Mit dem virtuellen Trainer zu schnelleren Runden

Im Motorradsport entscheiden Zehntelsekunden über die Platzierung. Wer gewinnen will, muss neben der Ideallinie auf der Strecke auch die optimalen Zeitpunkte fürs Bremsen und Beschleunigen kennen. Immer mehr Rennfahrer setzen dabei auf technische Hilfsmittel. So bietet die Firma RaceAnalyse ein GPS-Gerät an, um das Fahrverhalten auf der Rennstrecke aufzuzeichnen. Die Daten werden in die Cloud gesendet und können dann mithilfe einer Webapplikation gesichtet und ausgewertet werden. Die ZHAW School of Engineering optimiert das System gemeinsam mit RaceAnalyse im Rahmen eines Innosuisse-Projekts.

Mit Ideallinie vergleichen

Die Kundinnen und Kunden von RaceAnalyse – ambitionierte Amateure, aber auch Profisportler – befestigen einen kleinen Kasten am Motorradheck. Mittels GPS wird die Fahrt hochpräzise aufgezeichnet. An der ZHAW haben die Forschenden einen Algorithmus erstellt, der die optimale Fahrlinie in Abhängigkeit der Motorradeigenschaften bestimmt. «Mittels Webapplikation kann man seine eigene Fahrlinie mit der berechneten Ideallinie oder auch mit der aufgezeichneten Fahrlinie eines Profifahrers direkt visuell vergleichen», erklärt Martin Frey vom Institut für Datenanalyse und Prozessdesign (IDP), der das Projekt seitens ZHAW leitet. «Darauf aufbauend werden mit statistischen Methoden Indizes generiert, welche die Performance und Fahrsicherheit beschreiben. Die Rennfahrer können darin ablesen, wo das grösste Verbesserungspotenzial hinsichtlich Schnelligkeit, aber auch Fahrsicherheit liegt.» In Abhängigkeit zur Fahrstärke – Anfänger, Fortgeschrittener oder Profi – wird die Software künftig zielführende Trainingsanweisungen generieren, die den Fahrerinnen und Fahrern beim selbstständigen Coaching helfen sollen, aber auch professionelle Coaches in ihrer Arbeit unterstützen können.

Zu früh gebremst? Zu spät beschleunigt?

Die Software bereitet die gemessenen Daten auf und vergleicht sie mit den idealen Referenzdaten. «Konkret geht es um drei Aspekte: Wie nah ist der Fahrer an der Ideallinie und wie gut ist sein Beschleunigungs- und Bremsverhalten», so Martin Frey. «Einerseits sind diese Daten in Prozentzahlen dargestellt – zu wieviel Prozent entspricht die Runde dem Ideal – andererseits sind die Daten auch visuell auf der Strecke eingezeichnet.» Die Webapplikation zeigt die Strecke als Satellitenbild von oben. In den Kurven markieren Punkte das ideale und tatsächlich ausgeführte Bremsen und Beschleunigen. Es bleibt die Frage, wie genau die Messdaten hinsichtlich der hohen Motorradgeschwindigkeiten überhaupt sind? «Diese Werte sind ziemlich genau, da die Aufzeichnung über ein hochpräzises GPS erfolgt, dass die Daten zehn Mal pro Sekunde referenziert», sagt Martin Frey.

Schräglage des Motorrads messen

Zusätzlich zum Fahrverhalten soll zukünftig auch die Schräglage des Motorrads aufgezeichnet werden. Dazu haben die ZHAW-Forschenden die im Gerät bereits vorhandene Inertial Measurement Unit (IMU) ins System integriert. «Die Beschleunigungs- und Drehratensignale  aus der IMU weisen eine Drift auf und sind ausserdem aufgrund der intensiven Vibrationen stark gestört. Die Störungen mussten mittels eines Fehlermodells unterdrückt werden», so Martin Weisenhorn vom Institute for Signal Processing and Wireless Communications (ISC). «Wir haben einen Algorithmus entwickelt, der die ideale Schräglage aufgrund von Geschwindigkeit und Kurvenradius berechnet und diese mit der effektiven Schräglage des Motorrads vergleicht.» Eine Herausforderung ist dabei insbesondere die Anwendung der Modelle auf schnellen Motorrädern mit intensiven Kurvenfahrten in Grenzsituationen. RaceAnalyse-CEO Andres Tschupp ist zufrieden mit den Optimierungen seines Tools: «Mit diesen an der ZHAW entwickelten Auswertungsmöglichkeiten heben wir uns klar von der Konkurrenz ab. Unser Ziel ist es, RaceAnalyse als Nummer-1-Anwendung in der Auswertung für den Motorradrennsport zu etablieren.»