Telemetria e Fluxo de Dados na F1

Na pista, vencer é uma questão de engenharia; porque um carro de F1 transmite estratégia para o muro dos boxes com 1,1 milhão de pontos de dados por segundo.
Na pista, vencer é uma questão de engenharia; porque um carro de F1 transmite estratégia para o muro dos boxes com 1,1 milhão de pontos de dados por segundo.

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Na F1, a telemetria é o fluxo de dados que corre em tempo real do carro de corrida para o muro dos boxes e para a garagem; as centenas de sensores a bordo transmitem tudo aos engenheiros com precisão de milésimos de segundo, desde informações de velocidade e freios até pressão dos pneus, nível de combustível e saúde do motor. Na Formula 1 moderna, a estratégia, o desempenho dos pilotos e a maioria das decisões técnicas são produto dessa cadeia de dados invisível.

Destaques

  • Um carro de F1 moderno carrega, ao longo de um fim de semana de corrida, mais de 250 sensores .
  • Os carros transmitem cerca de 1,1 milhão de pontos de dados por segundo; ao longo de um fim de semana, acumulam-se terabytes de dados por carro.
  • Nas corridas na Europa, o atraso para os dados chegarem ao muro dos boxes é de cerca de 10-15 milissegundos, enquanto em corridas distantes como Austrália e Japão é de aproximadamente 300-400 milissegundos .
  • Graças à análise de delta, os engenheiros conseguem decompor, com precisão de milésimos de segundo, o tempo que o piloto perdeu numa curva.
  • Em 1978, o físico Dr. Karl Kempf, contratado pela Tyrrell, entrou para a história como o responsável por levar a telemetria gravada em fitas para a F1.

Enquanto assiste a uma corrida de F1 diante da tela, já pensou nisto: como os engenheiros no muro dos boxes sabem o que está acontecendo com os pneus do piloto, quanto combustível resta e se os freios estão acabando antes mesmo de você terminar aquela volta? A resposta tem uma palavra só: telemetria. E acredite em mim, quando você olha o assunto de perto uma vez, nunca mais assiste à F1 com os mesmos olhos.

O Que é Telemetria e Quantos Sensores o Carro Tem?

Telemetria, em resumo, significa a transmissão em tempo real de todos os dados coletados pelo carro de corrida na pista para o muro dos boxes e a garagem. Os sensores espalhados por todo o carro, de baixo a cima, medem tudo constantemente e enviam essas informações à equipe por ondas de rádio. Você pode pensar no carro menos como um veículo e mais como um enorme feixe de sensores ligado a um grande computador. Aliás, até na literatura sobre o tema se usa a comparação de "supercomputador em movimento".

Então, quantos sensores existem? Christine Steven, uma das engenheiras de desenvolvimento eletrônico da Mercedes, diz que num fim de semana de corrida típico há mais de 250 sensores no carro; algumas fontes recentes elevam esse número para mais de 300 . Os sensores se dividem em três grandes categorias: controle, instrumentação e monitoramento. A unidade de potência, o chassi, a suspensão, os pneus, a aerodinâmica e os controles do piloto estão todos conectados a essa rede. A FIA também exige das equipes um sistema obrigatório de TPMS que monitora continuamente a pressão dos pneus; nas asas e no assoalho há sensores de imageamento térmico que medem a temperatura da superfície do pneu e sua degradação. Ou seja, o que o pneu está fazendo já não depende apenas do "sentimento" do piloto: sensores capazes de enxergar, como câmeras, também sabem.

As velocidades dos dados também não são uniformes; variam de 1 Hz a 1 kHz. No caso dos dados de vibração, é possível chegar até 200 mil amostras por segundo. A lista de canais monitorados é incrivelmente longa: velocidade, velocidades das rodas, ângulo do volante, freio dianteiro e traseiro, equilíbrio dos freios, marcha, rotação do motor, pressão dos pneus, DRS, modo do motor, torque, combustível, delta da última volta, forças centrífugas, embreagem, downforce, pressão hidráulica e de óleo, temperatura do motor, câmbio, escape... A lista continua, mas você entendeu o ponto: cada partícula do carro está falando.

Como os Dados Saem do Carro e Chegam ao boxes?

Os sensores são conectados à ECU do veículo de forma analógica ou por meio das linhas do CAN bus. A ECU é uma produção padrão e exclusiva para cada equipe; a McLaren fabrica e todas as equipes usam o mesmo hardware. A ECU criptografa os dados e os envia ao boxes por meio das antenas na frente do carro. Alguns dados são coletados pelo método clássico, ou seja, conectando um laptop por cabo no pit; isso é chamado de offload, e assim eles baixam os dados extras que a transmissão ao vivo não consegue transportar.

Os dados ao vivo giram em torno de aproximadamente 30 MB por volta; com o offload no pit, esse valor pode dobrar ou triplicar. No total de um fim de semana de Grand Prix, falamos em vários terabytes por carro; quando o vídeo é incluído, esse valor fica ainda maior. No fim de semana do GP do México de 2022, foram transferidos aproximadamente 11 terabytes de dados apenas entre a pista e a fábrica. Há também a questão da latência: nas corridas europeias, os dados chegam ao pit wall em 10-15 ms, enquanto em corridas distantes como a Austrália ou o Japão, esse tempo dispara para 300-400 ms. Para um ser humano é imperceptível, mas para engenheiros que vivem de milésimos de segundo, a diferença é grande. E, conforme avançamos, deixo registrado: a própria infraestrutura de telemetria é comum a todas as equipes; esse sistema, que oferece cobertura de 100% na pista, é um dos raros exemplos de colaboração entre equipes. No lado da análise, a maioria das equipes usa o software Atlas da McLaren Applied.

Como Encontrar o Tempo Perdido na Classificação?

As sessões de classificação são o momento mais empolgante da análise de telemetria. Assim que o piloto sai da corrida, no curto intervalo entre as sessões, ele mergulha na tela junto com o engenheiro de performance. O objetivo é um só: descobrir onde o tempo foi perdido. A equipe que não encontra 0,1 segundo no sábado ao meio-dia, à tarde largará mais atrás no grid. Mas como isso funciona?

A palavra mágica do assunto é delta. Delta significa a diferença entre dois pontos de dados; eles sobrepõem os dados de duas voltas ou de dois pilotos e visualizam a diferença de tempo ao longo da pista. Digamos que seu piloto esteja perdendo 0,15 segundo para o colega na curva 4. Você olha o gráfico de delta e vasculha os outros canais daquele ponto: há algum problema na pressão do freio, o piloto mudou a trajetória antes da curva, a passagem do acelerador atrasou? É possível dissecar tudo detalhadamente na hora. E para comparação, não há apenas o colega de equipe; as voltas de anos anteriores, corridas simuladas ou as próprias melhores voltas do piloto também estão sobre a mesa.

Há também a análise de setores. Ao combinar os melhores tempos do piloto no S1, S2 e S3, surge a volta teórica mais rápida. Uma grande diferença entre a volta real e a volta teórica indica que ainda há potencial não utilizado no carro. Observando em qual setor o piloto está rápido e em qual está lento, também é possível ler um desequilíbrio no acerto do carro; por exemplo, se os trechos de alta velocidade estão bons, mas a aderência nas curvas está fraca, fica muito mais fácil entender para onde o equilíbrio do carro está se deslocando. Nas noites de sexta-feira, os pilotos também revêem esses dados; a tática de classificação e de corrida é lapidada naquela noite.

Dia de Corrida: Como os Dados de Combustível e Pneus Definem a Estratégia?

Yakıt bittikçe araç hafifler, lastik daha az bozulur; F1'de strateji, sensörlerin bozulma eğrilerini okuyan mühendislerin tek stopla mı iki stopla mı kazanacağına dair kurduğu modellerde gizlidir.

A estratégia de corrida tem duas decisões centrais: quando fazer o pit stop e qual composto de pneu escolher; duro, médio ou macio? Por trás dessas decisões existe uma modelagem de dados sólida. Os estrategistas calculam a carga ótima de combustível analisando o traçado da pista, o ritmo esperado de corrida e as taxas de consumo de combustível. Em um ambiente onde o clima, a pista e os adversários podem mudar, esse cálculo é atualizado constantemente.

Do lado dos pneus, as coisas ficam ainda mais interessantes. Nos treinos, as equipes acompanham a durabilidade dos pneus, monitoram o consumo de combustível e executam simulações de cenários. Especialmente as corridas longas com mais de 5 voltas são praticamente lidas como um ensaio de corrida: as curvas de degradação de duas equipes com o mesmo composto são comparadas para modelar se será feito um ou dois pit stops. À medida que o combustível se esgota e o carro fica mais leve, a degradação dos pneus diminui e o desempenho aumenta; por isso, atacar nas voltas finais da corrida pode se tornar lógico. Graças à telemetria, o engenheiro consegue ver na tela o que aconteceu três voltas antes, enquanto o piloto ainda nem sentiu o desgaste dos freios.

Undercut, Overcut e as Decisões Instantâneas no Muro dos Boxes

Deixa eu te contar a minha parte favorita: o undercut. Significa entrar nos boxes uma volta antes do seu adversário e, com pneus novos, estar à frente dele quando ele sair. O overcut é exatamente o oposto; permanecer na pista fazendo voltas rápidas depois que o adversário entrou nos boxes. Qual das duas estratégias é melhor depende dos dados de degradação dos pneus e da probabilidade de ultrapassagem na pista. Sem a telemetria, essas decisões ficariam inteiramente por conta do instinto. Com os dados disponíveis, o engenheiro consegue modelar antecipadamente o momento do undercut e calcular a volta exatamente certa. Se o desgaste dos pneus for baixo, também podem surgir planos ousados na mesa, como andar de forma agressiva nas voltas finais enquanto o adversário preserva seus pneus.

O muro dos boxes não está ocioso nesse meio-tempo; os engenheiros acompanham a telemetria em tempo real e orientam a estratégia. A inteligência artificial também já está na mesa; existem estudos de análise preditiva que detectam antecipadamente falhas mecânicas a partir dos dados dos sensores. Além disso, do lado das transmissões, os sistemas de análise que preveem as condições da pista, o clima e as estratégias dos adversários, oferecendo classificações visuais ao espectador, também operam sobre esse fluxo de dados. Ou seja, aqueles belos gráficos que você vê na tela da TV também são produtos dos mesmos sensores.

Lado da Fábrica: Mission Control e a Cadeia de Dados

A telemetria não fica apenas na pista; é o primeiro elo de uma enorme cadeia que se estende da pista à fábrica. Dos sensores do carro para a ECU, daí criptografada para os pits, daí para a garagem e, por fim, para a fábrica. No lado da fábrica, os dados são processados no dinamômetro, no simulador, nas seções aerodinâmicas e no túnel de vento. Ou seja, uma vibração medida na pista na manhã de sábado pode se transformar em um novo projeto de peça na fábrica durante a semana.

Na pista, a hierarquia também é clara. No exemplo da Mercedes, há cinco funções essenciais de engenharia por carro: especializações como Race Engineer, Performance Engineer, Controls Engineer e Engine Performance. Cada uma é responsável por uma fatia diferente da telemetria. As entradas do piloto, ou seja, freio, acelerador, ângulo de direção, botões no volante, dados dos sensores aerodinâmicos e os valores de temperatura-pressão da unidade de potência fluem todos para essas equipes.

As salas de "Mission Control" na fábrica são a ponte entre a pista e os engenheiros de projeto. Essas salas, que também abrigam a equipe de estratégia, como no McLaren Technology Centre ou na Aston Martin, acompanham em tempo real os fluxos de dados e as simulações, mesmo a milhares de quilômetros do circuito. Enquanto a corrida acontece, um engenheiro na fábrica pode olhar ao mesmo tempo para o mesmo gráfico que seu colega no muro dos boxes. Incrível, não é?

Os Dados São Tudo? O Fator Humano

Ok, tudo está na tela, mas a máquina não responde a tudo. Engenheiros experientes podem sobrepor o modelo quando se trata de informações contextuais que a simulação não consegue captar. A sensação do piloto em relação ao pneu é o melhor exemplo disso; mesmo que a tela diga "pneu bom", o piloto pode dizer "o ajuste da asa traseira está perfeito para mim", e essa preferência subjetiva não pode ser simplesmente apagada pelos dados. A F1 ainda é um trabalho conjunto entre humano e máquina; os dados são um assistente poderoso, mas ainda há um humano ao volante.

Breve História da Telemetria: De 1978 até Hoje

Tudo começou de forma relativamente modesta. Em 1978, Ken Tyrrell trouxe para a equipe o físico americano Dr. Karl Kempf. Kempf levou para a F1 o método de telemetria com gravação em fita que desenvolveu na Goodyear; eram registrados pelos sensores velocidade, movimentos da suspensão, forças direcionais, acelerador e freio. Tente imaginar o quanto isso era trabalhoso; até adicionar um microprocessador era uma tarefa alucinante naquela época, devido a problemas de ruído elétrico e vibração.

Então os computadores entraram em cena e tudo mudou. Os dados tornaram-se mais precisos, os sensores encolheram e se multiplicaram; a telemetria contribuiu diretamente para o desenvolvimento exponencial da tecnologia de corrida. Hoje, chegou-se a um ponto em que a máquina está quase perfeita e o desenvolvimento entrou em uma meseta. Pense nisso: de alguns canais gravados em uma fita em 1978 para 1,1 milhão de pontos de dados por segundo hoje. Este salto de quase 50 anos transformou a F1 de uma corrida pura de velocidade também em uma corrida de dados. Enquanto assiste à próxima corrida em frente à tela, dê uma olhada no muro dos boxes; ali você não verá mais apenas engenheiros confusos, mas pessoas gerenciando uma verdadeira tempestade de dados em tempo real.

Fontes