一种电动车车载WIFI天线布置优化建模及仿真计算方法与流程

一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法
技术领域
1.本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法。


背景技术：

2.随着汽车科技的发展，无论是传统燃油车还是电动车，随着智能网联、智能座舱的加持，装备越来越多、也越来越先进、功能越来越丰富，整车车内电磁环境也越来越复杂。对车载wifi功能可靠性提出了更多要求及挑战。车载wifi发射天线是承载wifi信号的接收实体，其性能的好坏，搭载在整车上的通信表现，直接影响整车联网应用体验，好的联网体验能使用户直接感受到车辆的互联通信品质。同时，当wifi通信质量不能满足时，无疑用户会收到最直观的品质不足，从而影响试车体验，甚至影响客户的购车决策。因此wifi天线在整车上的性能表现直接关系到整车性能体验的好坏。同时，由于整车造型设计决定，整车的零件布置空间有限，造型一经固定，其他零件布置将展开基于成本、周期、性能等综合因素的最优布置位置的争夺战。以往得传统设计，对于不可见的电磁场射频类设计仍是基于定性的经验布置及实物测试、参数调优来定位最终位置。但是周期长、反复标定及整改费用高，综合成本非常高，不利于产品正向开发，快速抢占市场。


技术实现要素：

3.针对以上问题，本发明提供了一种电动车wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，规范化出简单有效的定量地进行整车wifi天线建模计算及性能仿真分析的方法，采用后可将wifi天线接收性能的看不见、摸不到的、测不准电磁性能转化为可量化的参数化图形，同时通过软件后处理呈现定量信息，可直观评价比对性能优劣，该方法简单高效直观，只需前期建好有效模型，设置好参数化扫频计算，直接用于布置位置最优化仿真分析，提前识别和判断风险，提升开发质量，大幅缩短开发周期及降低开发成本，解决了现有wifi天线的设计周期长、反复标定、整改费用高、综合成本高的问题。
4.本发明技术方案如下，一种电动车wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，包括以下步骤：
5.s1收集wifi天线3d数据，和整车3d数据；
6.s2根据s1的数据，建立wifi天线和整车模型并优化；
7.s3对wifi天线模型feko参数进行设置及计算；
8.s4对整车网格模型feko进行计算检查；
9.s5对wifi天线搭载整车进行feko性能仿真计算；
10.s6对计算结果进行评价，若结果一致，则建模准确，若结果不一致，则重复步骤s1-s5，直至结果一致。
11.进一步的，步骤s2中，将天线及整车数据导入hypermesh软件建模，进行网格划分：对各个模块零件中面抽取，划分网格，对网格进行质量优化；对划分后的网格进行尺寸检查
及不合格网格优化，设置三角形网格检查指标，直至可用于仿真软件进行计算。
12.进一步的，步骤s3，将优化后的wifi天线模型导入feko进行计算检查，通过后进行实际材料属性设置，端口阻抗设置，电压激励设置，采用多层快速多极子算法，设置近场远场求解目标范围，通过feko软件计算wifi天线单体天线性能方向图。
13.进一步的，步骤s4中，整车网格模型检查为不能有重叠网格，不能有不合尺寸的网格，不能有不共节点的网格，当整车网格导入feko计算检查时，反复执行优化过程，直至合格网格范围在95％以上。
14.进一步的，步骤s5为，将wifi天线与整车模型导入至计算软件feko，将天线调整至整车实际布置位置，进行整车wifi天线性能仿真计算。
15.进一步的，步骤s6中，对wifi天线搭载整车车身模型仿真分析结果与试制车实测数据，即wifi天线单体天线性能方向图，进行趋势评价，即曲线的方向性是否一致，在同一角度上的相对走势是否一致。
16.进一步的，网格最长边20mm，最短边7mm,最大角度120度，最小角度40度。
17.进一步的，还包括步骤：
18.s7调整wifi天线不同整车布置位置的性能进行计算；
19.s8对不同布置位置的仿真计算结果比对评价。
20.进一步的，步骤s7中，对wifi天线搭载整车车身不同位置模型进行仿真分析计算，得出各位潜在布置位置的性能仿真结果。
21.进一步的，步骤s8中，将不同位置的仿真结果数据导入feko后处理软件，进行数据比对分析，综合评估，采用定量化方法得出最优的布置位置。
22.本发明的有益效果为：
23.本发明基于catia软件进行模型处理，联合hypermesh软件进行天线单体及整车车身结构进行简化及建模，将优化后的模型通过feko软件进行扫频参数设置及位置优化设置。通过仿真计算得到整车上不同位置的wifi天线性能参数，通过比对分析，得出特定车型造型结构下的wifi天线最优布置位置的结论。通过实测结果可以反向验证仿真分析准确性，对车型项目开发可以提前识别风险，大大降低后期车辆整改测试等成本，提升研发水平；规范化出简单有效的定量地进行整车wifi天线建模计算及性能仿真分析的方法，采用后可将wifi天线接收性能的看不见、摸不到的、测不准电磁性能转化为可量化的参数化图形，同时通过软件后处理呈现定量信息，可直观评价比对性能优劣，该方法简单高效直观，只需前期建好有效模型，设置好参数化扫频计算，直接用于布置位置最优化仿真分析，提前识别和判断风险，提升开发质量，大幅缩短开发周期及降低开发成本，解决了现有wifi天线的设计周期长、反复标定、整改费用高、综合成本高的问题。
附图说明
24.图1为本发明流程示意图。
25.图2为wifi天线简化模型示意图。
26.图3为wifi天线单体天线性能方向图。
27.图4为xoz切面wifi天线方向图。
具体实施方式
28.需要说明的是，在本发明的描述中术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；连接可以是机械连接，也可以是电连接；相连可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.参阅图1，一种电动车wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，包括以下步骤：
31.步骤一、对wifi天线的3d数模进行收集；
32.通过对wifi天线3d数据、实物样件收集，电路匹配电路收集，天线材质：金属本体和塑料支架等信息、电路板材质：铜材、fr4，等基本信息进行收集，天线计算模型建模做准备。
33.步骤二、对整车的3d数模进行收集；
34.整车数据为多专业构建，需对仿真建模计算所需全部零件模型数据：车身金属件、底盘金属地板、机舱、四门两盖等金属结构，进行收集，做出匹配简化，根据计算天线的频段2.4ghz，计算波长，根据波长尺寸125mm，对整车车身结构件进行简化，为结合算法，以1/10波长尺寸进行网格划分，采用12.5mm,作为网格尺寸减小后期建模及计算工作量。
35.步骤三、对wifi天线的catia数模进行简化；
36.如图2所示，数据模型对比实物样品，对3d数据进行关键部件及连接关系拾取，删除全部天线非金属支架，线束，焊点等天线功能金属本体无关的零件，保留天线本体金属部分，做到catia模型最简化。
37.步骤四、对整车车身数模catia进行简化；
38.整车数据模型进行部件及材质、尺寸识别，保留对仿真计算有贡献的与所计算频段波长具备实际电磁反射的金属部分，(删除螺钉、填补小于网格尺寸的空洞、删除内外饰、车身塑料件等非金属零件)，做到整车模型可用计算最简化。
39.步骤五、对天线及整车通过hypermesh进行网格建模及优化；
40.将简化后的天线及整车模型导入hypermesh软件进行进一步进化及建模处理，进行网格划分：采用hypermesh软件，进行各个模块零件中面抽取，软件划分网格，对网格进行质量优化)；对划分后的网格进行尺寸检查及不合格网格优化，设置三角形网格检查指标，最长边20mm，最短边7mm,最大角度120度，最小角度40度，直至可用于仿真软件进行计算。
41.步骤六、对wifi天线单体模型feko参数进行设置及计算；
42.将检化及优化后的wifi天线模型导入feko进行计算检查，通过后进行实际材料属性设置，端口阻抗设置，电压激励设置，采用多层快速多极子算法，设置近场远场求解目标范围，通过feko软件计算wifi天线单体天线性能方向图，如图3。
43.步骤七、对整车网格模型feko进行计算检查；
44.整车网格通过部件网格拼接，仿真计算对整车网格划分及网格连接质量有严格的
要求：不能有重叠网格，不能有不不合尺寸的网格，不能有不公节点的网格，当整车网格导入feko计算检查时，需要反复执行优化过程，直至整车模型通过仿真软件计算检查，合格网格范围在95％以上。
45.步骤八、对wifi天线搭载整车进行feko性能仿真计算；
46.将wifi天线与整车模型导入至计算软件feko，设置计算求解方法，求解目标，划分网格进行预计算，通过后，进行整车wifi天线性能仿真计算，将天线调整至整车实际布置位置，选取合适算法，进行软件设置，软件自动计算。
47.步骤九、对整车计算结果进行评价；
48.对wifi天线搭载整车车身模型仿真分析结果与试制车实测数据，即天线方向图进行结果比对评价，趋势一致：曲线的方向性一致，即在同一角度上的相对走势一致，则可确保建模准确性。
49.步骤十、对调整wifi天线不同整车布置位置的性能进行计算；
50.基于仿真与实测结果趋势一致性结论，可确认建模及仿真的准确性，从而不需通过实测，直接采用模型布置位置更换的方式，寻找最佳的布置位置。通过对wifi天线搭载整车车身不同位置模型进行仿真分析计算，得出各位潜在布置位置的性能仿真结果。是天线在各角度上的增益，即方向图。
51.步骤十一、对不同布置位置的仿真计算结果比对评价。
52.将不同位置的仿真结果数据导入feko后处理软件，进行数据比对分析，综合评估，采用定量化方法得出最优的布置位置。
53.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
54.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

技术特征：
1.一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：s1收集wifi天线3d数据，和整车3d数据；s2根据s1的数据，建立wifi天线和整车模型并优化；s3对wifi天线模型feko参数进行设置及计算；s4对整车网格模型feko进行计算检查；s5对wifi天线搭载整车进行feko性能仿真计算；s6对计算结果进行评价，若结果一致，则建模准确，若结果不一致，则重复步骤s1-s5，直至结果一致。2.如权利要求1所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，步骤s2具体为，将天线及整车数据导入hypermesh软件建模，进行网格划分：对各个模块零件中面抽取，划分网格，对网格进行质量优化；对划分后的网格进行尺寸检查及不合格网格优化，设置三角形网格检查指标，直至可用于仿真软件进行计算。3.如权利要求2所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，步骤s3具体为，将优化后的wifi天线模型导入feko进行计算检查，通过后进行实际材料属性设置，端口阻抗设置，电压激励设置，采用多层快速多极子算法，设置近场远场求解目标范围，通过feko软件计算wifi天线单体天线性能方向图。4.如权利要求3所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，步骤s4中，整车网格模型检查为不能有重叠网格，不能有不合尺寸的网格，不能有不共节点的网格，当整车网格导入feko计算检查时，反复执行优化过程，直至合格网格范围在95％以上。5.如权利要求4所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，步骤s5具体为，将wifi天线与整车模型导入至计算软件feko，将天线调整至整车实际布置位置，进行整车wifi天线性能仿真计算。6.如权利要求1所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，步骤s6具体为，对wifi天线搭载整车车身模型仿真分析结果与试制车实测数据，即wifi天线单体天线性能方向图，进行趋势评价，即曲线的方向性是否一致，在同一角度上的相对走势是否一致。7.如权利要求1至6任一项所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，网格最长边20mm，最短边7mm,最大角度120度，最小角度40度。8.如权利要求7所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，还包括步骤：s7调整wifi天线不同整车布置位置的性能进行计算；s8对不同布置位置的仿真计算结果比对评价。9.如权利要求8所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，步骤s7具体为，对wifi天线搭载整车车身不同位置模型进行仿真分析计算，得出各位潜在布置位置的性能仿真结果。10.如权利要求9所述的一种电动车车载wifi天线布置优化建模及仿真计算方法，其特征在于，步骤s8具体为，将不同位置的仿真结果数据导入feko后处理软件，进行数据比对分
析，综合评估，采用定量化方法得出最优的布置位置。

技术总结
本发明公开了一种电动车车载WIFI天线布置优化建模及仿真计算方法，属汽车技术领域，基于CATIA软件进行模型处理，联合Hypermesh软件进行WIFI天线单体及整车车身结构进行简化及建模，将优化后的模型通过FEKO软件进行扫频参数设置及位置优化设置，通过仿真计算得到整车上不同位置的WIFI天线性能参数，通过比对分析，得出特定车型造型结构下的WIFI天线最优布置位置的结论，通过实测结果可以反向验证仿真分析准确性，对车型项目开发可以提前识别风险，降低后期车辆整改测试等成本，提升研发水平，采用后可将WIFI天线接收性能的看不见、摸不到的、测不准电磁性能转化为可量化的参数化图形，同时通过软件后处理呈现定量信息，可直观评价比对性能优劣，该方法简单高效直观。该方法简单高效直观。该方法简单高效直观。


技术研发人员：姜意驰 张宝国 孙自超 赵旭 马良 雷凯 王晓光 谷原野 孙运玺 马文峰
受保护的技术使用者：一汽奔腾轿车有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/9/23