Sběr dat

Úvod

Tento článek pojednává o metodách a zařízeních, používaných našim týmem při získávání užitečných dat z formulí. Sběr dat, jejich přenos a analýza je kritickým bodem při vývoji nových monopostů. Bez většiho poznání „co se vlastně děje pod pokličkou“ při fungování vozidla, nemůžeme zúročit naše návrhy a inovace implementované v předchozích generacích našich monopostů. Zařízení, umožňující tyto výzvy překonat se obecně nazývá „datalogger“ (angl. datový záznamník).

První krůčky

Náš první fuknční datalogger byl umístěn ve třetí genreraci formule (FSE.03). Jednalo se o prvotní pokus o bezdrátové získávání dat z vozidla v našem týmu. Tento praktický experiment prokázal, že přenos dat z/do formule „za běhu“ je možné.

Kvůli svému minimalistickému pojetí, jakožto WiFi modulu bez dedikovaného mikrokontroleru a adekvátního spojení s existující datovou infrastrukturou vozidla, nemohl být tento datalogger využit k přenosům větších objemů dat.

Klientská aplikace

Pro efektivní zpracovávání získáných dat byla vytvořena aplikace v jazyce Java. Jejími hlavními přednostmi jsou: rozšířitelnost uživatelsky vytvořenými pluginy, schopnost zpracovat a vykreslovat relevantní data.

Pluginový systém dává uživatlům volnost rozšířit fuknčnost aplikace v mnoha směrech. Například – vykreslování grafů, formátování dat, statistiky přijatých zpráv, ladění parametrů za běhu vozidla …

Silně abstrahovaná architektura aplikace jí dává možnost připojit se k různým cílovým dataloggerům skrze rozličná rozhraní (WiFi, USB, SD karta, …) a to bez nutnosti jakékoliv změny v kódu hlavního programu.

Samostatná jednotka

Druhý datalogger byl vytvořen přímo pro čtvrtou generaci naší formule (FSE.04x) jakožto rozšiřující modul jednotky „ECU Front“. Tato jednotka byla přímo navázána na CANovskou sběrnici a disponovala vlastním mikrokontrolerem, novějším WiFi modulem a slotem pro SD kartu. Toto jí dávalo možnost jak data odesílat do vzdáleně připojeného zařízení, tak uchovávat data interně.

Jádrem jednotky byl ARMovský mikrokontroler firmy STMicroelectronics s pokročilými periferiemi a vysokým výpočetním výkonem. S novou jednotkou jsme zvolili i nový WiFi modul od firmy Ack.me.

Kvůli problémům s příjmem WiFi signálu, se nám nepodařilo zprovoznit přenos dat během závodu. Museli jsme se uchýlit k zápisu dat na SD kartu a jejich pozdějším vyzvednutím.

Nový přístup

Datalogger pro tento rok přinese zařízení se zcela novou filozofií. Hlavní inspirací při návrhu byla silná abstrakce použitá v klientské aplikaci.

Z fyzického hlediska se bude jednat o naprosto samostatnou jednotku, naprosto nerozpoznatelnou od ostatních v našem vozidle. Tři oddělené avšak precizně propojené desky budou řídit tuto jednotku. Tento návrh nám umožňuje nevídanou míru modularity, schopnosti rozšiřování s možností rychlé výroby a dalšího vývoje. Nyní popíšeme roli každé desky v tomto dataloggeru.

Role prostřední desky (také základní desky) je držet hlavní konektor, propojovat sousedící desky, spravovat napájení a chránit zařízení jako celek před přechodovými jevy a nesprávným zapojením.

Spodní deska je vyměnitelná, starající se o převod libovolných signálu z vozidel do diskrétních datových paketů, které jsou odesílány (a přijímány) do vrchní desky.

Vrchní deska (nebo procesorová deska) je taktéž vyměnitelná. Její primární funkcí je zpracování diskrétních paketů ze spodní desky. Ukládání těchto paketů do nonvolatilního úložiště, přenos dat atd. Tato deska také může být použita k nastavování parametrů vozidla „za letu“.

Z tohoto popisu lze jasně vidět, že prostřední deska bude neměnná pro libovolný datalogger, spodní deska bude měněná pro každý cíl sběru dat, vrchní deska bude měněna při nutnosti alternativního zpracování zaznamenávaných dat.

Další vývoj

Ačkoliv je poslední datalogger stále ve vývoji, náš tým již navrhnul několik oblastí pro vylepšení fuknčknosti dalších dataloggerů.

  • Uživatelské rozhraní aplikace
  • Napájecí část
  • Schopnost nahrávání firmwaru z repozitáře
  • Provázání s databází

Závěr

Článek popsal naše experimenty se sběrem dat s důrazem na progresivní vývoj našich technik a přístupu. Také představil náš nejnovější datalogger pro použití v nejnovějším vozidle a možnou budoucnost pro vývoj dataloggerů v našem týmu.

CzechEnglish