赛车硬核技术科普:F1的数据遥测系统(Telemetry) Part1
回想一下,看#f1# 赛事转播的时候,会和看房车赛(CTCC、WTCR)甚至GT赛事的时候有些什么不一样的地方?
一是可以更清晰看到车辆的状态。在F1转播时,引用车载镜头时,通常会叠加油门、刹车、车速、挡位、DRS状态等各种信息,给观众一种更沉浸式感受车手的驾驶的感受。并且在两个车手进入缠斗状态时可以提供两车间的时间差距。这些是在看房车赛和GT赛事转播时完全没有的体验。为什么?
另一个点是对team radio的引用。F1似乎可以随时调用任何车辆的team radio,制造戏剧性的效果。他们怎么做到的?
这是因为,在F1庞大而复杂的官方系统中,包括有实时数据遥测系统(Telemetry system),并且这套系统已经存在了十多年了。其中的一部分技术也被FIA后来下放到了#fe电动方程式# 和#wec# 中,构成他们的数据系统核心,使FE和WEC也能做到类似的功能(但能力有所降级),后续也会一起说明。
让我们回到起点,对于赛车技术或者数据系统不熟悉的小伙伴们可能第一个问题是:什么是数据遥测系统?
引用自航天技术领域的定义为:”遥测,是将对象参量的近距离测量值传输至远距离的测量站来实现远距离测量的技术,并把测得结果传送到接收地点进行记录、显示和处理的活动“。用赛车的大白话来翻译,满足”遥“和”测“这两个子,意思就是:对赛车的一些数据进行测量,然后将这些测量数据通过某种渠道发送到远离赛车的地方,进行其他方面的使用。
当然,在转播中看到来自遥测的数据只是整个系统的冰山一角。但是在细数之前,有一个概念先要澄清:
- F1中的数据遥测系统是由赛事统一开发、部署并控制的系统,而不是由每个车队自行开发的。F1中使用到的数据遥测系统,统一由马瑞利——也就是我的老东家——为其提供。图2可以看到2019年F1发布的新闻,由马瑞利提供(实际上是继续提供)F1赛事使用的官方遥测系统。
这也意味着,为车队提供实时数据用于车队提升性能及制定参赛策略只是一小部分功能。那遥测系统还用在哪些地方,起什么作用呢?我们来分类列举一下(不全):
1. 为赛事主办方提供数据遥测和控制能力
1.1 通过实时视频和数据协助赛事主办方监控全场车辆状态,检查是否有违规(比如燃油流量),提供事故调查数据
1.2 让主办方实现实时赛事控制(Marshalling系统,后续会介绍。可以控制全场旗语、区域旗语或针对特定车辆的旗语)
1.3 为医疗团队提供实时的车手生命体征监测和应急救援辅助(手套中集成了生命体征传感器,通过遥测系统发出)
1.4 以双向数据实现的team radio功能取代传统电台,令所有语音通话受控、数据可随时调取。且FIA可随时向特定成员通话。
1.5 通过传输系统指令摄像头调整角度、焦距、更换保护膜等
1.6 为车辆提供一部分功能的判断条件(如DRS、KERS等)
1.7 发生大过载事故后,触发高速传输ADR数据及高速摄像头视频(正对车手头盔的高速摄像机)
……
2. 为参赛车队提供数据遥测服务
2.1 车队通过实时数据掌握自家车辆的车载数据和车手的情况
2.2 车队能获取场上所有车辆的位置、速度等非保密信息
2.3 协助车队工程师现场分析优化车辆性能、制定参赛策略
2.4 将比赛过程的实时数据提供给远程团队,以更多的硬件和人员团队支持实时模拟来优化策略
……
3. 为媒体转播提供视频和数据
3.1 所有车载摄像头画面(每车5摄像头,你能数出哪5个吗?)均实时传输至媒体制作中心(也就是上海站位于入口处那个带空调超压的大帐篷,图3和图4)
3.2 将车辆数据(位置、速度、油门、刹车、挡位、DRS等)也传输至媒体制作中心
3.3 媒体制作中心进行预处理后(和带有备份处理能力的情况下),将所有数据通过TATA提供的数据服务(这也是为什么很多F1工作服上有TATA标志)提供给位于伦敦的视频制作团队,产生最终提供给全球用户的标准视频(international video feed)
3.4 数据也提供给赛事App以丰富用户观赛体验
媒体制作中心自己就是个可以可以好好说说的故事。由我的某一任前老板负责管理,在疫情前是个完全独立产出视频的庞大设施(光物资就有300吨,有3套装在不同的船上以实现随赛事的全球布署)。在疫情发生后由于差旅和固定人员的困难,分为了现场团队(物资瘦身到200吨)以及位于伦敦的远程团队。但每次一想到伦敦的团队要适应全球的直播时间。。。嗯,这工作很辛苦!
接下来,这套遥测系统是如何实现在高速下稳定可靠并且确保不中断地传输这些数据的呢?
马瑞利为F1提供的遥测系统是一种基于Wifi而开发的数据连接方式,但马瑞利根据多年的经验对其进行了直达底层的优化。其结果就是我们看到的可以实现二十多台车最高到300km/h以上速度的稳定连接。其系统架构图见图5。
而实际上,为了确保F1需要的巨大带宽和高要求,每台赛车上并不是安装1套遥测系统,而是同时有三套独立的系统!它们分别工作于2.8G、5G和10G三个频段。其中10G的系统主要用于传输视频信号,5G和2.8G系统主要用于传输车辆数据、语音数据,以及对摄像头的遥控调整信号等。但3个系统理论上互为备份,所有的数据流都会在首要系统无法传输时自动寻找其他系统作为备份进行传输。曾经有过一些赛车的5G系统或2.8G系统发生损坏很久后才被发现,因为自动备份功能令实际信号基本没有受影响。而在FE和WEC中使用的遥测系统基本上就是F1中的5G系统进行下放实现的,因此他们具有着完全相同的总体系统架构,也实现除了视频数据外的所有其他功能。图6是WEC/ELMS中的车端系统架构,有一些F1中不具备的功能,比如识别车手、驱动leader light和医疗灯、为marshalling显示器提供数据等。
从硬件角度,车端包括有车载设备和车载天线(如图7法拉利赛车Halo前方,360度摄像头后方的小天线)。
同时,基于Wifi的系统也不可能有特别大的传输距离,因此要围着赛车场铺设一定数量的AP(Access point。是的!就像你家太大了无线路由器的天线覆盖不了就需要安装AP一样!)。和你家的AP一样,这些AP用于将所有车辆连接到同一个网络里。图8是某一种AP安装在赛道护栏上的照片,通常使用magic arm安装到护栏,有时候需要额外架高。AP在各个赛道的具体布置与工作频段和使用的天线类型有关,图9就是一个基于5G频段以及全向天线的情况下,在#f1中国大奖赛# 时沿着上赛场布置AP的大致方案。根据我的经验,5G频段使用全向天线时大概可以覆盖700米左右的半径,使用定向天线时基本可以覆盖整个上赛的大直道,但频率越高覆盖范围会越小(也就需要增加AP)。
AP们收发的数据,通过track side box转为光纤信号,接入一个围绕整个赛车场的光纤系统中,再统一连接到赛道本地的服务器,也就完成了遥测系统的现场硬件布署。
另一个让车辆连接到遥测服务器的方式是通过硬线连接——车队在Pit工作时会通过一根”脐带线“(Umbilical cord)将车辆直接连接到服务器,以提供最好的连接质量和最快的连接速度,有利于车队快速下载数据分析,以及FIA在赛前统一检查所有车辆和遥测系统的状态。该方式也被延续到了FE中。
从服务器,将各类不同的数据提供到媒体制作中心、指挥中心、技术控制办公室、各车队、医疗中心,等等等等。与之相配合的系统有EM提供的Marshalling系统,MRTC为语音系统提供的外设、各车队自己的数据分析系统,并且由TATA负责为赛事及各车队将大量的数据以最小的延时实时传输至各自的总部。
总之,数据遥测系统已经是一个已经非常庞大而且起到了非常核心作用的系统了。可以这么说,如果遥测系统突然挂了,事实上F1是会无法完成一场比赛的!
受限于篇幅,我的Part1就集中于介绍遥测系统的应用以及遥测系统的组成上了。各个应用场景的详细解说会在后续慢慢展开。下一个Part2我计划回到源头上,从最早的机械时代开始讲数据、数据采集、数据记录到数据遥测的演变过程和我对其的分类标准。大家如果有更多的问题或者希望了解什么细节,欢迎在回复中留言,我们一起来将这个系列的硬核科普变得更有意思一点。
#赛车##F1[超话]##上海·上汽国际赛车场[地点]#

小儿推拿:健脾胃、强肺卫保健法(值得收藏!)

小儿强健推拿

小儿保健推拿是专门为小儿设计,用于疾病预防、身心保育和促进其生长发育的推拿方法。其中小儿强健推拿,是指一类具有促进与增强小儿组织器官功能,或促进其生长发育的方法。小儿为纯阳之体,生机旺盛,强健法顺应这一趋势,增强小儿体质和各器官功能,使小儿能获得良好的定向发展空间。
《素问·四气调神大论》提出:“圣人不治已病治未病”。《灵枢·逆顺》将治未病称为“上工“。隋代《诸病源候论》记载了预防多种儿科疾病的按摩导引术。唐代孙思邈重视优生优育,提出:“生民之道莫不以养小为大。若无于小,卒不成大”,介绍了膏磨法、囟门保健法等。

常用强健法

健脾胃法

【机制】脾胃为后天之本,气血生化之源,小儿脾常不足,脾喜燥恶湿,脾气主升,脾、胃、大肠、小肠等均属于中焦脾,具有较为固定的体表投影,扪之可及。脾胃以蠕动为特征。

【目的】强健脾胃,增进消化,促进小儿生长发育。

【方法】补脾经(3~5分钟),清胃经(1分钟),磨腹(顺、逆时针各两分钟),运内八卦(1~3分钟),揉足三里(2~3分钟),捏脊(3~6遍),掐四横纹(3~5遍),抱肚法(3~5次)。

【注意事项】一般在空腹时推拿,抱肚法抱在脘部。

强肺卫法

【机制】前胸后背肺所居,肺经循行于上肢掌面挠侧,肺主呼吸,外合皮毛。

【目的】增强肺功能,提高人体抗病能力、适应气候能力和抗过敏能力。

【方法】清补肺经(根据体质确定清补比例3~5分钟),补脾经(1~3分钟),揉外劳宫(1分钟),推上三关(,3分钟),肃肺(3~9遍),开璇玑(1~3遍),擦头颈之交令热,顺经拍上肢肺经循行部位(潮红为度),抱肚法(3~5次)。

【注意事项】多在清晨操作,注意保暖防寒,引导小儿多参加体育运动、户外运动或游戏等。抱肚法抱在胸部。

推拿注意事项

1、推拿前需确保孩子处于放松状态,避免在饥饿、饱腹或疲劳时进行推拿。

2、推拿过程中要保持适当的力度,避免过度用力导致孩子不适。

3、推拿过程中要关注孩子的反应,如有不适或疼痛,应立即停止推拿。

4、小儿强健推拿并非一蹴而就的过程,需要长期坚持才能取得显著效果。 https://t.cn/A6pBq2hL

#together益起#

能量旅程,纯粹健康 ——

五月一日,国际劳动节期间,由衷感谢公益之友—— Blueglass Yogurt邀请创作公益作品,此次创作中,代表ME/CFS城市慢生活公益项目、ME/CFS公益先锋联合各方公益之友以公益行动、慈善影像、实验性艺术进行创作,收彔于《心中花园》公益作品系列。作品宣导现代多样性、可持续植物系营养饮食文化,关注生命、生态健康意识,定向关怀ME/CFS慢性疲劳综合症,共建全球身心健康环境生态。

关于“Blueglass Yogurt ”——
Blueglass Yogurt 阿秋拉尕酸奶,致力秉承“ 匠心、责任、分享、改变” 的发展理念,甄选健康、新鲜的食材,来满足人们对于健康、品质、以及创意营食的需求,让酸奶纯粹、营养的风味,为人们带来喜悦。

关于“国际劳动节”——
五月一日,为国际劳动节又称“五一国际劳动节”“国际示威游行日”(International Workers' Day或者May Day),是全球80多个国家的全国性节日,亦是全世界劳动人民共同拥有的节日。

关于“ME/CFS慢性疲劳” ——
全球COVID-19 的发生,让公众社会再次关注、重视对于“ME/CFS慢性疲综合症(Chronic Fatigue Syndrome, CFS / Myalgic Encephalomyelitis, ME)” 的正确认识,世界联合国健康代表、ME/CFS城市慢生活、MillionsMissing等均共同宣导尊重疾病与健康治疗、科研、教育的正向发展。

关于“ME/CFS城市慢生活” ——
“ME/CFS城市慢生活” 创始于陸家嘴社区公益基金会,联合Millions Missing在大中华地区发行行动、作品、跨界联名举办活动以正向、健康行动倡导公众对疾病认知,关怀、致敬全球ME/CFS慢性疲劳综合症。

行动/Journey能量旅程
作品/心中花园系列Heart Garden
倡导/健康饮食/纯粹精神/美味关系
致敬/五一国际劳动节International Workers' Day
益顾/谷勇GuYong/王怡WangYi
益行/蓝国川LanKuochuan
益制/范景翔FanChingHsaing
益宣/焦晉茹JiaoJinru
分享/buff9不老莓原花青素/5000亿益生菌
位置/BlueglassYogurt
时装/BALENCIAGA
公益/ME/CFS城市慢生活/MillionsMissing
社慈/陸家嘴社区公益基金会
本源/能量旅程/文化公益/先锋精神
响应/世界地球日The World Earth Day
科普/ME/CFS慢性疲劳/身心健康意识
感谢/淮海慈善公益/慈莲行动/CHUAN-CI

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