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赛车中电子系统的是与非

赛车中电子系统的是与非

关键字: 赛车  电子系统  遥测  
  尽管嵌入系统技术可以为赛车运动的几乎各个方面提供改进,但赛车官员从公正角度考虑,经常在比赛中禁止使用这些技术。
  要 点
  为确保赛车驾驶员(而不是聪明的计算机程序)赢得胜利,有时候比赛会禁止使用嵌入电子产品。
  汽车比赛为高性能车辆和针对量产车型的安全增强系统提供了一个测试环境。
  当出现撞车事故时,事件数据记录器捕捉实时的传感器信息,用于提供即时的医疗支持。
  出于对采用嵌入系统公平性的考虑,有些赛车场计划为赛车团队提供标准化的引擎控制设备。

  电子系统为各种类型赛车成功与普及起着主要作用,从基本的普通小汽车到经过大量改装的高速赛车或 F1 赛车,它们拓展了引擎和车身底盘设计的极限。当车迷们在赛道或电视上欣赏自己钟爱的汽车比赛时,他们看到了嵌入系统技术领域的设计者们多年研究、数据搜集和精益求精成果的累积。从赛前的优化到赛后的分析,赛车团队越来越依赖于成堆的引擎与机械数据,对设计作精细调整,提高性能。当出现碰撞事故时,嵌入式记录仪会捕捉多个数据流,以判定是机械故障还是驾驶员的失误。但这类电子系统很多是有争议的,赛车官员们必须不断更改规则,从而在驾驶员安全、车迷们欣赏和


竞争性之间取得平衡。
  赛车运动已经激励出了许多嵌入电子创新,并最终会在量产的汽车中找到自己的位置。嵌入处理器获取并交换信息,以控制、优化和监控各种功能,而在几年前这些功能还是纯机械式的。动力系统的计算机要实时检查多个传感器,调整燃料混合比、点火定时以及变速箱,以获得最佳性能。设计者基于嵌入电路实现防死锁刹车、牵引控制和稳定控制系统。对于赛车应用,嵌入系统可以针对特定赛道调整车身结构,改进空气动力学特性,调整有效悬挂系统。有了实时通信,后勤维修人员可以监控并调整引擎性能,而车迷们可以看到驾驶室的视图。不过有讽刺意味的是,几乎没有哪种汽车比赛允许采用车队开发和调整的很多先进电子子系统。官方会阻止任何能补偿或辅助驾驶员动作的子系统,以保证竞赛的趣味。
  各个认可团体,如 NASCAR(美国赛车联合会)、Indy 赛车联盟或 FIA(国际汽车联合会),都维护着自己的规则,其中详述了对赛车运动参与者的要求。NASCAR 起源于 1948 年,自称是吸引观众最多的体育运动。它在美国已升至观众参与最多的 20 种赛事的第 17 位,也是全球第 2 大季节性常规电视节目,被传播至 150 多个国家。FIA 主要定位于欧洲,但在全世界举办比赛;F1 或 Grand Prix 比赛采用高度定制的汽车,这种汽车专门设计用于高速比赛。设计者要在多数 F1 方程式赛车上充分地配置各种仪器,向比赛团队、广播商和观众提供汽车与驾驶员的实时信息流。Indy 赛车联盟是另一个开轮式、单座赛车运动的管理团体,这种赛车名为 Indianapolis 500。


  赛前优化
  远在赛车真正开上赛道以前,赛车团队就要做很多比赛决策和调整。例如,Penske 技术集团与赛车团队合作在赛事前预测车辆的性能。Pensake 提供一种计算机控制的振动台及分析服务,它采用 MathWorks 的软件来确定对车辆阻尼特性的最佳调整(图1)。振动平台配有七个液压制动器,其中四个用于道路模拟,三个直接连接到车身上,模拟侧倾、转弯和风阻。赛车团队使用在赛道上预先记录的数据通过调整弹簧和振动参数,精细地调整车辆的动力学特性。Penske 还使用 MathWorks 的 Simulink 仿真工具建立空气动力学负荷模型,为制动器确定适当的下载力。



  当赛车以超过 200mph 的速度飞驰时,互相之间仅有数英寸距离,碰撞事故是难以避免的,并且会经常发生。但是,只有在2001年赛车传奇人物 Dale Earnhardt死后,NASCAR才开始用 Independent Witness 的事件数据嵌入式电子记录仪来收集实时的碰撞数据。NASCAR官方在驾驶员座椅的旁边安装Witness,它拥有能维持两年的电池,是一个自动工作的设备。该设备监控着车辆的运动,当出现碰撞事件时,它会记录下日期、时间、方向、撞击及严重程度,以及一个三维加速度数据曲线。同样,Indy 赛车联盟也要求所有汽车都装有 Delphi ADR3 事故数据记录仪(图 2)。ADR3 可以在事故前、期间和事故后,以 1k 采样/秒的速率检测并记录下车辆的多个参数。被监控的参数包括车轮速度、节气门位置、转向角度、胎压、加速度和安全带负载。驾驶员带有一个耳塞式传感器,其中的嵌入式加速度计在碰撞时立即发出 G 加速度数据。现场医疗人员可以快速获得并分析碰撞数据,帮助确定驾驶者可能遭受哪种伤害,以准备恰当的医治手段。多次事故的数据推动在车辆中整合更多的安全功能,如对抗冲撞力的头、颈约束等。



  在一个采纳嵌入电路的好处并维护公正性的措施中,FIA 为所有 F1方程式赛车团队规定了 2008 年起用的一种标准化 ECU(引擎控制设备)。ECU 将监控传动系统的各个部分,从每辆车上的 100 多个传感器收集数据,并向驾驶者显示关键信息。一只 ECU 每秒要产生多达 500k 字节数据,一次 Grand Prix 赛车期间,从传感器获得的数据可以超过 1G 字节。高速无线遥测链路不断将这种数据送回到位于每个 F1 比赛团队修理间的系统中,供进一步分析。FIA 选择 McLaren Electronic Systems 和微软公司作为 F1 赛车 ECU 及相关软件的正式供应商。
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