一级方程式计算机化简史

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如今,一级方程式赛车团队使用数千台尖端计算机来测量,控制,分析和模拟大奖赛中所用汽车的各个方面。 迈凯轮车队的软件开发人员Chris Alexander详细介绍了体育计算机技术的历史。

从特殊的车载电子设备到世界各地数据中心中无数的虚拟服务器,计算机已经遍及一级方程式工程的各个方面,但是技术如何做到这一点呢? 像体育运动的本质一样,一级方程式赛车在计算机上的历程是关于速度和力量的故事。



1950年代。 可以想象,一级方程式的早期并没有受到计算机技术发展的很大影响。 实际上,世界杯始于1950年,而第一台计算机是一年前发明的。 所谓的电子延迟存储自动计算器(EDSAC)是在剑桥大学制造的,并用五孔打孔带编程。 由于使用原始技术,他占用了两台McLaren MP4-31一样多的空间,并且花了许多小时才能完成最简单的程序!



1960年代。 一级方程式赛车的机器仍然仅由机械工程师在传统绘图板上设计而成,这些工程师装备了自动铅笔和不寻常的法国直尺套件,这些工程师通常在传统绘图板上进行设计。
当布鲁斯·迈凯轮(Bruce McLaren)和丹尼·哈尔姆(Denny Halm)在1960年代后期驾驶迈凯轮赛车时,飞行员是分析机器性能的关键工具。 车手一个简单的错误,或者他对汽车“告诉”他的东西的理解上的错误计算,很可能是比赛退出的结果。

例如,1967年在摩纳哥大奖赛上,布鲁斯错误地认为自己需要加油,因此进站了。 杰克·布拉汉姆(Jack Brabham)指出了他的错误。 回到战斗,他最终获得​​第四名。

在现代的一级方程式赛车中,每秒测量数千个参数,在赛道和基地的工程师可以分析机器的问题,而无需在进站时停下来。



1970年代。 直到1970年代,电子元件和微处理器的开发进步才推动了我们今天所说的微型计算机的引入。 这发生在1975年,当时迈凯轮(McLaren)首次引入遥测技术-收集有关汽车的数据,但不在一级方程式赛车中,这是Indikar车队的优点。 收集了14种不同类型的车辆数据,这些数据可以在车库中卸载。 为了更好地理解,这与现代智能手机有关其环境的信息量相同。



1980年代。 在1980年代,随着家用计算机的蓬勃发展,车载电子技术开始出现重大进步。 由于电子和模拟系统变得更轻,更小,功能更强大,因此安装在一级方程式赛车上的任何设备的关键方面都已被车队,尤其是引擎制造商用来执行更复杂的系统。

除遥测技术外,第一批电子设备还用于执行控制任务,以提高汽车的可靠性和操作性。 这些控制系统是您在现代机器中可以找到的系统的先驱。 他们通过执行诊断和跟踪来帮助提高发动机效率和可靠性。

在一级方程式赛车中,这些电子系统的第一种类型仅是车载的,其缺点是缺乏将数据传输到车库的能力。 相反,技术人员仅在汽车在车库中时才需要从车载内存中下载数据。 最初,一圈只有足够的存储空间,因此飞行员获得了一个额外的信号来为选定的一圈打开遥测功能,并且在返回车库时从汽车中获取了数据。 高大的机架式计算机开始占用车库中的空间,仅次于传统的机械工具。

这些步骤标志着一级方程式信息时代的开始。

电子发动机控制系统也出现在1980年代初期。 1983年,迈凯轮(McLaren)为MP4 / 1E推出TAG Turbo发动机时,它配备了先进的博世系统,该系统将燃油控制和点火同时结合。 这使得电子设备可以比以前更大程度地控制动力,操纵和燃油效率。

燃料使用是需要解决的重要问题。 1985年,不加油的汽车被限制为220升燃油。 1986年,这个数字减少到195升,这意味着准确和有效地使用燃料变得极为重要。

1985 MP4 / 2B是迈凯轮汽车中第一辆在驾驶舱内配备电子剩余燃油读取器的汽车。 借助这项技术,在Ayrton Senna前往Lotus和Stefan Johansson前往领先的Ferrari之后,Alain Prost率先越过终点线,但他们已经耗尽了燃料(后来Prost被取消资格,原因是他的赛车被取消了资格)质量低于正常)。

但是,该系统仍然不可靠。 众所周知,普罗斯特忽略了所有警告,并于1986年在阿德莱德赢得了他的第二个世界冠军,尽管燃油指示器处在红色标记上。 对于法国人来说,幸运的是,该指示器是错误的!
众所周知,在公式1的所有元素中,速度是最重要的因素,并且等待从计算机下载实际数据花费了太多时间。 在1980年代下半叶,在汽车返回维修区之前,第一个数据流在车库中可用。

那是遥测的热潮-汽车可以使用无线电信号将有关每个圆圈通过的关键数据传输到车库。 在汽车驶入车库前几分钟,工程师就可以获取这些少量的信息样本,之后,所记录数据的全貌就变得清晰了。



1990年代。 尽管这项运动在最初的40年中取得了进步,但到了1990年代,无论是在机器本身还是在整个团队中,它都成为了计算能力的“爆炸式增长”。

1993年,计算机化的发展促进了对机器“主动控制”技术的使用。 与现代汽车相比,这是使用更多控制电子系统的时代:主动悬架提高了机器的稳定性; 动力转向辅助飞行员; 制动助力器改善了弯道的牵引力,而牵引力控制系统则有助于从弯道最平稳地驶出。
有必要从机器中收集更多数据并以比以前更高的频率进行分析。 这项工作委托给了许多功能更强大的高速计算机。 随着车载技术的发展,将数据加载和卸载到车库的技术开始发展。 反过来,工厂中的计算机系统变得越来越大,越来越快。

在开始管制汽车中使用辅助技术的同时,体育运动也促进了其他领域计算机的使用。 这项运动的重组开始了。



如今,一级方程式依靠互联网的使用,以比普通家庭连接快十倍的速度在世界范围内传输从遥测到电视的所有信息。

在1960年代,当电子系统刚开始在一级方程式中使用时,尚未发明互联网。 1969年,第一个大型网络ARPANET连接了美国大学中的四台计算机。 按照今天的标准,该网络是如此缓慢,以至于要将三分钟的音乐文件从一台机器传输到另一台机器要花费五个多小时。

在2018年,您可以在短短一百秒钟内将相同数量的数据从澳大利亚大奖赛赛道传输到迈凯轮技术园区!

由于允许参加活动的人员数量以及可以运送到世界各地的设备数量的限制,现在每个基地的工程团队都可以使用与赛道上的同事相同的数据。
当汽车在轨道上时,遥测数据会实时传输,这使工程师有机会共同分析收集的信息,并在工厂和轨道之间共享数据。 这个过程的速度对于在大奖赛之前举行的简短而激烈的培训活动中收集尽可能多的有用数据非常重要。

现代Formula 1中使用的计算机无疑是最好的计算机之一。
超便携式笔记本电脑为工程师提供了访问数据,建模和分析工具所需的数据,建模和分析工具,以优化下一次活动的机器性能。 高性能工作站使基于系统的团队能够使用来自各种来源的数据快速处理复杂的调制情况。 像SAP HANA这样的特殊软件使工程师可以通过获取信息来处理数千个数据圈,这些信息可以帮助提高周末赛车的性能。

此外,经过特殊设计的硬件集群-由十到数百台计算机组成的组,可共同处理复杂的数学问题-CFD系统用于改善汽车的空气动力学部件,并使用模拟器使您可以在驾驶员不在赛道上时开发汽车。

除了物理计算机之外,所有团队都使用云计算:与传统计算机不同,云计算机是完全虚拟的,它们在世界各地的大型数据中心中工作,并且可以通过Internet获得对它们的访问。

当工程师团队需要解决一个复杂的问题或分析大量数据时,云可以提供数千个这样的虚拟计算机来快速解决问题。 这项技术可提供无与伦比的速度和带宽,而计算能力却无法与工厂或赛道上的计算机相提并论。 此外,可以通过Internet组织特殊连接,从而可以在团队和云服务器之间提供高速数据传输,并为敏感信息提供一流的保护。
Formula 1工程师使用复杂的特殊软件,而这些软件在家用和办公计算机上都找不到。

在迈凯轮,我们开发了自己的数据分析和调制平台,使团队中的每个工程师都可以访问系统数据。 这个平台结合了对各种数据的访问,从大奖赛赛道上的汽车到模拟器上测试飞行员所通过的圈子,都可以访问。 从空气通道中产生的空气动力学数据到针对单个机器组件(例如离合器或制动器)的专用设备测试。

由于可以用相同的方式访问所有这些数据,因此可以轻松地开发新的研究和分析工具,以满足在快速变化的一级方程式环境中出现的紧急需求。该平台还为许多专业的高性能应用程序提供了坚实的基础。为特定的工程学科而设计。 团队中几乎每个工程组-从悬架,制动器和底盘到赛车工程师-都有自己的一套软件工具,可以帮助他们分析最重要的数据。



在一级方程式赛车中使用计算机已经改变了体育的面貌,并为开发快速赛车的工程过程做出了不可估量的贡献。 团队将继续突破调制,开发和分析技术的界限,并与经过适当调优和优化的机器竞争。

一级方程式像其中使用的计算机技术和软件一样,正在以惊人的速度发展,以满足不断变化的设计和工程任务。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN412229/


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