赛车硬核技术科普:F1的数据遥测系统(Telemetry) Part2
在上一篇关于数据遥测系统的介绍中,我们讲了遥测系统用在哪些方面,F1的遥测系统有些什么构成。但是对于没有接触过赛车数据的小伙伴们来说,可能有些太过艰深晦涩。所以这一篇,我们改讲故事。像之前介绍换胎工具时那样,回溯一下历史,看一下#f1# 中(或者更大视角到整个赛车行业中)的数据遥测系统的起源。

在我们说到数据记录之前,我先问一下,有多少小伙伴们觉得一台F1的仪表应该是图1这样的(1962 B.R.M. P-578的驾驶舱)?多个表盘显示各种不同的内容,看起来很纯粹,也很”多功能“。

这是F1曾经的一个时代:一切都是指针表盘显示的模拟信号。有数据吗?其实也有,但是只能靠肉眼通过看指针来得到数据;有遥测能力吗?半点没有
这个状态可以驾驶吗?可以。
这个状态可以比赛吗?可以。
那折腾这么多钱搞数据记录和数据遥测是啥意义?

赛车是一项竞争度极高的竞技体育运动,一个车队在一场比赛中动辄花费几十万到几百万不等,显然不是为了让车手开着它兜风,也不是用来完成通勤,更不是让车手去向女朋友(或者男朋友)去秀自己的车有多炫酷的。车手的唯一任务,是赢得比赛。而赢得F1比赛,靠的不光是车手,而是一整个团队。上图的这些仪表满足了向车手传达车辆数据的功能之后,显然就开始不够用了——除非让工程师瞪着仪表看,否则无法将数据传达给工程师们。

到这一步,请允许我给赛车的数据遥测进行一下分级吧(我对它的定义,好像没有官方定义分级)。1950~1960年代,F1赛车(和所有的其他赛车)在我的定义里做到了Level 1 Telemetry。我的定义是:

Level 0:也就是没有数据。车手可以实现对车辆的操控,但无法得到任何数据。想象一辆没有装任何仪表的汽车,但是方向盘、踏板、挡杆都在,车手可以操纵并控制车辆,但无法得到任何的数据测量。

Level 1:车辆可以通过传感器测量一些数据,并且可以通过人机界面向看着仪表的人表达数据。但没有将数据进行存储、转运、发送到其他地方进行处理的能力。

你也可以简单地认为Level 1 telemetry就是车辆的HMI。赛车的HMI的功能需求与战斗机的非常相似。要帮助车手在快速操作的车辆状态、剧烈变换的环境、己方和对方激烈竞争的情况下,用最短的时间得到最正确的情境认知。
1950~1960年代,显然车辆是有传感器采集数据并且有仪表来显示数据的,比如发动机转速、水温、油温、车速等。但车手可以看,整备车辆时技师或工程师可以看,看完拉倒...显然无法帮助工程师得到车辆的情境认知。

除非,也许可以用摄像的方式去记录?确实,即便是当年模拟信号的视频,仍然是一个数据源。但是等下,考虑到当时的摄像技术,这好像有点费摄像师。。。(图2,早期的onboard camera)

时间进入至70年代,电子系统开始迅速发展,而整个赛车行业并没有在第一时间跟上。就像70年代的车手们拒绝科学的体能训练而专注于在赛车场撩妹子一样,F1的车队们也总认为用自己积累的经验和知识就已经足够竞争了(当然现实是70年代也确实是一个F1设计上百花齐放的年代,大家都还没有收敛到一个最佳的选择上去呢,确实大家都认为自己有机会)。
70年代中期,一位叫做Karl Kempf的年轻工程师在拿到博士学位后进入垄断当年F1轮胎供应的Goodyear。因为固特异希望能获取来自所有使用自己轮胎的车辆的数据,Kempf接下任务在6个月里手搓出了一套数据记录系统。(图3,Karl Kempf和他的使用磁带进行记录的车载数据记录系统)。顺便提一下,迈凯伦也宣称自己在1975年就在赛车上使用了数据记录系统,但只是在Indy上,没有证据显示迈凯伦当时在F1上使用了数据记录系统。
于是F1的数据遥测进入了一个新的阶段:Level 2.

Level 2:车辆的数据可以被记录下来并存储到一定的媒介上,并能在离开车辆后重新复现所记录数据并被用于分析。
(国内的大部分赛事都停留在Level 2上)

Kempf所完成的数据记录系统,在一开始使用的是磁带作为媒介。而他采集的数据包括:悬架位移、弹簧和减震受力、转向角度、油门开度、刹车踏板开度、发动机转速、侧向加速度、纵向加速度、转向角速度。在一次升级后还能记录轮胎温度。
我能说啥,现代专业房车赛事能把这些记全也都很不错了。。。国内自己造车的车队们能不能上点心,数据采集量上先赶上四十多年前的初代数据记录仪?

当固特异把记录仪的概念告知各车队后,大部分车队或是完全没兴趣,或是测试了一两次就没兴趣了。有两个车队真正感兴趣了:
- 法拉利,因为大名鼎鼎的尼基 劳达是一个非常善于分析车辆的车手。他清楚地理解能够客观掌握车辆在测试中和比赛中行驶状态的重要性,因为他知道这是未来进一步提升赛车唯一可靠的方法。在尼基 劳达的大量测试后,系统性的通过数据调试车辆的方式被沿用到现在。
- Tyrrell,因为此时Tyrrell正在开发一个让他们心里非常没底的秘密项目——没错就是那台6个轮子的P34赛车。他们迫切需要数据来理解他们有没有做对选择。数据也让他们知道他们选错了。

顺便说一下,1978年Tyrrell因为选错了路线而雄心勃勃地开始点另一个科技树:主动悬架。是的,远在莲花、威廉姆斯将其投入比赛之前。当然这又是一个不了了之的项目,因为地面效应和空气动力学开始被引入,而当时用一些翼面设计通过地面效应能产生的性能收益远大于主动悬架。。。

言归正传,早期的数据记录设备能将数据记录到磁带上,但是解读数据需要一桌子的设备来辅助(图4,70年代解读记录在磁带上的数据所需要的设备),尤其需要电脑。于是,一开始工程师需要将磁带送回办公室慢慢解读,再回到赛场应用到车上;接下来他们意识到把电脑和解读设备搬到赛场会让效率提升很多;再下一步,随着80年代电脑技术的迅速发展,工程师们发现把电脑直接装到车上更合理。于是两样东西出现了:数字化数据采集系统,和电控系统。

随着80年代车辆电控系统的逐渐复杂化(如图5中塞纳坐在他的1987年莲花99T赛车中。99T赛车已经具有主动悬架和非常复杂的电控系统。),非常迅速地,在F1中仅仅通过事后数据下载进行分析开始变得不够用了,但是此时的技术还不足以支持全场的实时数据遥测。那怎么办?工程师们意识到,放弃覆盖全场就行了!于是80年代开始,F1的数据开始使用”促发遥测“(burst telemetry)的方式进行传输。什么意思呢?也就是数据遥测系统在一圈中的大部分时间收集并存储数据,而只在经过维修区大直道的时候集中传输上一圈的数据。这使得车队可以在比赛的过程中就能得到并分析车辆数据。虽然不具备实时性,但通知车手改变驾驶方式,或对车辆进行某些调整已经足够了。我管它叫做Level 3数据遥测。

而从这个时代开始,车队必须招聘一类以前从未存在过的工程师类型:数据工程师(Data engineer)。

Level 3:车辆可以在行进间非连续地将采集自车上的数据发送到远离车辆的位置用于分析和其他活动。
(FIA WTCR前几年使用过Level 3 telemetry,也就是burst)

时间进入90年代。当工程师们注意到电视转播中可以在全场调用车载摄像头的信号时,他们就意识到了用同样的方式可以很轻松地传输数据量远小于视频的车载数据信号了。于是,对于车队来说在功能上和现在的数据遥测系统差别不大的实时数据遥测系统出现了。我管它叫Level 4。记得前面说到帮助工程师得到车辆的情境认知吗?这个时候终于可以实现了。图6是1993赛季的直播画面,在舒马赫的车载摄像头画面中已经可以看到叠加的转速、油门、车速、挡位等数据。

Level 4:车辆可以在行进间向一个远离车辆的位置连续发送采集到的实时数据,并能反向接受数据。

潘多拉的魔盒就此打开!完全实时的数据不但让工程师们更能理解车辆和车手的状态,便于现场改善性能;现在这些数据还能被实时传送回车队总部,在那里集中起一个比现场团队庞大很多、拥有算力强大得多的工作站的团队去进一步做数据分析、模拟等工作。车队这个时候需要招聘的已经远不止是数据工程师,而开始需要数据科学家了(Data scientist)。同时,车辆数据也开始被用于电视直播——虽然由于遥测系统的五花八门,直播中不可能同时拿到所有车的数据;但是没关系,当时的车载摄像也支持不了这事啊,门当户对啊!在那个车载摄像只能点对点传输,每场比赛需要挑挑拣拣谁装摄像机的年代,这点事就不是个事。

另一个重大的影响是,随着Level 4 telemetry的布署,车队开始有能力对赛车进行超越控制了。什么意思?就是车队工程师可以在P房跳过车手实时调整车辆:比如发动机的喷油点火mapping、主动悬架控制、差速器设定。。。等等。车队的目的是让车手可以集中精力在驾驶上,而无需操心如何设置车辆。工程师们会在车手还未意识到的情况下让车辆变得更快。

于是到21世纪初的时候,FIA开始无法忍受车队对车辆的控制。赛事变得不知道还能不能说是车手在驾驶车辆了。于是在2003年,FIA首先禁止了双向数据遥测——车辆还可以向车队发送数据,车队不再能向车辆发送除了语音通话外的任何数据。有意思的是这也导致了F1人机界面的一个重大变化:方向盘由原来单薄简单的方向盘,慢慢演化成了现在布满让人眼花缭乱的按钮和旋钮的样子(图7)。

同时,随着车辆控制系统的愈发复杂,传感器的增多、数据量的增大,而F1仍然保持着对随队人员的数量限制,前面说到的在车队总部的支持团队变得愈发庞大了起来。整个实时数据遥测系统演变成了一个包含赛前仿真、竞赛中实时分析调整策略、赛后数据深挖分析并前馈给下一个循环的庞大系统(图8展示了车辆遥测数据如何同时提供给随队人员以及车队总部)。时至今日的一台F1赛车,车上会有超过300个不同类型的传感器,在一次比赛中一台车会发出超过500GB的数据。车队需要与各种大数据合作伙伴、AI合作伙伴、边缘AI(Edge)合作伙伴一起来从数据中发掘出有效的信息。(比如红牛与IBM合作、奔驰与G42合作等)

接下来的故事,你们都知道了。F1赛事牵头引入了统一由马瑞利供应的数据遥测系统,在确保车队得到有效的遥测数据的同时,在整个系统中有机整合进了车载视频、语音通话、赛事控制等多项内容。事实上有效降低了整个赛事在遥测上的总成本,并且使车队的开发变得有序可控起来。而技术的发展在FIA将其中的5G系统下放到#fe电动方程式# 和#wec# 时见到了明显的好处。

在其他的一些偏向客户车队模式的比赛中,如各类GT赛事,也已经普遍开放了车队级的数据遥测系统。我们自己也为一些要求不高的赛事提供过遥测服务(图9)。车队级的遥测系统通常是一些”点对点“的技术方案,也就是适合连接一台车但不适合连接一批车。他们和类似F1/FE/WEC这样的官方遥测系统之间的主要区别是:
- 官方遥测系统适合比赛期间成规模使用,可以给除了车队外的赛事其他功能同时使用。但对于私人车队的赛道测试无法支持,因为现场布署的成本过高。
- 车队级遥测系统不依赖infrastructure的布署,因此私人测试时也很好用。比赛期间可以为车队提供数据,但无法用于赛事中的其他功能。
#F1[超话]# #赛车# https://t.cn/z8AbEk0

【494】 真情流露个大的满足我。
1⃣️ 老天 我只是想让一位叫沈泉蕊的中国男子和一位叫韩维臣的韩国男子在同一个框里麦一下出言成章麦过的腐 又不是想要天上的星星 2⃣️ 为什么韩微臣要和沈犬锐卖腐: 第1⃣️韩微臣和沈犬锐是一对小情侣 小情侣不能不卖腐 第2⃣️韩微尘和沈犬锐两个人都长得帅,对我的眼睛很好 第3⃣️韩微臣和犬锐都长的高,对摄像师拍摄很好 第4⃣️韩微尘和沈犬锐必须同框这样我会幸福 第5⃣️人格启动!

终于有时间好好回顾一下这场完美婚礼啦!
因为前几天没人用那个厅,婚庆提前三天就开始布置了,过程中v和我爸去酒店忙活都主动给我发实时照片,有觉得不好的地方也来得及修改,最后成品是我满意的样子。
精心挑选 提前一年就定好的四大,个儿顶个儿的专业。
定妆造比试妆时好看,婚礼当天比定妆造时好看,化妆师说她每次化完都要回去反省,有时候客人满意,她自己却觉得怎么给人化成那样哈哈哈
定主持人的时候可草率了,小红书搜威海婚礼主持,第一个就是他,点进主页看视频,很合眼缘,再一问有档期就直接定下了。我在外面候场的时候还是比较紧张的,但一听到主持的声音,瞬间就心安了。和预想的一样,仪式过程精简,不煽情,很温暖的完成了。
然后就是摄像了,摄像师是我对接最少的一位,感觉没有哪个镜头与需要特意和他交代,了解过他的作品,知道他的风格,而且领证时就合作过,所以很相信他。原本还担心这个酒店是他第一次去拍,可能他还不了解哪里会比较出片,结果完全是我多虑了,他逮着空就到处乱窜,地形摸的可清楚了,化妆间后门就是他第一个发现的。拉着我一直拍,v都说他好像不希望我们搞仪式,拍照片就行了哈哈哈。最重要的是,当晚出了50张预告,这工作效率绝了!
摄影师那天早上刚开始拍我的时候,看我比较紧张,还劝我别太完美主义,谁能想到,我的婚礼超级无敌完美,硬要说不完美的地方,就是特意给v敬酒时定的马甲,他忘记脱外套了,大家都忘的干干净净…
那天我从三点半起床到下午两三点吧,一口没吃,就咬了口妈妈给夹的饺子皮,我俩弦儿一直紧绷着,换敬酒服时,在化妆间听到厅里播放的猫和老鼠的声音后,我一拍桌子“我的婚礼太完美了!”谁能get到我啊[泪]
最明智的决定就是把朋友们安排在离舞台最近的座位,婚礼结束后收获了一大波花絮,在婚礼电影出来之前,还有机会能看到自己的出场呢(视频下条再发)
最后请大家欣赏朋友们镜头下的我[害羞]


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