赛车直播中的实时数据哪里来？遥测技术走起！
发布时间：2020-2-28 16:43
发布者：eechina
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在过去的十几年中，赛车以及其他各种在广播电视等媒介上转播的观赏性运动都发生着巨大变化。借助遥测技术，或者更直白的说法是远程监控技术，车迷可以直观地看到每个车队的具体表现，并通过无线电扫描仪或通过官方渠道订阅无线数据和流媒体视频源，来收听车手在车内的通话，还可以借助手机来观看赛车内各个摄像机位拍摄的影像。 在一辆赛车上，执行遥测的传感器很可能会超过80个，每一个都能够以每秒采样10到20次的速度向维修人员和车手发送数据，或者以每秒最多采样100次的高速度向车载数据记录器传输数据；这还只是监控单独一项数据的情况。这些信息会显示给车手、维修人员和车迷，并且记录在车载的数据记录仪和「黑匣子」中。将这些数据乘以80个或更多个传感器，就足以想见需要分析的数据量是多么的大；而分析这些数据的主要目的就是为了提升赛场上的表现。 贸泽的工程师采访了印地赛车KV车队的数据采集工程师Josh Fults和Matt Cummings，探讨了在赛车环境中使用电子产品的话题。他们俩不出意外地表示振动是最大的挑战之一，因为每条新赛道的振动特点都不一样，而车队需要在大半年时间里征战各地。当赛车以200MPH高速行驶时，每条新赛道上有关振动的小问题都会变得像路面坑洞那样糟糕，而且这些问题还会反复地发生。所以，赛车上的传感器必须足够坚固。 在印地赛场上，有哪些信息需要车队来监控，并实时地显示给相关人员，或者记录下来以供赛后分析？这些信息有发动机负载或歧管绝对压力（又称为「增压」）、发动机转速、油门位置、气温和水温、油量、胎压、排气氧含量（评估油气混合的一项指标）、防滚杆位置，以及诸如三轴加速度、机械位移和旋转速度等详细信息。 赛车行驶的速度高达200MPH，彼此之间却往往维持着触手可及的距离，为此赛事工作人员必须以几个厘米的精度来跟踪赛车位置。转播人员只需拨动一个开关，就可以让转播画面上弹出一系列叠加栏位，显示6、7项有关某个车手的统计信息，还可以让车迷看到相关的实时遥测数据，例如车速、转速、方向盘旋转位置，以及油门、制动强度和g力大小。如此一来，赛场上的现实通过虚拟的方式呈现给了车迷，因为车手此时体验的正是这些数据的真实效果；另一方面，车迷也通过虚拟的方式将自己代入现实中，他们自己仿佛就坐在车手的身后，分析车手将会采用何种超车策略，并与车手一同感受赛车自身的局限性。 
图1：将赛车上的传感器传回的数据显示在视频转播画面上的图示 这样的观赛体验离不开遥测技术的支持。这些传感器必须承受种种恶劣环境的考验，包括发动机高温、持续振动、尘土、水和油等各种不利因素。要胜任这样的考验，就要采用专门制造的高性能耐高温电子产品，例如ADI的ADXL206 MEMS加速度计。该产品额定温度非常高，可以胜任环境温度高达175°C的地质勘探，还可以承受±5g的g力，线性度的表现也很不错。在某些赛道上，一些弯道的过弯g力可以轻松达到4.5g。此外，Murata提供了一款能承受6g的MEMS加速度计SCA3100-D07-1，该产品能够承受温度高达125°C的恶劣环境。Murata对其MEMS陀螺仪和加速度计进行了晶圆级的密封，从而保护其免受微粒和化学物质侵袭。 
图2：九台ADXL206高温MEMS加速度计设备在不同温度下的x轴灵敏度（由ADI提供） 在印地500比赛中，车手必须在承受3g – 4g过弯的状态下抬直头部完成长达200圈的比赛，而车内的传感器全程都要承受高湿度和高达90度的温度。 非接触式传感器在赛车中也占有一席之地。Honeywell霍尔效应传感器是一系列小型、高灵敏度的传感设备，可以对南、北磁极交替变化做出响应，非常适合用于速度传感和转速测量，当然也可以用于位置传感。所有这些传感器都需要连接器和通信收发器才能工作，为此KV车队采用了CAN协议来组建车载网络。CAN为赛车的网络数据交换提供了协议和方法，只需借助位于绰号「织布机」的线束中的一条总线，就可以将发动机控制器的霍尔传感器所收集的数据发送到所需的地方，无需费心费力连接许多直连线路。Microchip、英飞凌、安森美半导体和NXP都提供可在接近150°C的温度下运行的CAN收发器。 硬件和软件工程师将高科技带入了体育运动。他们现在可以直接从赛车中获取相关的传感器数据，并在电视转播画面上实时显示。因此，当您再次观看赛车赛事，并在屏幕上看到多种统计数据时，不妨设想一下，再过十年，您也许会坐在一个模拟器中，以虚拟的车内视角来观赛，而这个模拟器使用的数据，正是来自于那些渺小却又坚固的传感器。还有什么能比安全而又完全沉浸式的观赛体验更吸引人吗？凭借贸泽电子这样的分销商提供的新技术和新产品，工程师正不断将电子设计推向新的极限，持续为我们带来这样的机遇。贸泽电子拥有超过300万种产品SKU可供选择，KV车队正是采用贸泽分销的产品来创建自定义解决方案。你也可以。 文章来源：贸泽电子 作者简介：Lynnette Reese是贸泽的技术顾问，持有路易斯安那州立大学的电气工程学士学位。在加入贸泽之前，她曾先后在TI、飞思卡尔和赛普拉斯半导体从事了15年的嵌入式软硬件技术营销工作。她的第一份工作是江森自控的应用工程师。 |
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