Télémétrie et flux de données en F1

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En F1, la télémétrie est le flux de données circulant en temps réel de la voiture de course vers le mur des stands et le garage ; les centaines de capteurs embarqués transmettent tout, des informations de vitesse et de freinage à la pression des pneus, au niveau de carburant et à la santé du moteur, avec une précision à la milliseconde. Dans la Formule 1 moderne, la stratégie, la performance des pilotes et la plupart des décisions techniques sont le produit de cette chaîne de données invisible.
Points clés
- Une voiture de F1 moderne transporte lors d'un week-end de course plus de 250 capteurs .
- Les voitures transmettent environ 1,1 million de points de données par seconde ; sur l'ensemble d'un week-end, des téraoctets de données s'accumulent par voiture.
- Lors des courses en Europe, le délai d'acheminement des données jusqu'au mur des stands est d'environ 10-15 millisecondes, tandis que pour des courses lointaines comme en Australie et au Japon, il atteint 300-400 millisecondes environ.
- Grâce à l'analyse delta, les ingénieurs peuvent résoudre le temps perdu par un pilote dans un virage avec une précision à la milliseconde.
- En 1978, le physicien Dr Karl Kempf, recruté par Tyrrell, est entré dans l'histoire comme celui qui a introduit la télémétrie enregistrée sur bande dans la F1.
En regardant une course de F1 à l'écran, t'es-tu déjà demandé : comment les ingénieurs au mur des stands savent-ils ce qui se passe avec les pneus du pilote, la quantité de carburant restante ou si les freins vont lâcher, avant même que tu n'aies terminé ce tour ? La réponse tient en un mot : la télémétrie. Et crois-moi, une fois qu'on y a regardé de près, on ne regarde plus jamais la F1 de la même façon.
Qu'est-ce que la télémétrie et combien de capteurs y a-t-il dans la voiture ?
La télémétrie, en résumé, désigne la transmission en temps réel de toutes les données collectées par la voiture de course sur la piste vers le mur des stands et le garage. Les capteurs répartis partout sur la voiture, du bas jusqu'en haut, mesurent tout en continu et les transmettent à l'équipe par ondes radio. Tu peux considérer la voiture moins comme un véhicule que comme un faisceau de capteurs mobiles relié à un immense ordinateur. Dans la littérature sur le sujet, on utilise même la comparaison de « superordinateur mobile ».
Alors, combien de capteurs ? Christine Steven, ingénieure en développement électronique chez Mercedes, indique qu'un week-end de course moyen compte plus de 250 capteurs sur la voiture ; certaines sources récentes portent ce chiffre au-delà de 300 . Les capteurs se divisent en trois grandes catégories : contrôle, instrumentation et surveillance. L'unité de puissance, le châssis, la suspension, les pneus, l'aérodynamique et les commandes du pilote sont tous reliés à ce réseau. La FIA impose également aux équipes un système TPMS obligatoire surveillant en permanence la pression des pneus ; sur les ailerons et le plancher, des capteurs d'imagerie thermique mesurent la température de surface et la dégradation des pneus. Désormais, ce que fait le pneu n'est pas seulement « ressenti » par le pilote, mais aussi connu grâce à des capteurs capables de voir comme des caméras.
Les débits de données ne sont pas non plus uniformes ; ils varient de 1 Hz à 1 kHz. Pour les données de vibration, on peut aller jusqu'à 200 000 échantillons par seconde. La liste des canaux surveillés est incroyablement longue : vitesse, vitesses des roues, angle de direction, freins avant et arrière, équilibrage des freins, rapport engagé, régime moteur, pression des pneus, DRS, mode moteur, couple, carburant, delta du dernier tour, forces centrifuges, embrayage, appui aérodynamique, pression hydraulique et pression d'huile, température moteur, transmission, échappement... La liste s'allonge encore, mais tu as compris l'idée : chaque parcelle de la voiture parle.
Comment les données sortent-elles de la voiture pour arriver au garage ?
Les capteurs sont reliés à l'ECU du véhicule, de manière analogique ou via les lignes du bus CAN. L'ECU est un composant standard et spécifique pour chaque équipe ; McLaren le fabrique et toutes les équipes utilisent le même matériel. L'ECU chiffre les données et les envoie au garage via les antennes situées à l'avant du véhicule. Certaines données sont quant à elles recueillies de manière classique, c'est-à-dire en connectant un ordinateur portable par câble dans le pit ; on appelle cela l'offload, et cela permet de télécharger les données supplémentaires que la transmission en direct ne peut pas acheminer.
Les données en direct représentent environ 30 Mo par tour ; avec l'offload dans le pit, ce volume peut doubler ou tripler. Sur l'ensemble d'un week-end de Grand Prix, on parle de plusieurs téraoctets par voiture ; en incluant la vidéo, ce chiffre augmente encore davantage. Lors du week-end du GP du Mexique 2022, environ 11 téraoctets de données ont été transférés entre le circuit et l'usine. Il y a aussi la question de la latence : lors des courses en Europe, les données parviennent au mur des stands en 10-15 ms, tandis que pour les courses lointaines comme en Australie ou au Japon, ce délai grimpe à 300-400 ms. C'est imperceptible pour un humain, mais pour des ingénieurs qui vivent au millième de seconde près, la différence est importante. Au passage, notons ceci : l'infrastructure de télémétrie elle-même est commune à toutes les équipes ; ce système offrant une couverture de 100 % sur la piste est l'un des rares exemples de coopération entre les équipes. Côté analyse, la plupart des équipes utilisent le logiciel Atlas de McLaren Applied.
Comment retrouver le temps perdu en séance de qualification ?
Les séances de qualification sont le moment où l'analyse télémétrique est la plus passionnante. Dès que le pilote descend de la voiture, pendant ce court intervalle entre les runs, il plonge avec son ingénieur performance devant les écrans. L'objectif est unique : trouver où le temps a été perdu. L'équipe qui ne trouve pas 0,1 seconde samedi midi s'élance plus loin sur la grille l'après-midi. Mais comment s'y prend-on ?
Le mot magique, c'est delta. Le delta désigne la différence entre deux points de données ; on superpose les données de deux tours ou de deux pilotes et on visualise l'écart de temps tout au long de la piste. Disons que ton pilote perd 0,15 seconde face à son coéquipier dans le virage 4. Tu regardes le graphique delta et tu fouilles les autres canaux à cet endroit : y a-t-il un problème de pression de frein, le pilote a-t-il modifié sa trajectoire avant le virage, le passage des gaz est-il retardé ? Tout peut être disséqué point par point instantanément. Et pour la comparaison, il n'y a pas que le coéquipier ; les tours des années passées, les runs simulés ou les meilleurs tours du pilote lui-même sont également sur la table.
Il y a aussi l'analyse sectorielle. En combinant les meilleurs temps du pilote en S1, S2 et S3, on obtient le tour théorique le plus rapide. Un grand écart entre le tour réel et le tour théorique indique qu'il reste encore un potentiel inexploité dans la voiture. En observant dans quel secteur le pilote est rapide ou lent, on peut aussi lire un déséquilibre du réglage ; par exemple, si les parties à haute vitesse sont bonnes mais que l'adhérence en virage manque, il devient très facile de comprendre où penche l'équilibre de la voiture. Le vendredi soir, les pilotes revoient également ces données ; la stratégie de qualification et de course se façonne cette nuit-là.
Jour de course : comment les données de carburant et de pneus déterminent la stratégie ?

La stratégie de course comporte deux décisions centrales : quand effectuer le pit stop et quel mélange de pneus choisir ; dur, medium ou tendre ? Derrière ces décisions se cache une solide modélisation des données. Les stratèges calculent la charge optimale de carburant en fonction du tracé du circuit, du rythme de course attendu et des taux de consommation de carburant. Dans un environnement où la météo, la piste et les adversaires peuvent changer, ce calcul est constamment mis à jour.
Du côté des pneus, les choses deviennent encore plus intéressantes. Lors des tours d'essais, les équipes suivent la durée de vie des pneus, surveillent la consommation de carburant et exécutent des simulations de scénarios. Les relais de plus de 5 tours sont notamment lus comme de véritables répétitions de course : on compare les courbes de dégradation de deux équipes sur le même mélange et on modélise s'il vaut mieux faire un ou deux arrêts. À mesure que le carburant s'épuise et que la voiture s'allège, la dégradation des pneus diminue et les performances augmentent ; c'est pourquoi il peut devenir logique de porter une attaque dans les tours avancés de la course. Grâce à la télémétrie, l'ingénieur peut voir à l'écran ce qui s'est passé trois tours plus tôt, alors même que le pilote ne ressent pas encore l'usure des freins.
Undercut, overcut et décisions instantanées au mur des stands
Laisse-moi te raconter ma partie préférée : l'undercut. Cela signifie entrer aux stands un tour avant son rival et se retrouver devant lui grâce à des pneus neufs quand il sort. L'overcut, c'est exactement l'inverse ; rester en piste et continuer à rouler, puis signer des tours rapides après que le rival est entré aux stands. Lequel des deux est le meilleur dépend des données de dégradation des pneus et de la probabilité de dépassement en piste. Sans télémétrie, ces décisions relèveraient entièrement de l'instinct. Avec les données, l'ingénieur peut modéliser à l'avance le moment de l'undercut et calculer exactement le bon tour. Si l'usure des pneus est faible, des plans audacieux peuvent aussi être envisagés, comme rouler agressivement dans les derniers tours pendant que le rival préserve ses pneus.
Le mur des stands n'est pas inactif pendant ce temps ; les ingénieurs suivent la télémétrie en temps réel et guident la stratégie. L'intelligence artificielle est elle aussi désormais à la table ; il existe des travaux d'analyse prédictive visant à détecter à l'avance les pannes mécaniques à partir des données des capteurs. Par ailleurs, du côté des diffuseurs, des systèmes d'analyse qui anticipent les conditions de piste, la météo et les stratégies des rivaux, et qui offrent au spectateur des classements visuels, travaillent également sur ce flux de données. Autrement dit, ces élégants graphiques que tu vois à la télévision sont aussi le produit de ces mêmes capteurs.
Le côté usine : Mission Control et la chaîne de données
La télémétrie ne se limite pas à la piste ; c'est le premier maillon d'une immense chaîne qui s'étend de la piste à l'usine. Des capteurs du véhicule à l'ECU, puis les données sont chiffrées et envoyées aux stands, de là au garage et enfin à l'usine. Côté usine, les données sont traitées sur le banc dynamométrique, dans les simulateurs, les départements aérodynamiques et la soufflerie. Ainsi, une vibration mesurée sur la piste samedi matin peut se transformer en conception d'une nouvelle pièce en usine en semaine.
Sur la piste aussi, la hiérarchie est claire. Dans le cas de Mercedes, il y a cinq rôles clés d'ingénierie par voiture : des spécialisations comme Race Engineer, Performance Engineer, Controls Engineer et Engine Performance. Chacun est responsable d'une tranche différente de la télémétrie. Les entrées du pilote, c'est-à-dire le frein, l'accélérateur, l'angle de braquage, les boutons du volant, les données des capteurs aérodynamiques et les valeurs de température-pression de l'unité de puissance affluent toutes vers ces équipes.
Les salles "Mission Control" de l'usine sont le pont entre la piste et les ingénieurs en conception. Ces salles, qui abritent également l'équipe de stratégie, comme au McLaren Technology Centre ou chez Aston Martin, suivent en direct les flux de données et les simulations, même à des milliers de kilomètres du circuit. Pendant la course, un ingénieur à l'usine peut regarder en même temps le même graphique que son collègue sur le muret des stands. Incroyable, n'est-ce pas ?
Les données sont-elles tout ? Le facteur humain
Bon, tout est à l'écran, mais la machine ne répond pas à tout. Les ingénieurs expérimentés peuvent passer outre le modèle lorsqu'il s'agit d'informations contextuelles que la simulation ne peut pas capter. La sensation du pilote concernant le pneu en est le meilleur exemple ; même si l'écran dit "le pneu est bon", le pilote peut dire "le réglage de l'aileron arrière est parfait pour moi", et cette préférence subjective ne peut pas être effacée ni éliminée par les données. La F1 reste toujours une œuvre commune de l'humain et de la machine ; les données sont un puissant assistant, mais il y a toujours un humain au volant.
Brève histoire de la télémétrie : de 1978 à aujourd'hui
Tout a commencé de manière relativement modeste. En 1978, Ken Tyrrell a intégré à son équipe le physicien américain Dr. Karl Kempf. Kempf a apporté en F1 sa méthode de télémétrie à enregistrement sur bande magnétique développée chez Goodyear ; la vitesse, les mouvements de suspension, les forces directionnelles, l'accélérateur et le frein étaient enregistrés par des capteurs. Devine à quel point c'était laborieux ; même l'ajout d'un microprocesseur était à l'époque vertigineux en raison des problèmes de bruit électrique et de vibrations.
Puis les ordinateurs sont entrés en jeu et tout a changé. Les données sont devenues plus précises, les capteurs se sont miniaturisés et multipliés ; la télémétrie a directement contribué au développement exponentiel de la technologie de course. Aujourd'hui, on en est arrivé à un point où la machine est presque parfaite et où la progression s'est stabilisée. Imagine : de quelques canaux enregistrés sur une cassette en 1978 à 1,1 million de points de données par seconde aujourd'hui. Ce bond réalisé en près de 50 ans a transformé la F1 d'une pure course de vitesse en une course aux données également. Quand tu regardes la prochaine course devant ton écran, jette un œil au mur des stands ; tu n'y verras plus seulement des ingénieurs dépassés, mais des gens qui gèrent une véritable tempête de données en temps réel.
Sources
- Dossier : Les données et l'électronique en F1, expliqués !
- COULISSES : Les ingénieurs de piste
- La télémétrie en Formule 1 : explications
- Comment les données fonctionnent en Formule 1
- Comment les données circulent en sport automobile
- Les monoplaces de F1 ont 300 capteurs
- Les graphiques de course F1 expliqués : temps au tour, pneus et télémétrie
- Comment les équipes de F1 utilisent la télémétrie, le contrôle et l'analytique pour aller plus vite
- Comment fonctionne la stratégie de course en Formule 1
- Au cœur du centre de contrôle d'une équipe de Formule 1
- F1 Insights - AWS