит», «думает» и «действует», управляемое искусственным интеллектом.
Картинная галерея
Картинная галерея с 6 картинками
моделирование
Искусственный интеллект в строительстве
Моделирование включает в себя виртуальные города и улицы. Аналогично, датчики, которые действуют как «глаза и уши» транспортного средства, а также управляющее программное обеспечение и алгоритмы, которые принимают критические решения. Динамика движения, основанная на инструкциях программного обеспечения и алгоритмов, также играет важную роль. Это моделирование представляет собой непрерывный процесс замкнутого контура того, что транспортное средство обнаруживает и выполняет во время движения, и как оно маневрирует. Конечно, эти симуляции с замкнутым контуром можно считать надежными, только если они содержат точные представления всех соответствующих компонентов транспортного средства и его окружения. Таким образом, существует пять важных технических функций, которые поддерживают точные виртуальные дорожные испытания: конструкция датчика, оптимизация полупроводников, надежная электроника,критическое для безопасности встроенное программное обеспечение и анализ функциональной безопасности.
Решения для радиолокации и моделирования антенн воспроизводят реальные характеристики
Датчики являются не только одним из наиболее важных, но и одним из наиболее сложных компонентов автономного транспортного средства, поскольку они собирают, обрабатывают и передают большие объемы данных об окружающей среде в режиме реального времени с помощью обработки сигналов. Обычные типы датчиков включают радар, лидар, камеры и ультразвук. Тестирование и анализ производительности датчиков является основной технической проблемой: например, радиолокационные датчики обычно устанавливаются за бампером автомобиля, где их радиационное поведение искажено свойствами материала и геометрической конфигурацией передней части. Поэтому для надежной работы на самых разных моделях автомобилей радиолокационные системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы они без проблем функционировали при широком разнообразии геометрий и свойств материала. Тем не менее, строительство и тестирование каждой отдельной модели не представляется возможным из-за времени и затрат.
Ansys предлагает полный пакет решений для радиолокации и моделирования антенн, предназначенных для воспроизведения реальных характеристик с высокой степенью точности. Используя программное обеспечение Ansys, инженеры-электрики могут точно прогнозировать работу датчика независимо от того, установлена ли система датчика на транспортном средстве, находится в статической среде или исследуется во время быстрого моделирования с обратной связью. Ansys также предлагает решения для других сенсорных технологий, таких как ультразвук, который используется не в последнюю очередь для помощи при парковке.
Моделирование полупроводниковых приборов
Ansys также позволяет моделировать полупроводниковые компоненты, на которых основаны радиолокационные системы и которые поддерживают обработку сигналов. Полупроводники поддерживают большую часть функций автономных транспортных средств, но большая часть необходимой электроники также может вызвать значительные проблемы с производительностью. Потери мощности, электростатические разряды, электромагнитные помехи, а также тепловые и структурные нагрузки могут отрицательно повлиять на надежность и целостность продукта. Например, повышение температуры на 25 ° C обычно приводит к ухудшению ожидаемого срока службы электронных устройств в 3-5 раз.
Решения Ansys, такие как Ansys Red-Hawk 3DIC и Power Artist, могут оптимизировать конструкцию интегральных микросхем. Они помогают инженерам регулировать плотность электроники и находить разумные компромиссы между размером продукта, выделением тепла и общей производительностью продукта. Таким образом, команда разработчиков может выводить транспортные средства на рынок, зная, что полупроводники работают так, как требуется в реальных условиях эксплуатации.
безопасность
Сделайте автономное вождение безопасным, легким и доступным
Надежность электронных компонентов: разработка надежного оборудования
Современное электронное оборудование является одним из наиболее важных компонентов автономных транспортных средств, поскольку оно поддерживает ключевые функции, такие как связь, сбор изображений и данных, управление системой, искусственный интеллект и мобильность. Поэтому оборудование должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать электрические, термические, вибрационные и механические нагрузки. Вместо физического тестирования аппаратных прототипов инженеры могут использовать различные инструменты Ansys, такие как Icepak, SIwave и Mechanical, для анализа IC-пакетов, плат, пакетов и систем в виртуальном пространстве разработки.
Моделирование с использованием инструментов Ansys позволяет продемонстрировать важные аспекты производительности, такие как целостность мощности, энергопотребление, электростатический разряд, электромагнитные помехи и совместимость, тепловые характеристики и структурная прочность. На основании результатов анализа инженеры могут принять корректирующие меры на ранней стадии процесса разработки, прежде чем будут определены окончательные затраты.
Автономное вождение
Первая машина без водителя проехала 50 лет назад
Разработка критически важного встроенного программного обеспечения
Несмотря на то, что компьютерное программное обеспечение и связанные с ним алгоритмы невидимы, они являются основой безопасной и надежной работы всех автономных транспортных средств. Каждая числовая функция, от обработки сигнала до обнаружения объекта, должна функционировать должным образом, чтобы транспортное средство могло собирать данные и принимать разумные решения. Это также означает, что основной программный код должен быть абсолютно безошибочным.
Для устранения человеческих ошибок Ansys предлагает проверенное семейство решений для разработки и проверки программного обеспечения Scade. Благодаря численному моделированию и управлению всеми действиями по генерации кода разработчики программного обеспечения хорошо оснащены решениями Scade для соответствия отраслевым стандартам безопасности и высоким стандартам производительности. Решения Ansys Scade также улучшают надежность программного кода и значительно сокращают время и затраты на разработку по сравнению с методами генерации кода вручную.
Технологические тренды 2018 года
Основные технологические тренды 2018 года в промышленности - часть 1
Функциональная безопасность: автоматический подход
Независимо от того, насколько интенсивно проводится тестирование в процессе разработки, любая электронная система на практике может дать сбой. К сожалению, это также относится к автономным транспортным средствам, где сбои на системном уровне могут иметь катастрофические последствия. Поэтому инженеры должны интегрировать механизмы безопасности высокого уровня, чтобы вся система могла реагировать соответствующим образом в случае отказа компонента. Однако процесс анализа функциональной безопасности чрезвычайно сложен из-за большого количества механических компонентов, обширной электроники и многочисленных аппаратных и программных систем.
Ansys предлагает программное обеспечение «medini analysis» для решения этой проблемы. С помощью этих инструментов анализ функциональной безопасности не только автоматизируется, но и легко интегрируется во всю разработку продукта. Вместо того, чтобы просто гадать, как транспортное средство ведет себя в случае неисправности, инженеры могут оценить возможные режимы отказа, используя основанный на фактах метод, и в ответ разработать системный уровень, который смягчает последствия режима отказа и защищает людей. (Ага)
* Директор по инженерным решениям, Ansys