Brevet FR3006081A1 — publié le 20141128

Procédé de traitement d'un ensemble de données, en particulier pour une simulation électromagnétique L'invention concerne le traitement des données utilisées pour étudier un système, en particulier pour mettre en oeuvre des simulations électromagnétiques ultérieures afin de contrôler la compatibilité électromagnétique du système. Les systèmes électroniques comprennent un certain nombre de composants ou d'appareils dont le fonctionnement peut être perturbé par les émissions électromagnétiques présentes dans l'environnement du système. Tel est notamment le cas des véhicules automobiles comprenant de nombreux équipements électroniques embarqués. En général, on met en oeuvre de nombreux essais pour contrôler la compatibilité électromagnétique d'un système, en vérifiant notamment que de nombreuses normes sont vérifiées. Il a par exemple été proposé de placer les systèmes, par exemple des véhicules, dans des chambres dites semi-anéchoïques, puis d'émettre par des antennes spécifiques installées dans cette chambre des ondes électromagnétiques d'une amplitude calibrée tout en contrôlant que les appareils électroniques embarqués dans le système fonctionnent correctement. Un tel procédé de test est décrit dans la norme ISO 11 465-2. Dans un tel procédé, les antennes, qui sont alimentées par une source hyperfréquences couplée à un amplificateur, émettent des ondes électromagnétiques qui se propagent dans l'environnement et dans le système testé. Ces ondes se couplent aux faisceaux de câbles qui constituent le réseau électrique embarqué du système, et induisent des sources de perturbations réparties le long des câbles. Ces perturbations se propagent ensuite sur les fils des câbles jusqu'aux dispositifs électroniques connectés aux extrémités des câbles. L'amplitude et la fréquence de ces perturbations, ainsi que la conception des circuits peuvent induire des défauts de fonctionnement sur certains appareils. Il a été proposé, pour simplifier le contrôle des systèmes, de simuler le procédé décrit ci-avant. De manière classique, on utilise des maillages surfaciques triangulaires tridimensionnels représentant par exemple la structure métallique d'un système, ainsi que des représentations des parcours des câbles circulant dans le système pour mettre en oeuvre ces simulations électromagnétiques. Ces simulations peuvent comprendre par exemple une étape de gestion des terminaisons des câbles pour préparer une étape de couplages des champs aux câbles et une étape d'export des données pour mettre en oeuvre un calcul électromagnétique tridimensionnel de propagation des champs rayonnés par une antenne de test. La simulation peut également comprendre un traitement des résultats des calculs tridimensionnels pour déterminer les termes correspondant à des sources de perturbations sur le câble, une étape de construction des sections bidimensionnelles des faisceaux de câbles, prenant en considération les fils des câbles, et un export des informations obtenues pour déterminer des modèles électriques de lignes de transmission mis en oeuvre. On peut ensuite construire automatiquement des circuits électroniques aux terminaisons des câbles ainsi que des jonctions entre les branches la topologie du réseau de câbles. Enfin, on peut mettre en oeuvre une étape de résolution du schéma électrique qui décrit l'ensemble du réseau câblé du véhicule avec ses charges et les termes sources de perturbations provenant du couplage des champs électromagnétiques, d'après la théorie des lignes de transmission. On prend ainsi en compte les phénomènes de propagation aux fréquences concernées. Un certain nombre de logiciels commerciaux sont utilisés pour mettre en oeuvre cette simulation. Toutefois, certaines étapes nécessitent l'intervention d'un utilisateur. En particulier, les utilisateurs élaborent manuellement, par exemple dans des interfaces graphiques, les réseaux de câbles qui seront étudiés. Cette élaboration manuelle est mise en oeuvre après l'élaboration du maillage, de sorte que le réseau de câble est adapté au maillage en vu de la simulation. Les solutions actuelles ne permettent pas de traiter de manière simple et automatisée les données industrielles correspondant aux réseaux de câbles positionnés dans la structure véritable du système, pour laquelle on dispose d'un maillage surfacique. Aussi, les solutions actuelles nécessitent de mettre en oeuvre des calculs pendant des durées particulièrement longues. L'invention a donc pour but de réduire la durée d'une simulation, notamment en simplifiant la préparation des données et en permettant l'utilisation de données non spécifiquement préparées en vue de la simulation. Selon un premier aspect, l'invention a donc pour objet un procédé de traitement d'un ensemble de données correspondant à un système à étudier, l'ensemble de données comprenant un maillage triangulaire surfacique et un ensemble de segments correspondant à un réseau de câbles, caractérisé en ce que : - on détermine les segments de l'ensemble de segments pour lesquels la distance à au moins un triangle du maillage triangulaire surfacique est inférieure à un seuil, - on détermine parmi lesdits segments dont la distance à au moins un triangle est inférieure à un seuil, les intersections entre lesdits segments et ledit triangle, - on corrige chaque intersection en modifiant au moins un segment et/ou au moins un triangle pour élaborer un ensemble de données modifiées comprenant un maillage triangulaire surfacique modifié et un ensemble modifié de segments. En déterminant les segments qui sont proches de triangles du maillage on obtient une liste des segments pour lesquels il existe un risque d'intersection entre le segment et le maillage, on peut ensuite trouver plus facilement les intersections, c'est-à-dire avec un temps de calcul réduit. Les intersections empêchent la mise en oeuvre d'une étape ultérieure de simulation électromagnétique. L'étape de correction des intersections peut être mise en oeuvre manuellement par un utilisateur qui traite alors un nombre réduit de segments et de triangles. Il convient de noter que par segments on entend un trajet de câbles associés à deux points et correspondant au parcours moyen d'un faisceau de câble. Aussi il n'est pas nécessaire, grâce à l'invention, d'élaborer un réseau de câbles spécifiquement destinés à la mise en oeuvre d'une simulation. On peut donc utiliser des données industrielles pour ensuite les traiter de manière automatique et les corriger éventuellement manuellement, au moyen d'un nombre très réduit d'opérations manuelles. La détermination des segments pour lesquels la distance à au moins un triangle du maillage triangulaire surfacique est inférieure à un seuil peut comprendre une détermination du milieu des segments de l'ensemble de segments, une détermination du barycentre de chaque triangle du maillage triangulaire surfacique et, pour chaque segment, une détermination de la distance entre le milieu du segment et le point de projection du barycentre de chaque triangle sur la droite correspondant au segment, et une comparaison entre ladite distance et ledit seuil. On peut ainsi obtenir en mettant en oeuvre des calculs simples la liste des segments qui sont proches de triangles du maillage. L'étape de correction peut comprendre pour chaque intersection une élaboration d'une représentation graphique de l'intersection. L'élaboration d'une représentation graphique de l'intersection permet à un utilisateur de corriger simplement l'intersection, par exemple en déplaçant un segment, en déplaçant un triangle, ou encore en supprimant un triangle. Le procédé peut comprendre en outre une simulation électromagnétique à partir de l'ensemble de données modifiées pour déterminer les perturbations électriques pouvant apparaître dues aux couplages électromagnétiques, ladite simulation comprenant une résolution de l'équation Baum-Liu-Tesche. La résolution de l'équation Baum-Liu-Tesche peut être mise en oeuvre en utilisant l'équation : ((W(0) ftsrl[F]] '.(( Ws dans laquelle OEW(0) )) est le super-vecteur correspondant à la propagation des ondes au niveau d'une jonction, [[S]] est la super- matrice de dispersion de la jonction, [[11 et la super-matrice de propagation d'un tube et (( WS )) est le super-vecteur des termes source. Cette équation est plus facilement traitée par les logiciels de calcul, et on obtient en l'utilisant une réduction du temps de calcul d'un facteur pouvant aller jusqu'à 10. Selon un autre aspect, l'invention a pour objet un système informatique comprenant des moyens configurés pour mettre en oeuvre le procédé. Selon encore un autre aspect, l'invention a pour objet un produit programme d'ordinateur chargeable directement dans une mémoire d'un système informatique, comprenant des portions de code de logiciel pour l'exécution du procédé lorsque ledit programme est exécuté sur ledit système informatique. Selon encore un autre aspect, l'invention a pour objet un support lisible par un système informatique, ayant des instructions exécutables par ordinateur adaptées pour provoquer l'exécution par le système informatique du procédé. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement différentes étapes d'un procédé selon un aspect de l'invention, - la figure 2 illustre schématiquement la représentation graphique d'une intersection, - les figures 3 et 4 illustrent schématiquement une jonction et un faisceau de câbles. Sur la figure 1, on a représenté un procédé PR de simulation dans lequel on traite un ensemble de données D. L'ensemble de données D comprend un maillage triangulaire surfacique, correspondant par exemple aux parties métalliques d'un système étudié telles que la carrosserie d'un véhicule, et un ensemble de segments correspondant à un réseau de câbles, par exemple des câbles alimentant les différents appareils électriques du système ou permettant la communication électrique entre les appareils. L'ensemble de données D peut être issu de données industrielles qui ne sont pas spécifiquement destinées à la mise en oeuvre d'une simulation électromagnétique. Dans une première étape E01 on importe l'ensemble de données D, par exemple dans un système informatique, une première étape de traitement est alors mise en oeuvre dans laquelle on détermine les segments de l'ensemble de segments pour lesquels la distance à au moins un triangle du maillage triangulaire surfacique est inférieure à un seuil. Cette détermination peut être mise en oeuvre en utilisant la distance entre le milieu des segments et le point de projection du barycentre de chaque triangle sur la droite formée par le segment. Cette distance peut ensuite être comparée à un seuil dont la valeur est déterminée en fonction du type de système à étudier. On obtient ainsi une liste de segments pour lesquels il peut y avoir une intersection avec un ou plusieurs triangles. Dans l'étape E02 on détermine ces intersections. On peut enregistrer la liste des segments et des triangles pour lesquels il y a des intersections. Cette liste des segments et des triangles pour lesquels il y a de ces intersections est utilisé dans une étape E03 dans laquelle on corrige chaque intersection en modifiant au moins un segment et/ou au moins un triangle. Cette étape de correction peut être mise en oeuvre à l'aide d'un nombre très réduit d'opérations manuelles par un utilisateur qui n'intervient que pour traiter un nombre réduit d'intersections. En outre, pour corriger les intersections, on peut élaborer une représentation graphique de l'intersection, par exemple au moyen d'une vue tridimensionnelle du voisinage de l'intersection dans laquelle on peut voir apparaître le ou les segments et le ou les triangles du voisinage de l'intersection, les autres triangles et segments pouvant être transparents. L'utilisateur peut alors sélectionner et déplacer ou supprimer des segments ou des triangles pour faire disparaître l'intersection et ensuite traiter une autre intersection. L'étape E03 permet d'obtenir un ensemble de données modifiées. Ces données permettent la mise en oeuvre d'une simulation électromagnétique. Ainsi dans l'étape E04 on traite les terminaisons des faisceaux de câbles pour pouvoir ensuite mettre en oeuvre une étape de couplage de champs électromagnétiques aux câbles. On obtient ainsi des données pouvant être utilisées dans un calcul électromagnétique tridimensionnel dans lequel on simule la propagation des champs rayonnés par une antenne lors d'un test. Ces données sont notamment fournies un logiciel de simulation électromagnétique tridimensionnel S3D pour ensuite obtenir des sources de tension apparaissant sur les câbles à cause du rayonnement (étape E05). Dans l'étape E06, on élabore des sections bidimensionnelles des faisceaux de câbles ou torons, qui correspondent à la répartition bidimensionnelle des fils dans un faisceau de câbles. On peut fournir ces sections à un logiciel de simulation électrostatique bidimensionnelle S2D, on obtient ainsi des modèles électriques de lignes de transmission (étape E07). On peut ensuite mettre en oeuvre une étape E08 d'élaboration de circuits électroniques aux terminaisons ainsi que des jonctions entre les branches du réseau. Enfin dans une étape finale E09 on met en oeuvre une résolution du circuit électrique obtenu avec les charges et les sources de perturbations provenant du couplage des champs électromagnétiques en utilisant la théorie des lignes de transmission et de préférence en utilisant un formalisme pour la résolution des équations dites de Baum-Liu-Tesche. Ce formalisme permet de résoudre des équations correspondant à de grands réseaux électriques dont les sections de faisceau de câbles sont décrites par des répartitions uniformes des fils individuels le long du parcours des faisceaux. On obtient ainsi de grands systèmes matriciels creux pouvant être traités par des logiciels de calcul tels que le logiciel « Matlab » de la société « MathWorks ». On peut enfin mettre en oeuvre une étape El0 dite de post-traitement dans laquelle on peut visualiser les niveaux de perturbation électrique obtenus, à l'aide des résultats de l'équation Baum-LiuTesche, en entrée des circuits placés aux terminaisons. Si on a déterminé que le rayonnement électromagnétique avait un impact sur le fonctionnement des appareils électriques, on peut modifier par exemple le parcours des câbles du système. Sur la figure 2, on a représenté de manière schématique une représentation graphique élaborée par exemple lors de l'étape E03 de correction des intersections. Sur cette figure on a représenté une portion d'un maillage triangulaire surfacique 1 et une portion d'un ensemble de segments 2 correspondant à des câbles. Sur cette figure on a notamment représenté un triangle 3 traversé par le segment défini par les points A et B. Comme on peut le constater, seuls les triangles formant la portion de maillage 1 ont été représentés, c'est-à-dire les triangles disposés au voisinage de l'intersection entre le triangle 3 et le segment AB. Les autres triangles peuvent être représentés en transparence ou en transparence partielle. Tel est également le cas des segments dont seuls les segments disposés au voisinage de l'intersection ont été représentés. On obtient ainsi une représentation simple qui permet à l'utilisateur de modifier aisément un ou plusieurs triangles et/ou un ou plusieurs segments pour supprimer l'intersection. A titre d'exemple, un utilisateur peut supprimer le triangle 3 pour corriger l'intersection. Il convient de noter que l'intersection entre le triangle 3 et le segment AB empêche la mise en oeuvre d'une étape ultérieure de simulation électromagnétique. Comme indiqué ci-avant la résolution du système électrique utilise le formalisme dit de Baum-Liu-Tesche, notamment décrit dans la thèse intitulée « Approche topologique pour l'étude des couplages électromagnétiques » de Jean-Philippe Parmantier (Université de Lille, 1992), ou encore dans la thèse intitulée « Démarche topologique pour l'étude des couplages électromagnétiques sur des systèmes de câblages industriels de grande dimension » de Laurent Paletta (Université de Paris XI Orsay). On pourra également se référer au document intitulé « Various ways to think the resolution of the BLT equation with an LU technique » (Parmantier et al, Interaction Notes, Note 535, Janvier 1988). Dans ce formalisme le réseau est décrit par des tubes et des jonctions qui définissent une topologie. Les fils électriques sont routés dans cette topologie ils sont connectés électriquement entre une jonction initiale et une jonction terminale, en passant par différents tubes et en traversant d'autres jonctions. Chaque jonction correspond soit à l'emplacement de circuits électroniques, soit à l'emplacement d'une épissure, soit à l'emplacement d'un embranchement. Dans ce qui suit, on présente un exemple de résolution des équations. Pour un tube, en notant (0 la fréquence, [Z] la matrice impédance, [R] la matrice résistance, [L] la matrice inductance, [Y] la matrice admittance, [G] la matrice conductance et [c] la matrice capacitance, on a : [Z] = [R]+ jco[L], et [Y] = [G]+ jw[C] On peut ensuite définir la matrice du coefficient de propagation au moyen d'une étape de diagonalisation, en notant [y] la matrice du coefficient de propagation, [D] une matrice diagonale et [Pi] une matrice inversible : [Z ]. [Y] = [PI]. [D]. [P1]1, et [7]=k1.[e.kr On peut ensuite définir la matrice impédance caractéristique [Zc] du tube : [zc]=[y] [z]=[7] [Yr On peut ensuite définir la matrice propagation du tube de longueur notée Ln : [r]= exp(- [y].4 ) Cette matrice est ensuite diagonalisée, notamment en diagonalisant la matrice du coefficient de propagation : [7] = [P2]. b' diag]. [P2r, [F] = [P2 ]. exp(- [ydiagi.L, ).[P2]' , et exp(-yding ii) 0 0 exp(- bldingl.Ln)= 0 0 0 0 exp(- 'Y chag NF(n)NF(n)) Avec [P2] une matrice inversible et hfdiagi une matrice diagonale. Pour chaque tube, on peut définir le vecteur des ondes de propagation généralisées, dont chaque composante est l'onde généralisée portée par chaque fil d'indice ki passant dans le tube k : W,,(z=4) W,,,(z=Ln) (Wk(z = Ln ))= = Ln) Avec NF le nombre de fils traversant le tube noté n et z la coordonnée linéique le long du tube (z égal à 0 correspondant à une première extrémité et z égal à Ln correspondant à une deuxième extrémité du tube de longueur Ln). En outre, on a la relation suivante : (Wk (z = Ln ))= [F].(Wk (z = 0))+ Wks En notant Wks le terme source, on a : Ln Wks = f [exp(-[y[. (Ln - z))] s (4) dz Sur la figure 3, on a représenté un tube T entre deux jonctions J1 et J2. Au voisinage de la jonction J1, dans la direction de J2, le vecteur des ondes de propagation s'écrit (Wp(z=0)), et au voisinage de J2 dans la direction de J1, le vecteur des ondes de propagation s'écrit (Wq(z'=0)), avec z'=z-Ln, p et q étant deux indices différents. Aussi, au niveau d'une jonction, les vecteurs des ondes généralisées sont reliés par la matrice de dispersion de la jonction. La relation entre le vecteur d'onde sortante de la jonction par un tube et les vecteurs des ondes entrantes de la jonction depuis tous les autres tubes s'écrit : (Wm+k (0)) = [Skk]- (wk (Lk ))± E [Skq]- (Wq (Lk )) g=1 [Skk] et [SkJ correspondant aux matrices de dispersion de la jonction. Pour l'ensemble de la jonction, on assemble une super-matrice, c'est-à-dire une matrice de matrices, et des super-vecteurs, c'est-à-dire des vecteurs de vecteurs : [s11], [sIk], [slm ]; (w, (L1)) [skin: (Wk (Lk )) [snd], [sn,m], (r/r/ll, (Lm )), On peut se reférer à la figure 4 sur laquelle une jonction Jp a été représentée avec les propagations des ondes sur les tubes indicés. On obtient les relations suivantes : OEW(L)))- ellOEW(0)))±(( s )) et, ((W = [[s]] w(L))) La notation [[]] indiquant une super-matrice, et la notation (0) indiquant un super-vecteur. On peut en déduire une forme classique de l'équation dite de Baum-Liu-Tesche : ( - ) (( w(0) )) = [[s]] Quand bien même il est possible d'utiliser cette forme, il est possible d'utiliser d'autres formes de cette équation pour mettre en oeuvre les calculs de manière plus rapide. On pourra notamment utiliser la forme suivante : ((W(0) )) = - 1[0]-' .(( ws Grâce à l'invention, on peut mettre en oeuvre plus simplement une simulation électromagnétique sur des réseaux de câbles et des structures représentées par des maillages triangulaires surfaciques. En outre selon un mode de mise en oeuvre de l'invention on obtient une résolution plus rapide parce que utilisant une forme modifiée de l'équation dite de Baum-Liu-Tesche. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'un ensemble de données correspondant à un système à étudier, l'ensemble de données comprenant un maillage triangulaire surfacique et un ensemble de segments correspondant à un réseau de câbles, caractérisé en ce que : - on détermine les segments de l'ensemble de segments pour lesquels la distance à au moins un triangle du maillage triangulaire surfacique est inférieure à un seuil (E01), - on détermine parmi lesdits segments dont la distance à au moins un triangle est inférieure à un seuil, les intersections entre lesdits segments et ledit triangle (E02), - on corrige chaque intersection en modifiant au moins un segment et/ou au moins un triangle pour élaborer un ensemble de données modifiées comprenant un maillage triangulaire surfacique modifié et un ensemble modifié de segments (E03). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination des segments pour lesquels la distance à au moins un triangle du maillage triangulaire surfacique est inférieure à un seuil comprend une détermination du milieu des segments de l'ensemble de segments, une détermination du barycentre de chaque triangle du maillage triangulaire surfacique et, pour chaque segment, une détermination de la distance entre le milieu du segment et le point de projection du barycentre de chaque triangle sur la droite correspondant au segment, et une comparaison entre ladite distance et ledit seuil. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape de correction (E03) comprend pour chaque intersection une élaboration d'une représentation graphique de l'intersection. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une simulation électromagnétique à partir de l'ensemble de données modifiées pour déterminer les perturbations électriques pouvant apparaître dues aux couplages électromagnétiques, ladite simulation comprenant une résolution de l'équation Baum-Liu-Tesche. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la résolution de l'équation Baum-Liu-Tesche est mise en oeuvre en utilisant l'équation : (( w(0) )) = - ftsr ws dans laquelle OEW(0) )) est le super-vecteur correspondant à la propagation des ondes au niveau d'une jonction, [[S]] est la super-matrice de dispersion de la jonction, [[11 et la super-matrice de propagation d'un tube et )) est le super-vecteur des termes source. 6. Système informatique comprenant des moyens configurés pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 5. 7. Produit programme d'ordinateur chargeable directement dans une mémoire d'un système informatique, comprenant des portions de code de logiciel pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications 1 à 5 lorsque ledit programme est exécuté sur ledit système informatique. 8. Support lisible par un système informatique, ayant des instructions exécutables par ordinateur adaptées pour provoquer l'exécution par le système informatique du procédé selon l'une des revendications 1 à 5.