• Feature: Daten und Elektronik in der F1 erklärt!

In einer Welt, in der die Zeit auf der Rennstrecke begrenzt ist und sich die Technologie ständig weiterentwickelt, wird in der Formel 1 immer mehr auf Daten zurückgegriffen. Aber wie viele Daten generiert und analysiert ein F1-Team an einem Rennwochenende und warum sind sie so wichtig?
Woher stammen die F1-Daten?

Zur Erzeugung von Daten aus unseren Formel 1-Autos und Werkzeugen wird eine Vielzahl von Quellen verwendet, in erster Linie Sensoren an den Fahrzeugen selbst. Diese können alles Mögliche messen, von physikalischen Größen wie Temperaturen und Drücken bis hin zu Systemfunktionen wie dem Getriebe oder der ERS-Einheit.

Diese Sensoren sind entweder über ein analoges System mit der elektronischen Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) verbunden, die das gesamte Fahrzeug steuert, oder über eine Reihe von CAN-Bussen im Fahrzeug, die die Informationen an die Zentraleinheit zurückleiten. CAN steht für Controller Area Network und ist ein Automobilstandard für Netzwerkbusse, die mehrere Geräte miteinander verbinden. In der typischen Konfiguration eines Autos gibt es 17 separate CAN-Busse, die jeweils mit vielen verschiedenen Geräten kommunizieren. So kann zum Beispiel ein Drucksensor Informationen über den Bus senden, die dann von allen interessierten Steuergeräten abgerufen und verwendet werden können.

An einem Rennwochenende können mehr als 250 Sensoren am Auto angebracht sein. Wir teilen diese in drei Kategorien ein: Steuerung, Instrumentierung und Überwachung. Sie alle liefern Druck-, Temperatur-, Trägheits- und Verschiebungsdaten und sind in alle Systeme des Fahrzeugs integriert.

Ihre Größe variiert je nach Funktion und Typ, aber die meisten von ihnen sind sehr klein und leicht, um das Gewicht und die Performance des Autos nicht zu beeinträchtigen. Viele sind von außen nicht sichtbar, einige wenige jedoch schon, so kann man, wenn man genau hinsieht, zum Beispiel die kleinen Wärmebildsensoren am Frontflügel erkennen.

Wie viele Daten erzeugen F1-Autos?

Die kurze Antwort lautet: eine ganze Menge! An einem Rennwochenende beträgt die Gesamtdatenmenge, die pro Auto erzeugt wird, einschließlich Video- und Zusatzinformationen, mehr als 1 Terabyte, und diese Menge erhöht sich noch erheblich (um das Zwei- oder Dreifache), wenn wir die notwendige Nachbearbeitung einiger Daten während oder nach dem Event vornehmen.

Wenn wir uns die spannenden Daten ansehen, die während des Rennens live vom Auto generiert werden, liegt die Zahl eher bei 30 Megabyte pro Runde, aber sie kann zwei- oder dreimal so hoch ausfallen, sobald das Auto an die Box zurückkehrt und die Daten über eine physische Verbindung wie über eine Nabelschnur heruntergeladen werden.

Aber das ist noch nicht alles: In der Fabrik wird ebenfalls eine riesige Menge an Daten generiert, sei es mit einigen unserer hochmodernen Werkzeuge und Anlagen wie dem Prüfstand, dem Simulator oder dem Windkanal. Oder aber auch kleinere Bereiche oder Einzelpersonen, die ihre eigenen Informationen in ihren spezifischen Bereichen analysieren.

Natürlich müssen einige der an der Rennstrecke erzeugten Daten an die Fabriken zurückgeschickt werden, und das ist keine leichte Aufgabe, insbesondere bei den riesigen Datenmengen, die an der Strecke generiert werden. Live-Daten wie die Fahrzeugtelemetrie sind für das Team im Race Support Room in Brackley wichtig, um sie zu analysieren und zu überprüfen.

Bei Europa-Rennen können die Daten innerhalb von 10 Millisekunden, also fast sofort, empfangen werden. Bei Übersee-Rennen wie in Australien (über 16.000 km entfernt) oder Japan (rund 9.600 km entfernt) dauert das Versenden der Daten 300 Millisekunden. Das ist immer noch unglaublich schnell, aber eine leichte Verzögerung im Vergleich zu Rennen, die näher an der Heimat stattfinden.

Das Herunterladen der Fahrzeugdaten und größerer Dateien nimmt viel Zeit in Anspruch, aber unser IT-Team legt großen Wert darauf, dass die Daten so schnell wie möglich an das Werk zurückgeschickt werden, was in der Regel erwartet wird, bevor das Fahrzeug zu seinem nächsten Run ausrückt. An einem Rennwochenende wie in Mexiko wurden etwa 11 Terabyte an Daten zwischen den Werken in Brackley und Brixworth und dem Team an der Strecke hin- und hergeschickt.

Was geschieht mit den Daten, nachdem sie generiert wurden?

Angesichts der geringen Testmöglichkeiten in der Formel 1 kann das Team nicht zurück auf die Strecke fahren und einen Test wiederholen. Dadurch steht es unter dem Druck, es beim ersten Mal richtig hinzubekommen, und das Gleiche gilt für die Daten - wir wollen mit den begrenzten Möglichkeiten, die uns zur Verfügung stehen, die richtigen Daten bekommen, damit wir die meisten Erkenntnisse daraus ziehen können.

Sobald die Daten vom Auto erfasst sind, werden sie synchronisiert, damit wir wissen, was zu einem genauen Zeitpunkt an jedem der Sensoren passiert. Die Daten werden dann verschlüsselt und über unser Telemetriesystem - ein gemeinsames System für alle Teams - zurück an die Garage übertragen.

Viele Leute an der Rennstrecke nutzen die Software ATLAS von McLaren Applied, um Daten zu analysieren und zu überprüfen, entweder live an der Rennstrecke und im Werk oder in der Nachbetrachtung. Die Fahrer sind immer daran interessiert, mehr über ihre Performance zu erfahren. Deshalb verbringen sie nach jeder Session und am Ende eines jeden Tages Zeit damit, die Daten auszuwerten, um zu sehen, wie sie im Vergleich zu ihrem Teamkollegen abschneiden, zum Beispiel indem sie die Bremsdaten und Kurvengeschwindigkeiten analysieren.

Die Ingenieure der einzelnen Fahrer sind ebenfalls damit beschäftigt, die Daten zu prüfen und zu analysieren, um zu sehen, welche Informationshäppchen gefunden werden können, um den Fahrer und das Auto beim nächsten Mal noch schneller zu machen. Manchmal können die riesigen Datenmengen überwältigend sein, aber das stellt wiederum auch eine unglaubliche technische Herausforderung dar: die Priorisierung der Informationen, die man analysieren muss, und die Überprüfung der richtigen Daten, um so schnell wie möglich daraus zu lernen.