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联网智能单兵物联网仿真设计

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ANSYS不负责开发或生产联网智能单兵所用的技术。但供应链上各种规模的公司需要ANSYS。
   
最初在政府出资的国防项目中催生的许多关键技术,为日后物联网商业化崛起奠定了坚实基础,其中高级传感器、网络计算和通信系统都是很好的例证。美国国防部在20世纪90年代提出了“网络中心战”概念,并预见了其将为军事应用领域带来众多优势,而在今天我们称之为物联网的技术中实现了这一愿景。许多潜在的军事领域都能从IoT技术中大获裨益,其中包括指挥、控制、通信、计算机、情报、监视与侦查(C4ISR),以及火控系统、培训、后勤维护等。本篇行业简介的主题就是联网智能单兵。
战略与国际研究中心在2015年发布了一篇由Zheng和Carter撰写的题为《利用物联网提高军队效率》的报告,该报告指出,未来的单兵将能大幅提高互联属性。物联网将有效提高单兵的情境意识,促进通信,并加强军队对单兵的健康状况监控。

评估单兵智能眼镜中天线的性能

但是为了让今天的单兵顺利发展成为未来战士,我们还要解决许多核心工程挑战。


了解单兵智能手表的性能

   
解决核心工程挑战
1
   
尺寸、重量、功耗与冷却(SWaP-C)
   

在今天的单兵身上携带和穿着的设备已经足够多了。打造联网智能单兵所需的额外电子元器件不得影响单兵的机动性,也不能造成更多的负担。而这些电子系统的核心在于各种类型的天线。系统中的天线使用数量不断增加,同时又需满足重要的尺寸和机动性标准,这就亟需具有复杂形状的创意设计。只有在设计过程中使用仿真技术,工程师才能有效探索设计权衡空间。

虚拟的联网单兵佩戴智能手表、智能眼镜,

并穿着嵌入传感器的战斗服

美国佛罗里达国际大学和佐治亚理工学院联袂合作,实现了这样一款创意非凡的设计。合作团队在2014年发布的报告中介绍了“新型可重配置折叠天线”。实质上,该团队将折纸数学与ANSYS HFSS中的天线性能仿真功能相结合,从而开发出了这款可折叠伸缩式天线,其不仅能满足纤小的封装要求,同时又能提供所需的现场性能。报告的作者之一Georgakopoulos教授在2014年接受《Defense Systems》杂志采访时指出,利用可折叠几何结构,我们能够将天线重新配置成各种形状,以满足我们的要求……单兵将能够在后口袋中携带功能强大的折叠天线进入战场。    

虚拟的联网单兵佩戴智能手表、智能眼镜,

并穿着嵌入传感器的战斗服

2
   
感应和互联
   
联网智能单兵将利用各种设备武装自己,包括智能手表、智能眼镜、可穿戴传感器和通信包等。每种设备必须可靠工作,不能影响其他设备的性能。ANSYS工具可用于检测单兵身体上众多设备之间的电磁相互作用,以确保避免任何潜在的干扰。
3
   
集成
   

联网智能单兵绝不是孤身作战。单兵身上携带的设备需要与其他对象和装备(包括其他单兵、地面车辆、无人飞行系统)进行通信,而且很有可能受到敌方电磁战的影响。这是一种非常复杂的大型电磁环境,任何小问题都可能造成严重后果。仿真是唯一的有效途径,有助于评估单兵局部环境与整个战场其它各种因素的相互作用。

了解天线在受到冲击后的性能和变形情况

   
4
   
耐用性
   

不仅是联网智能单兵可能会面临敌方电磁环境,同时其系统还必须能够充分应对单兵作战时所在的恶劣物理环境。在极端情况下,系统应该确保耐用性,即使在遭受剧烈冲击下也应如此。从第3页的图片中我们可以看到,仿真技术有助于了解天线在受到射弹碎片冲击后的性能和变形情况。

   
ANSYS:综合仿真平台的价值
物联网产品制造过程的复杂性带来了核心工程挑战,这些挑战难度不断升级,进而凸显了现有设计过程的弱势和不足。独立研究显示,上述产品的成功部署需要提高功能型工程团队之间的沟通和协作。否则就很可能导致产品延期、可靠性降低和成本超支等问题。如果没有沟通协作,制造出的产品会出现集成问题,特别是当每个团队为增加自己的安全裕量而构建和过度设计子系统时,这种情况会更加严重。
具有优秀的协作沟通传统的公司会充分利用工程仿真优势,遥遥领先于同类竞争对手。同业最佳公司使用综合仿真平台,在物理原型设计之前即可分析组件和系统级行为。这些公司的设计人员能够快速探索众多设计方案的性能,进而在成本、质量或性能方面精心优化设计。支持跨功能工程协作的综合平台可实现基于仿真的设计方法,在以下几种设计标准中介绍了该方法的众多优势。
   
更多ANSYS 技术在物联网的应用敬请访问:http://t.cn/R5wUMMa
来源:Ansys
HFSSSystem电子通信UM控制
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首次发布时间:2022-08-18
最近编辑:1年前
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