Знать, а не догадываться: телеметрия на мотоцикле – вводный курс

МОТОГОНКИ.РУ, 1 апреля 2020 - Самые современные спортбайки, оснащенные платформами IMU и продвинутыми блоками управления двигателем, а также контрольными панелями с расширенным функционалом, уже имеют ряд встроенных функций для сбора данных. Но функционал этот достаточно узок, поскольку он не рассчитан на прямое гоночное применение. Это, скорее, приятное дополнение к уличному байку, который готов участвовать на трек-днях «as is», без дополнительных доработок: Lap Timer, GPS, датчики позиционирования (наклона и скорости), данные по оборотам двигателя, включенной передаче – эта информация может храниться во встроенном дата-логгере мотоцикла. Также, если спортбайк в топовой комплектации, он может быть оснащен комплектом «умных» подвесок, блоки управления которых также могут собирать кое-какую дату…

Телеметрия: знать, а не догадываться

Однако все это не связано напрямую с трековым применением, а скорее носит сервисный характер, так что объединить эту «дату» в то, что нам нужно, не удастся. Так или иначе, потребуется установить комплект точного дополнительного оборудования.

Комплект телеметрического оборудования

Для того, чтобы собирать действительно важные для анализа данные, нам понадобятся три неотъемлемых элемента: 1) то, чем собирать данные (сенсоры); 2) то, куда их собирать (приемник и хранитель сигналов – дата-логгер); и 3) программа, которая будет эти данные обрабатывать и анализировать.

Сенсоры (датчики)

По-минимуму, мы хотим видеть и знать:
• Скорость мотоцикла (нужен GPS датчик)
• Углы наклона (тот же GPS + акселерометры)
• Обороты двигателя, положения дросселя/тормоза (датчики ECU + внешние датчики)
• Положение подвески (внешние потенциометры)

Лямбда-сенсор для дата-логгера i2M

Дополнительно, можно поставить какое угодно количество датчиков, например в мировых сериях могут использоваться:
• Датчик давления воздуха в air box
• Лямбда-сенсор
• Датчики температуры колес
• Датчик давления на лапку переключения передач
• и многое другое в зависимости от задач команды и пилота

Потенциометры (датчики подвески) для системы i2M

Сенсоры отличаются между собой частотой собираемых данных (1-200 раз в секунду), видами (потенциометр, температурный датчик и т.п.), ну и ценой, конечно. Чем чаще мы можем собирать данные, тем точнее будут наши выводы о поведении мотоцикла на треке

Сборщик данных с сенсоров – дата-логгер (data logger) - как правило, отдельный блок, который собирает все данные и пишет их во внутреннюю память в своем формате. Но сегодня массово применяются и системы all-in-one, в которых объединены основные функции именно логгера с GPS-системой, а остальные датчики подключаются по прободам или по Bluetooth.

Современный дата-логгер от i2M: все в одном + возможность подключения дополнительных сенсоров

Дата-логгер по сути своей – микрокомпьютер с процессором, системой ввода/вывода и энергонезависимой памятью. Поэтому, логгеры отличаются один от другого по производительности, объему памяти и другим параметрам. Например, по количеству каналов ввода («портов»), к которым подключаются проводные датчики. И чем мощнее блок, тем больше данных в секунду он может принять и записать, ведь все они поступают с датчиков одновременно. Плюс, современные датчики, как и дата-логгеры могут работать по беспроводной схеме, например, по Bluetooth.

В базовой телеметрии подобным блоком может вполне служить современный смартфон, который принимает данные по Bluetooth.

Ведь практически любой смартфон имеет в комплектации GPS модуль, гироскопические сенсоры и акселерометры, и он сам может быть датчиком и дата-логгером в одном флаконе. Скорость передачи с внешними датчиками будет невысокой, но зато никаких дополнений не нужно, поэтому можно рассматривать и такой вариант для начала.

Программа для анализа у каждого производителя дата-логгеров свой формат и, соответственно, своя программа анализа, привязанная к его системе. Например, 2D продают свою программу за деньги (цена от 1500 евро до бесконечности), AIM дают свою программу бесплатно (ее можно скачать на официальном сайте).

Так выглядит рабочий экран ПО для анализа данных от i2M

Софт для смартфона стоит символические деньги (500-1500 руб), но и возможностей у него на порядок меньше.

Зачастую, программы позволяют выгружать данные в таблицу формата Excel, что здорово расширяет сферу применения и деятельности по анализу. Дописав пару модулей и формул, можно превратить Excel в простую, но эффективную систему анализа и математически рассчитывать дополнительные каналы.

Варианты сборок (китов)

Пойдем от самых доступных наборов – к более сложным и профессиональным системам.

Телефон с внутренними датчиками GPS/Gyro/Acc
Самое простое – покупаете программу для телефона, ставите телефон на мотоцикл – и вперед!

Хорошей программой является RaceChrono, и тоже я использую ее, но есть ряд других аналогов. Вот как выглядит простейшая аналитика, собранная за сессию в RaceChrono:

RaceChrono - одна из самых удобных программ для анализа своих покатушек

Как видно, есть режим, где можно наложить собранную дату с привязкой по GPS на проекцию трассы на Google Maps и смотреть «мультфильм», глядя и анализируя простые данные, например, угол наклона мотоцикла в повороте и ускорение - два параметра, которые может писать в лог любой современный смартфон (помимо скорости и времени круга). Ну, а еще ее можно связать с камерой GoPro, и тогда...

RaceChrono - режим наложения собранной даты на проекцию карты Google Maps

Преимущества такого набора (в зависимости от программы):
• Недорого
• Быстро
• Анализ телеметрии происходит прямо на экране телефона
• Как правило, можно выгружать треки в Excel

Недостатки
• Малая точность датчиков (GPS в телефоне обновляется раз в секунду, сильно искажается скорость и траектория)
• Слабые средства анализа
• Малое количество датчиков (есть скорость, частично углы наклона, траектория, ускорения и замедления)

Пример OBD-датчика: расширенная версия GPS-трекера с Bluetooth подключением

Смартфон + набор Bluetooth датчиков

• Покупая дополнительные датчики, мы можем существенно улучшить качество данных
• Например, можно купить внешний GPS-приемник, который опрашивает спутники 50-100 раз в секунду (50-100 евро на ebay)
• Сюда же относятся датчики OBD на Bluetooth, которые позволяют читать параметры двигателя и видеть его обороты и температуру (для BMW подобный прибамбас стоит 150 евро и вставляется в гнездо от Calibration Kit)

Я использую такой набор, катаясь на мотарде или питбайке по картодромам

AIM Solo Bike DL

Внешний блок + подключение к ECU

Специализированные дата-логгеры, которые уже предназначены для сбора большого потока данных. Диапазон довольно широк:
– у того же AIM есть SOLO DL или SOLO 2 DL – cо стационарной установкой и подключением к мотоциклу; фактически, эта система работает, как вышеописанный набор со смартфоном (цена в районе 400-600 евро)
– и у AIM есть профессиональный комплект Evolution 4(S), собирающий кучу каналов и непосредственно используемый нашей командой на треке (цена около 5000 евро за комплект)
– 2D предлагает пару вариантов, как собрать комплект телеметрии, но здесь дешево не отделаетесь: любой набор получится в районе 5-8 тыс евро

AIM MXS дата-логгер на мотоцикле Honda

Отдельным подвидом является совмещение дата-логгера с контрольной панелью мотоцикла, который устанавливается вместо штатной приборки и полностью ее заменяет. Но, конечно же, такой вариант уже нельзя назвать «бюджетным».

Вот пример использования AIM MXS 1.2 в комплектации с различным периферийным оборудованием, включая даже HD-видеокамеру:

Конечно же, AIM и 2D возглавляют рынок со своими профессиональными продуктами этого типа, и они не дешевы.

К счастью, на рынке есть альтернативные производители, выпускающие доступные варианты объединенных блоков логгер+панель, например, i2M. Они хорошо распространены, поскольку гонщики-любители, да и просто владельцы спортбайков зачастую ставят себе такие панели (модели Chrome, Chrome Lite и т.п.) на замену стоковым или после поломки оригинальной панели. Единственным, но главным недостатком i2M можно считать совершенно убогую программу анализа. Зато есть обходной маневр – экспорт данных из i2M в анализатор от 2D!

i2M Chrome на Suzuki GSX-R1000 2017

Также стоит обратить внимание на различные колаборации, которые производители телеметрии делают с производителями мотоциклов. Так, 2D создала для BMW Motorrad штатный набор BMW Kit, который стоит относительно вменяемых денег (0.8-1.5 тыс. евро), но при этом позволяет получить профессиональную телеметрию.

Датчики подвески

Функционал любой системы телеметрии существенно расширяется, если используются датчики подвески. Зачем они нужны и что с их помощью можно делать, мы разбирали недавно в материале «Продвинутая работа с телеметрией – анализ скоростей работы подвески»

Амортизатор Ohlins с потенциометром i2M

Датчики подвески – это два небольших потенциометра, которые крепятся на перо вилки и амортизатор с помощью специальных хомутов и дают возможность проводить множество дополнительных анализов и настраивать мотоцикл точно под нужды пилота.

Метод установки потенциометра (датчика) на задний амортизатор - в штатный кронштейн

Лично я уже не представляю, как можно настроить подвеску без понимания ее поведения на треке, ориентируясь только на feedback пилота (особенно, если он не профессионал и не отточил “чуйку” мельчайших вибраций и странностей в поведении мотоцикла на треке).

Премиальные системы

Выше мы рассмотрели ряд систем и наборов, которые в сборе могут достигать в стоимости 10-12 тыс евро – это ли не премиальные системы? Нет! И здесь есть возможность освоить бюджет, сравнимый со стоимостью квартиры и машины.

Мультиканальный дата-логгер Magneti Marelli, какие применяются в MotoGP

К этой группе относятся производители, которые ведут свою родословную из мира автоспорта (где все во много раз дороже, чем в мото), например, Magneti Marelli.

Топовая система телеметрии Magneti Marelli, установленная на Kawasaki ZX-10RR Владимира Леонова, команда SPB Racing Team

Сюда же можно отнести Motec, как производителя электроники для мирового мотоспорта. Motec был едва ли не основным производителем управляющей электроники и систем анализа в World Superbike, Supersport и STK до унификации промоутером технического регламента чемпионата. Но теперь там балом правит Magneti Marelli.

Так с чего же начать?

Если вы хотите попробовать анализировать свои заезды, стоит начать с телефона в кармашке и простенькой программы. Как минимум, вы сразу получите данные о своих кругах, возможно, даже с некоторой (достаточно относительной) привязкой к треку, но точность сбора «даты» не позволит составить более четкую картину.
Когда войдете во вкус, можно перейти к какому-то базовому комплекту типа AIM solo DL. Ну, а если вы уже вошли во вкус и накопили достаточно денег, комплект телеметрии и соответствующий тренинг позволят раскрыть весь свой потенциал и, кто знает, может быть даже сэкономить на тренере.

Свои вопросы по работе с телеметрией, по тому, как и с чего начать, вы можете задать на вебинарах, организуемых командой BoxesMoto в он-лайн – используйте каждый день самоизоляции с пользой!

Программу онлайн сервисов Boxes Moto можно найти здесь: bm-race.ru/ru/online-services/

Подробности также можно узнать по телефону +79256824733, Александр или по E-mail: info@bm-race.com