Hoe Formule 1 autosensoren bij elke bocht gegevens creëren.
Formule 1 is een van de meest datagedreven sporten in de geschiedenis. En veel van die gegevens zijn afkomstig van honderden sensoren die in elke auto zijn ingebouwd.
Moderne Formule 1 (F1) raceauto's zijn verbonden netwerken, intelligente machines die honderden sensoren en ongeveer 1,5 kilometer aan bedrading kunnen bevatten. Deze sensoren leveren miljarden datapunten voor analyse die teams helpen beter te presteren dan de concurrentie, zoals wanneer gegevens van de F1-auto het team helpen dramatische overwinningen te behalen.
Dus waar zijn al deze sensoren, welke gegevens verzamelen ze en hoe worden die gegevens gebruikt door ingenieurs en bestuurders? Hier is een nadere blik op de 'lean and mean' datafabrieken binnen moderne F1 raceauto's.
Welke sensoren zitten er op een F1 raceauto en welke data verzamelen ze?
Zonder al te diep in te gaan op hoe auto's worden gebouwd, zijn er verschillende systemen — de motor, het uitlaatsysteem, de versnellingsbak, het differentieel en de aerodynamica — die met elkaar communiceren. De motorregeleenheid (ECU) is het centrum van het systeem van een auto en de standaard ECU (SECU) is een kleine, krachtige computer binnen de ECU. De SECU werd in 2008 gemandateerd en fungeert als de belangrijkste gegevensopslageenheid op de auto, verantwoordelijk voor het verwerken en verzenden van gegevens van de auto naar het team.
Er is ook een 'Power Control Module' (PCM), een datalogger master control unit (MCU) en het stuurwiel, dat ook fungeert als een externe data-interface voor bestuurders.
Vervolgens worden op verschillende plaatsen in de auto sensoren aangebracht. Sensoren zijn er in drie verschillende categorieën:
• Instrumentatiesensoren, zoals druk- en brandstofstroomsensoren.
• Bewakingssensoren, die kanalen met gegevens over de gezondheid van de systemen van de auto verzenden.
• Besturingssensoren, die de input van de bestuurder omzetten in auto-uitgangen (bijv. acceleratie of ontsteking).
Ze kunnen magnetisch, optisch en zelfs laseraangedreven zijn. Enkele voorbeelden van specifieke sensoren zijn:
• Temperatuursensoren, waaronder temperatuursensoren van de motor en airbox, en contactloze temperatuursensoren die wrijving tussen onderdelen met infraroodenergie meten. Thermische camera's kunnen ook no-touch warmtedetectie bieden.
• Versnellingsmeters, die g-krachten meten die ontstaan tijdens bochten of remmen.
• Druksensoren, meethydraulische systemen.
• Twee-assige sensoren, die het remmen en sturen meten.
• Bandensensoren, die slijtage, grip, temperatuur en druk meten om ingenieurs te laten weten hoe banden de balans van de auto vasthouden of beïnvloeden.
• Pitotbuizen, kleine buisjes met sensoren die de luchtsnelheid meten - hetzelfde type sensor dat wordt gebruikt in commerciële vliegtuigen.
• Ultrasone vloeistofstroomsensoren, die de brandstofprestaties bewaken.
• Lasers, die de afstand van de auto tot de grond meten.
• Demperpotentiometers, die veercompressie en chassisrolrespons meten.
En vergeet niet de F1 versie van een "zwarte doos" — de 'Accident Data Recorder' (ADR), die ook sensorgegevens verzamelt en onmiddellijk waarschuwt wanneer zich een ongeluk voordoet.
Hoe komen sensorgegevens van de auto naar het team?
Sensoren en andere componenten aan boord van de auto zenden gegevens uit via netwerken die in de auto zijn ingebouwd, die worden geregistreerd op een server aan boord. Die gegevens worden vervolgens gecodeerd en via een radiofrequentie naar de teams verzonden vanaf een antenne die op de auto is gemonteerd. Dit alles gebeurt binnen fracties van een seconde.
Dit is niet zomaar een radiofrequentie. Op circuits in meer drukke steden zoals Singapore kan het moeilijk zijn om het lawaai op de racedag te doorbreken. 'Formula One Management' (FOM) creëerde een gestandaardiseerd communicatienetwerk dat gebruikmaakt van glasvezelverbinding en gedeelde toegangspunten die gecodeerde communicatie bieden voor elk team tussen auto en garage. Dit verzendt kleine pakketjes met realtime gegevens, terwijl auto's ook een microgolfuitbarsting van gegevens kunnen uitzenden wanneer deze binnen bereik is tijdens een pitstop.
Wat gebeurt er met de sensorgegevens die van de auto worden verzameld?
Hoe Formule 1 teams data verzamelen, verwerken en opslaan door middel van mobiele datacenters. Maar wat doen ingenieurs met die data?
Terug in de Race Support Room worden gegevens verwerkt en gemengd met audio- en videogegevens om een duidelijker beeld te schetsen voor:
• Pre-race testen. Net als bij een piloot die een checklist voor de vlucht uitvoert, worden sensortests voorafgaand aan de race uitgevoerd door een data-engineer, inclusief kalibratiecontroles en afstemming op de omstandigheden van elk circuit. Elk circuit is uniek, wat deze sensormetingen voor en halverwege de race zo belangrijk maakt.
• Monitoring halverwege de race. Op de dag van de race kunnen ingenieurs problemen met de monitoring detecteren, waardoor de coureur in een fractie van een seconde aanpassingen kan doen. Stel dat een coureur op de staart van een concurrent zit in een agressieve poging om in te halen. De uitlaat van een F1 raceauto kan zeer heet worden. Als de motortemperaturen tot een gevaarlijk niveau beginnen te stijgen, kunnen ingenieurs de coureur vertellen dat hij zich moet terugtrekken totdat de boel afkoelt.
• Naleving van de regelgeving. De Federation Internationale de l'Automobile (FIA), het bestuursorgaan van de Formule 1, heeft streng gereguleerd welke technologieën aan boord mogen en houden die via sensordata nauwlettend in de gaten. Het datacenter van elk team is rechtstreeks verbonden met de FIA.
• Strategische intelligentie. Gegevens van de auto worden niet alleen na een race opgeslagen, maar ook toegevoegd aan en verwerkt in toekomstige seizoenen. Ook de data van concurrenten speelt een belangrijke rol. Sensorgegevens kunnen worden geanalyseerd vanuit een auto in isolatie of worden gekoppeld aan de gegevens van concurrenten. Kijk bijvoorbeeld naar bochten. Dit zijn een geweldige use case voor het overlappen van sensorgegevens met gegevens van concurrenten om twee lijnen in dezelfde bocht te vergelijken om te zien wiens apex het beste is.
• Rijgedrag. Sensoren genereren telemetrie en loggen gegevens van de auto zelf, maar ze monitoren ook het gedrag van de bestuurder. Deze gegevens zijn een geweldig hulpmiddel voor teams om bestuurders kwantificeerbare feedback te geven over hoe ze hun handling kunnen verbeteren. Rijdersstatistieken omvatten welk percentage van een ronde een coureur doorbrengt bij vol gas, hoe ze de remmen gebruiken en hoe ze bochten nemen.
Formule 1: Gedreven door Data.
Moderne F1 raceauto's zijn ongelooflijk indrukwekkende, complexe systemen die in de loop der jaren geavanceerder zijn geworden, waardoor ingenieurs (en coureurs) meer verantwoordelijkheid maar ook meer inzicht krijgen.
Bron: PURESTORAGE
