Análisis Técnico – Telemetría

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La telemetría es un conjunto de dispositivos electrónicos, incluyendo la Unidad de Control del Motor (ECU) que transmite datos específicos, por ejemplo mediciones, no sólo a un lugar remoto, en el caso de la Fórmula Uno, al muro o boxes.

Graba electrónicamente el rendimiento del motor, el estado de las suspensiones, datos referentes a la caja de cambios, el estado del combustible, todas las lecturas de temperatura, incluso la de los neumáticos, las fuerzas G y la conducción del piloto. Esta información se usa a continuación como base para determinar la configuración del coche y los problemas que lo puedan acontecer.

El uso de la telemetría se inició a finales de 1980, cuando los equipos  enviaban datos sólo cuando el coche atravesaba el pit lane. La tecnología ha crecido a un elevado ritmo a principios de los años 90, pero en trazados como Monza, Spa o Mónaco, donde los coches cruzan por árboles o edificios, existe la posibilidad de perder cobertura durante una cierta cantidad de tiempo.

En la década del 2000, las escuderías mejoraron esa limitación mediante la retransmisión de datos no recibidos tan pronto como el monoplaza se adentraba en zonas de poca cobertura. En el momento en que los coches pasaban por boxes, todos los datos ya habían llegado.

En 2002, una telemetría bidireccional estaba permitida, de forma que los ingenieros podían cambiar la configuración del bólido durante una parada en box. A pesar de estar prohibido hoy en día, se aprendió mucho de aquella experiencia.

A día de hoy, las escuadras usan múltiples antenas alrededor del circuito. McLaren Electronic Systems, proveedor oficial de las ECU de Fórmula 1, coloca las antenas disponibles a utilizar por los equipos. A medida que un monoplaza rueda por el asfalto va cambiando de antena reduciendo así la pérdida de datos.

Funciona de la misma manera que una red de telefonía móvil. Esto se traduce en una cobertura casi 100% para cada circuito, asegurando un gran ancho de banda para todos los equipos.

Trabajar con los datos de la telemetría permite que la gran parte del tiempo de trabajo empleado en el monoplaza se use en regular el diferencial. El diferencial, permite que las ruedas traseras giren a diferente velocidad, ajustable a la entrada de curva, mitad y salida de la misma. Juegan un gran papel en el agarre en curva y una buena estabilidad puede contribuir a un mejor tiempo por vuelta.

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Por reglas de la FIA, está prohibido mandar información electrónica al coche. De esta forma, el sistema es unidireccional, enviando información directamente al box y no al contrario. Es entonces cuando los ingenieros pueden analizar el reporte a tiempo real y comprobar si algo falla o informar al piloto dónde y cómo puede mejorar su pilotaje o configuración desde el cockpit.

Por otra parte, todas las escuderías mandan estos informes a sus cuarteles generales, donde un equipo entero está dedicado a analizar los datos recolectados en tiempo real.

Cada monoplaza tiene entre 150 y 300 sensores. No es un número exacto porque para cada trazado varía según los requisitos de la pista. También, en pretemporada o en los entrenamientos libres utilizan distintos sensores a los empleados en carrera, sobre todo algunos para liberar de cierto peso al coche.

La comunicación entre el coche y el garaje se realiza con una variación de entre 1.000 y 2.000 canales de telemetría, vía inalámbrica, usando una frecuencia de 1,5 GHz o la frecuencia permitida por la autoridad local. Estos canales están encriptados, y el retardo típico del envío/recibo suele estar en torno a los 2 milisegundos.

En cada Gran Premio se puede almacenar aproximadamente 5 billones de muestras, y en cada carrera un intervalo de 1,5 billones de muestras. Durante una sesión de hora y media, el equipo puede recolectar entre 5 y 6 gigabytes comprimidos brutos de un solo coche.

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En la hoja de telemetría que Lewis Hamilton twitteó curiosamente en la mañana de domingo antes del Gran Premio de Bélgica en 2012, no sólo contenía el rastro de las vueltas de Hamilton y Button sobreimpresionadas. Mostraba que Lewis estaba perdiendo tiempo con respecto a Jenson, además de información referente a la configuración del coche, incluyendo datos confidenciales como la altura del coche y la marcha utilizada en la caja de cambios.

Desvela que el piloto inglés, que ahora milita en las filas de Mercedes, perdía medio segundo respecto a su compatriota en los sectores 1 y 2 de alta velocidad, pero lo que no ilustra esta hoja es la ventaja de un segundo en el sector 2 que daba una mayor carga aerodinámica en el ala. Por consecuencia el tiempo por vuelta finalizaba más o menos de la misma manera.

Desde que la información está comprimida, no se habla de megabytes o gigabytes, así que la velocidad de transferencia actual empleada por el sistema de telemetría es menor. Cada coche es independiente, lo cual hace que tener dos coches sea más provechoso al guardar el doble de información.

El transmisor se coloca en el pontón y recorre el coche con un cable hasta la antena situada en el morro del coche. Cada coche, además, contiene un sistema de almacenamiento que graba los datos más recientes, de forma que si la transmisión falla, el monoplaza mantiene esta información hasta que el envío se complete.

Por este motivo, cuando, por ejemplo se entra en el túnel de Mónaco, el coche sigue recolectando referencias hasta que sale de él mandando todo el reporte a boxes. Estos documentos se decodifican y puede ser leídos y comprendidos por un ordenador.

Circula a través de un servidor de datos denominado ATLAS (Sistema avanzado de adquisición de telemetría unida, desarrollado por McLaren Electronic Systems) que monitoriza los canales de telemetría a los ingenieros. Este programa ilustra todas las líneas onduladas en la pantalla.

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ATLAS se ha convertido en el paquete de adquisición de datos estándar en el paddock de Fórmula 1 debido a que la FIA reguló la utilización de la ECU desplegada por McLaren.

Este paquete se compone de un panel electrónico de registro de datos del coche y transmisor de radio, enviando datos a través de radio frecuencia hacia receptores de telemetría del box. Los receptores descrifran la información y operan como servidores central de información decodificada distribuyéndola mediante un red local ethernet.

Cualquier PC que tenga instalado ATLAS y esté configurado a la red de área local del equipo puede recibir la telemetría proporcionada por los coches. La facilidad de la instalación y distribución, facilita el envío de reportes en tiempo real a la fábrica, donde están los ingenieros y estrategas de la escudería.

El nivel hardware y de infraestructura del sistema es un secreto muy bien guardado por los equipos, pero es un tema fundamental en el comportamiento de cómo un ingeniero recibirá la telemetría y cómo operará con ella.

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Si observamos con atención a los coches de la Scuderia Ferrari, se puede observar el logotipo de AMD. Para la mayoría, esto significa que AMD paga a los de Maranello para lucirse en sus monoplazas, pero no esto no es del todo exacto. La empresa estadounidense encargada de fabricar en su mayor parte procesadores, provee de la infraestructura de telemetría durante los Grandes Premios a la escuadra italiana.

En Fórmula 1, las frecuencias de radio empleadas durante un fin de semana de carreras y sesiones de test son frecuencias totalmente personalizadas, debido a que sistemas como GSM, DECT y Bluetooth nunca fueron diseñadas para soportar la velocidad requerida o el entorno de trabajo.

Los requisitos mencionados son variados, teniendo en cuenta la cantidad de parámetros tales como enormes tasas de datos, frecuencias disponibles, latencia aceptable, calidad del servicio, países de operación, tamaño del software, coste, consumo de potencia y muchos más requisitos. El espectro radioeléctrico es un recurso escaso y a menudo es suministrado por las regulaciones nacionles e internacionales.

La selección de una banda de frencuencia adecuada es un problema complejo. Pueden ser limtaciones en la potencia de salida, esquemas modulación aceptables, lugares de instalación y la utilidad de aplicaciones.

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En esta captura de telemetría, las ondulaciones representan (desde arriba hacia abajo) el mapa del circuito de Silverstone, las marchas utilizadas, revolucions y las fuerzas G como pequeños puntos.

Vagamente se puede comparar el sistema ATLAS con Microsoft Excel en referencia a sus superficies de trabajo. La organización de las superficies de trabajo están relacionadas con las hojas de trabajo de Excel contiene varias “páginas” organizadas en una interfaz gráfica de usuario de tablas similares a Excel.

Cada página contiene displays creados por el usuario, en las cuales analizar la información.

El ejemplo impreso en la imagen de abajo es el ejemplo de dos pilotos sobreimpresionados en un marco de trabajo de ATLAS, de la misma forma que una hoja de trabajo puede ser ilustrada en Excel. De esta forma, un piloto puede comparar cada vuelta, aprender y mejorar su estilo de pilotaje, o aprender y comparar su vuelta a vuelta con su compañero de escudería.

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Este tipo de imagen particular se conoce como una forma de onda. Una forma de onda enseña datos relativos al tiempo o la distancia como el dominio de la pista.

La información de cada monoplaza se reprensenta por un color. En este ejemplo, los trazos azules se comparan con los datos del rojo. Cada parámetro encarna una salida calibrada de un única e individual sensor del coche. Adicionalmente, cada parámetro reproduce una función, una salida matemática basada en un cálculo matemático.

Un mapa del circuito de Mónaco se localiza en la esquina inferior derecha. Además, se pueden observar que las curvas se identifican por el color verde, y las rectas por el color amarillo.

ATLAS automática genera un mapa con la aceleración lateral y los reportes de distancia registrados. Las curvas se calculan y determinan en contra de la aceleración lateral.

Uno de los mayores suministradores de radio frecuencia de telemetría es Plextek. Plextek, actualmente provee de esta infraestructura a Sauber, Williams, Red Bull, Toro Rosso y Ferrari. Esta empresa fue abordada en 1998 por el Grupo Pi, espónsor y suministrador de equipo electrónico de Williams y Jaguar F1 Racing por aquellos tiempos, desarrollando un nuevo sistema de telemetría para la competición.

Las primeras pruebas de este sistema de Plextek fue llevado a cabo en Silverstone, Hockenheim, Nürburgring y Barcelona permitiendo fabricar modelos con un cierto número de ambientes diferentes.

A raíz de los datos obtenidos, el diseño del sistema propuesto fue perfeccionado y testeado para originar una cobertura estimada que mostrara un rendimiento ideal del programa. Este enfoque posibilitaba una comprobación temprano en si los objetivos iniciales del procedimiento se podían conseguir antes de diseñar el software final.

Finalmente, la red de telemetría extendido por Plextek y el Grupo Pi corrió por primera vez en el Gran Premio de San Marino en Imola en 2001, cuando el equipo Williams-BMW se anotó la primera victoria de su asociación con motores germanos de dos años.

En el intervalo entre 2001 y 2002, el Grupo Pi regresó junto a Plextek con una actualización del programa. Estas mejoras proveían de un protocolo de reconocimiento plenamente reconocido. El nuevo software también proporcionaba un canal de enlace de datos para el coche, que era ilegal bajo las viejas reglamentación de la FIA en la temporada 2001, pero que se dio vía libre en 2002.

El nuevo proyecto proporcionaba a las escuderías recibir libre de errores las transferencias de datos procedente de los monoplazas, así como un canal de comunicación fiable pudiendo ajustar el rendimiento en carrera. Este nuevo método fue instalado en 4 escuadras, incluyendo Williams-BMW, Jaguar y Arrows.

fuente: formula1-dictionary, car bibles, google

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