Электронные мозги болида.

Формула 1 не могла пройти мимо компьютерной техники в процессе своей эволюции. Если мы точно знаем, что в 1950 году на первом чемпионате Формулы 1 победил Джузеппе Фарина, управляя болидом Альфа Ромео, то установить факт первого применения компьютерной техники в Формуле 1 сейчас практически невозможно. Одной из отличительных черт любой технологической новинки в Ф-1 является то, что в момент своего первого применения она была незаконнорожденной. И не потому, что папа и мама не состояли друг с другом в браке, а потому, что брак был гражданским и его наличие, как и факт рождения новинки, тщательно скрывался.

Именно поэтому примерно с середины 80-х годов прошлого столетия компьютерная техника начала покорение Формулы 1, их стали использовать повсюду:
- для записи времени на круге, раньше это делали специальные люди, которые с секундомером писали время в журнал для каждого пилота, каждый круг;
- для проектирования болида. Интересный факт, до сих пор в паддоке формулы 1 остался, лишь, один инженер, которые проектирует болиды не на компьютере, а на кульмане. Назвать фамилию, или сами догадаетесь?
- для управления болидом!
Гонка технологических вооружений привела к тому, что электронные чудеса настолько стали помогать в управлении, что отдельные обязанности пилотов электронике перепоручили мудрые конструкторы. По признаниям самих пилотов, некоторые болиды ездили по треку, почти как по железной дороге. Эта ситуация настолько не понравилась FIA, что в начале нынешнего тысячелетия было принято решение об ограничении функциональных возможностей компьютеров, устанавливаемых на болидах. Под полный запрет попали такие возможности компьютерной техники, как корректировка работы двигателя и адаптация подвески под профиль трассы.

В 2006 году FIA выбрала одного из участников чемпионата мира по кольцевым гонкам в классе формула 1 в качестве производителя и поставщика электронного блока управления болидом. Им стала команда Vodafone McLaren Mercedes, а конкретнее, подразделение McLaren Еlectronics. И уже в 2008 году на всех болидах Формулы 1 появился электронный блок ECU (Electronic Control Unit) - это главный компьютер в машине формулы 1. Собственно компьютером, в том понимании слова, к которому мы привыкли, назвать его нельзя, и главным образом потому, что он не подсказывает решения или выход из затруднительной ситуации. Главная его задача зафиксировать параметры, которые подлежат контролю, передать эту информацию на командный мостик, а также максимально быстро выполнить команду пилота, постаравшись при этом не поломать технику.

Блок ECU состоит из следующих основных частей:
- датчики (HIU-3), маленькие электронные щупальца, глаза и уши, которые собирают информацию о самочувствии всего, что только можно и нужно проконтролировать;
- блок вывода информации (PCU-6D), который располагается на руле, помогает пилоту узнавать новости с трассы и визуализировать отдельные параметры;
- базовый блок (TAG-310B), его характеристики я приведу ниже;
- вспомогательный блок (PBOX2006), блок питания и стабилизации.
В процессе движения болида формулы 1 меняется огромное число различных характеристик, влияющих друга на друга и самое главное на скорость движения. Не сложно догадаться, что датчики служат для сбора информации, они измеряют такие характеристики, как давления в шинах, температура резины, режим расхода топлива, температура топливной смеси, смазочных материалов, гидродинамические характеристики и многое другое. Вся эта информация, порядка нескольких сотен параметров, собирается датчиками ECU и поступает в TAG-310B или TAB-320, так называются две версии этого унифицированного блока. Попытаемся описать последнюю версию устройства - TAG-310B (базовый блок).

Все периферийные устройства связаны с ECU TAG-310В по принципу звезды. Википедия дает такое определение этой компоновке:
Звезда́ - базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатору), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным элементом, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.

Технические характристики:

Рабочее напряжение 7.5- 16V постоянного тока.
Операционная система TAGOS 32-bit — это операционная система реального времени, которая реагирует на изменение любых параметров и мгновенно их обрабатывает.
Быстродействие процессора — 1700 MIPS
Память — 1 Gb Flash, 16Mb SRAM.
Рабочая температура от -10°C до +85°C.
Вибрации от 100 до 1000 Гц, в любом направлении, в течение 24 часов.

Так что же представляет собой ECU от McLaren Electronics? Эт металлическая шкатулка, которая весит всего 1,5 кг и позволяет:
- обеспечивать управление болидом;
- записывать информацию на бортовой блок;
- передавать информацию о состоянии болида на командный мостик на командный мостик один раз за круг, во время проезда мимо пит-лейн;
- отображать в режиме «онлайн» отдельные параметры болида на блоке вывода информации, по требованию пилота или команде с мостика;
- транслировать отдельные параметры болида для нужд телевизионных трансляций и регламентирования действий гонщиков;
- получать дирекции гонки информацию о работе DRS, KERS, текущей передаче КПП и ещё некоторое параметры болида. Эта информация передаётся с болида постоянно на технический мостик стюардов (судей) гонки и оттуда уже на трансляцию. Т.к. данных немного, она использует более медленный канал передачи данных.

Для общения с командой пилот имеет отдельный, более скоростной канал связи, который обеспечивает передачу данных со скоростью до 10-15 Мбит для главной системы. К сожалению, я не связист и не смог найти более подробной информации о технологии передачи данных.

Программное обеспечение для ECU разрабатывает компания Microsoft. Собственно, это и было главным условием FIA. McLaren Еlectronics изготавливает только электронные компоненты по разработанному проекту и предоставляет их командам.

В последнее время появилось еще одно интересное направление использования компьютерной техники при проектировании болидов - системы вычислительной гидродинамики (CFD), но это тема для другого разговора. Извините, что рассказ получился по категории «в общих чертах», но такова Формула 1. Нового младенца представят по достижении им пенсионного возраста, т.е. выхода в тираж для всех пользователей.