Adquisición de datos y telemetría en el motorsport

Cuando ves las carreras de cualquier categoría, verás que existen varios ingenieros mirando constantemente la telemetría para analizarla durante las sesiones. Esta adquisición de datos realizada mediante una serie de sensores y dispositivos situados en el coche, permiten dar una visión más clara de lo que está pasando.

De ese modo se puede conocer si el coche puede estar averiado, cuál es la causa del bajo rendimiento, dónde mejorar en cada sector de un circuito, y mucho más. Por eso es tan importante saber analizar e interpretar estos resultados, y por eso te lo enseñamos todo aquí…

¿Qué es la telemetría?

La telemetría, según el diccionario, son un conjunto de técnicas para medir magnitudes físicas a distancia. Por eso, es una herramienta indispensable que permite recopilar y analizar una gran cantidad de datos en tiempo real durante una carrera. A través de sensores y otros sistemas, permite monitorizar de forma constante multitud de parámetros, como la velocidad, la presión de frenada, o sobre el acelerador, la marcha, el tiempo, la temperatura de motor y neumáticos, RPM, presión del sistema hidráulico, consumo de combustible, fuerzas G, ángulo del volante, y un largo etc., proporcionando información crucial para optimizar el rendimiento y tomar decisiones estratégicas.

Todos estos datos son transmitidos en tiempo real a los ingenieros en los boxes o a la fábrica, quienes los analizan a través de sofisticados software. De esta forma se puede estudiar el estilo de conducción del piloto para compararlo con otros o para saber dónde se puede mejorar, además de identificar problemas mecánicos, e incluso recopilar gran cantidad de información que pueda servir para luego desarrollar el coche a nivel aerodinámico, suspensiones, motor, etc.

Además, hay que saber que la telemetría puede ser unidireccional o bidireccional. Cuando es unidireccional, solo se extraen datos del coche. Mientras que en caso de ser bidireccional, entonces los ingenieros no solo pueden ver los datos, también pueden enviar señales al coche para cambiar parámetros y optimizar el rendimiento. No obstante, la bidireccional no está permitida en todas las competiciones, según el reglamento técnico que se tenga…

Por ejemplo, en un caso unidireccional, el ingeniero solo puede ver parámetros sobre una curva, y será el piloto el que se encargue de ajustar lo necesario. En cambio, si es bidireccional, el ingeniero podría incluso enviar una señal al coche para ajustar el diferencial o el reparto de frenos para optimizar el paso por dicha curva.

Software de adquisición de datos

La elección del software adecuado para analizar los datos de telemetría es crucial para sacar el máximo provecho de la información recopilada. Aunque las preferencias personales pueden variar, hay ciertas características fundamentales que todo software de este tipo debería ofrecer:

• Personalización y visualización de datos:
  • Poder ajustar los límites de los gráficos para enfocarse en áreas específicas de interés.
  • Capacidad de mostrar múltiples canales de datos simultáneamente para una comparación rápida.
  • Superposición de múltiples vueltas para analizar tendencias y comparar rendimiento.
  • Gráfico que muestra la diferencia de tiempo entre dos vueltas seleccionadas.
  • Ampliación de secciones específicas de un gráfico (zoom) para un análisis detallado.
  • Plantillas de visualización predefinidas para facilitar el análisis de datos comunes.
  • Herramientas para medir distancias, tiempos, y obtener valores específicos en los gráficos.
  • Flexibilidad en la forma de representar los datos para diferentes tipos de análisis, como un plot de datos, gráficas X-Y, histogramas, etc.
  • Track mapping o visualización de los datos en relación con el trazado de la pista.
• Análisis y procesamiento de datos:
  • Cálculo de estadísticas relevantes para cada vuelta y sus diferentes sectores.
  • Manejo eficiente de archivos de datos, incluyendo la posibilidad de organizar y categorizar sesiones.
  • Añadir comentarios y observaciones a los datos para facilitar el análisis posterior.
  • Capacidad de cambiar entre diferentes unidades de medida (métricas, imperiales, etc.). Esto es importante cuando se trabaja en EE.UU. o Inglaterra, ya que usan unidades imperiales y no las del S.I. como el resto de europeos, por ejemplo.
  • Capacidad para crear nuevos canales de datos a partir de cálculos matemáticos de los datos existentes.
  • Data filtering, para filtrar los datos para eliminar ruido o centrarse en datos específicos.
• Interoperabilidad y usabilidad:
  • Exportación de datos en diferentes formatos para su uso en otros programas, como puede ser un Excel o similar, entre otros.
  • Interfaz intuitiva y fácil de usar. En el motorsport es aún más crítico este aspecto, ya que una carrera se puede ganar o perder en cuestión de segundos, por lo que acceder rápido a lo que buscas es fundamental.
  • Disponibilidad de asistencia técnica y actualizaciones regulares del software.

Algunos ejemplos de software para el análisis de telemetría bastante populares en el motorsport pueden ser MoTeC i2, Race Technology, AIM MyDAS, Bosch Motorsport, Dewesoft, etc. No obstante, algunos equipos de competición pueden desarrollar el suyo propio para obtener algunas funciones que no tienen los comerciales.

Diferentes maneras de mostrar los datos

Los coches de carreras generan enormes cantidades de datos durante las sesiones de prueba y carreras, para que te hagas una idea, un Fórmula 1 puede generar alrededor de 300 GB de datos durante un fin de semana de Gran Premio. Para comprender estos datos y gestionarlos de forma adecuada, es necesario transformarlos en información útil. Esto se logra principalmente a través de:

• Visualización gráfica: se usa un plot o gráfico tiempo/distancia, por ejemplo, para poder ir viendo en tiempo real cómo cambian los valores medidos en función del tiempo o de la distancia. Por ejemplo, para comprobar revoluciones del motor, uso de los cambios de marchas, etc. Esto quiere decir que la información que llega del coche por los sensores, se debe procesar adecuadamente para poder ser interpretada de esta forma.
• Gráficos X-Y: comparan dos variables para identificar relaciones, por ejemplo, la aceleración longitudinal y la aceleración lateral, u otras muchas cosas…
• Histogramas: muestra la distribución de los datos. Por ejemplo, se puede medir los movimientos del chasis en milímetros (mm) para saber qué valores se repiten más.
• Mapas de pista: relacionan los datos con la ubicación en la pista. Por ejemplo, se pueden medir tiempos por microsectores o sectores en función de la zona de la pista, algo práctico cuando hay condiciones de pista heterogéneas, como zonas mojadas y zonas secas.
• Gráficos de evolución: analizan tendencias en múltiples vueltas para comparar, por ejemplo, la degradación.
• Estadística: resumir los datos en números clave para identificar patrones y tendencias.

Estas técnicas permiten a los ingenieros comprender el rendimiento del coche, identificar problemas y tomar decisiones estratégicas para mejorar el desempeño.

¿Qué datos se recopilan?

Pueden ser muchos, y variará dependiendo de la categoría del motorsport o de las necesidades de cada equipo. Pero los que son comunes, y que la mayoría de software tienen como plantillas por defecto,  son:

• Funciones vitales del motor: RPM del motor, temperatura de agua y aceite, presión de aceite, temperatura de caja de cambios y diferencial, voltaje de batería.
• Transmisión: velocidad del vehículo, RPM del motor, posición del acelerador, relación de transmisión.
• Consumo de combustible: presión de combustible, nivel de combustible, combustible consumido, consumo por vuelta.
• Rendimiento del motor: velocidad, RPM del motor, presión absoluta del colector de admisión, temperatura del aire de admisión.
• Mezcla de aire y combustible: RPM del motor, posición del acelerador, sonda lambda.
• Acciones del piloto: velocidad, posición del acelerador, ángulo del volante, posición del pedal de freno.
• Fuerzas G: velocidad, aceleración lateral, longitudinal, vertical y combinada.
• Frenado: velocidad, aceleración longitudinal, posición del pedal de freno, presión de las líneas de freno.
• Posición de los amortiguadores: velocidad, señales de posición de los amortiguadores.
• Roll y cabeceo: velocidad, aceleración lateral y longitudinal, ángulo de rolido, ángulo de cabeceo.
• Carga en las ruedas: velocidad, transferencia de peso lateral, transferencia de peso longitudinal.
• Subviraje/Sobreviraje: velocidad, posición del acelerador, aceleración lateral delantera y trasera, ángulo del volante, ángulo de subviraje.

Además de agrupar canales, es importante asignar colores específicos a los sensores relacionados con la misma rueda y mantener consistencia en diferentes plantillas. Por otro lado, los ingenieros y mecánicos se deben asegurar de que los sensores funcionan bien y están calibrados antes de salir a pista, de lo contrario, el software podría adquirir datos erróneos.

Superposición de datos

Una de las funciones más poderosas del software de análisis de datos de carreras es la superposición de gráficos de diferentes vueltas. Esto es vital, ya que sirve para comparar el rendimiento del coche bajo diferentes condiciones si han cambiado de una vuelta para otra para ver cómo afecta el frío o el calor o la lluvia, medir la degradación, evaluar la consistencia del piloto, etc.

En equipos de varias escuderías o carreras de resistencia donde distintos pilotos comparten un coche, la superposición de datos permite ver las diferencias en su estilo de conducción. Ayuda a identificar las zonas donde se gana o se pierde tiempo.

Filtrado

El filtrado de datos, también conocido como suavizado, es un proceso que promedia los valores de un conjunto de puntos de datos dentro de un intervalo de tiempo determinado. Esto reduce las fluctuaciones rápidas (altas frecuencias) en la señal y destaca los cambios más lentos (bajas frecuencias).

El filtrado es útil para eliminar ruido o preparar los datos para el análisis de movimientos más graduales. Sin embargo, es una herramienta que debe usarse con cuidado, ya que puede eliminar información relevante. Lo ideal es utilizar el filtrado lo menos posible. Al filtrar una señal, se pierde información sobre los detalles rápidos, como las irregularidades del terreno o los efectos de las masas no suspendidas. Además, la amplitud máxima de la señal puede verse reducida.

Para visualizar mejor los efectos del filtrado, es recomendable mostrar tanto la señal original como la filtrada en el mismo gráfico, con colores diferentes. Esto permite identificar qué información se ha perdido en el proceso.

Exportación de datos

Los programas de adquisición de datos no siempre cubren todas las necesidades de análisis. A menudo, es necesario exportar los datos a otras aplicaciones, como hojas de cálculo como dije antes, software matemático o simuladores de tiempo de vuelta.

La mayoría de los programas permiten exportar los datos en formato ASCII o CSV. Estos formatos son básicamente archivos de texto que pueden ser abiertos con cualquier editor de texto básico, hoja de cálculo o programa de análisis matemático. Los datos exportados tienen múltiples aplicaciones, como el análisis de estrategias de combustible, creación de registros de funcionamiento del vehículo, análisis de Fourier del movimiento de los amortiguadores y generación de vueltas de referencia para simuladores.

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