卡塔爾世界杯如火如荼舉行著，官方用球AL RIHLA中植入的芯片成為一個(gè)重要的看點(diǎn)，為視頻助理裁判技術(shù)（VAR）團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)提供精確的球數(shù)據(jù)，以支持快速準(zhǔn)確的越位判罰。
近日已有大量文章對(duì)這一神秘的芯片進(jìn)行研究報(bào)道，業(yè)界不少專家對(duì)其背后多個(gè)工作機(jī)制比較感興趣。在筆者看來(lái)，這是一個(gè)集運(yùn)動(dòng)傳感、定位、通信…
發(fā)表時(shí)間：2022-11-29 14:38作者：趙小飛
卡塔爾世界杯如火如荼舉行著，官方用球AL RIHLA中植入的芯片成為一個(gè)重要的看點(diǎn)，為視頻助理裁判技術(shù)（VAR）團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)提供精確的球數(shù)據(jù)，以支持快速準(zhǔn)確的越位判罰。近日已有大量文章對(duì)這一神秘的芯片進(jìn)行研究報(bào)道，業(yè)界不少專家對(duì)其背后多個(gè)工作機(jī)制比較感興趣。在筆者看來(lái)，這是一個(gè)集運(yùn)動(dòng)傳感、定位、通信、邊緣計(jì)算和應(yīng)用平臺(tái)為一體的一整套物聯(lián)網(wǎng)解決方案。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)如何應(yīng)用于世界杯官方用球
阿迪達(dá)斯在今年7月對(duì)外宣布，2022世界杯官方用球?qū)⒉捎眯碌倪B接技術(shù)，它將通過(guò)提供前所未有的數(shù)據(jù)和信息水平來(lái)增強(qiáng)VAR系統(tǒng)，使裁判可以做出更快、更準(zhǔn)確的決策。這一技術(shù)由一家名為KINEXON的德國(guó)物聯(lián)網(wǎng)公司提供，通過(guò)每秒500次自動(dòng)提供準(zhǔn)確的足球相關(guān)信息，如足球的初始速度、運(yùn)行速度、運(yùn)動(dòng)角度等，使比賽裁判和官員能夠快速查看現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并將有助于通知越位情況，并協(xié)助檢測(cè)有爭(zhēng)議的沖撞，從而最終提高VAR決策過(guò)程的質(zhì)量和速度。KINEXON的這一技術(shù)已經(jīng)通過(guò)全球眾多職業(yè)足球俱樂(lè)部和草根足球俱樂(lè)部的嚴(yán)格測(cè)試，也包括大量盲測(cè)，例如在西班牙、德國(guó)和英格蘭等地俱樂(lè)部的幫助下，進(jìn)行了廣泛的盲測(cè)，歷時(shí)數(shù)年的時(shí)間，最終出現(xiàn)在世界杯的賽場(chǎng)上。作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廠商，KINEXON為足球比賽提供了一整套物聯(lián)網(wǎng)解決方案。具體來(lái)說(shuō)，在每一個(gè)比賽用球內(nèi)都有一個(gè)基于KINEXON技術(shù)的芯片，據(jù)該公司稱，這款設(shè)備重14克，實(shí)際上是由兩個(gè)同時(shí)工作的獨(dú)立傳感器集成而成：
兩顆傳感器有效配合，UWB傳感器獲取位置數(shù)據(jù)，IMU傳感器獲得精細(xì)的三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，保證足球主要數(shù)據(jù)的采集，其中UWB作為最為理想的定位技術(shù)，在精度、成本、可靠性、穩(wěn)定性等方面勝于WiFi、藍(lán)牙等手段，其定位精度最低可以達(dá)到0.1米，并可以實(shí)現(xiàn)三維定位，適合球場(chǎng)很多爭(zhēng)議的場(chǎng)景?；趦蓚€(gè)傳感器的技術(shù)，在球場(chǎng)任何時(shí)候，足球被踢、被頂、被扔，甚至輕擊，都會(huì)以每秒500次的速度獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。每秒500次的速度，意味著每次數(shù)據(jù)收集間隔僅為2毫秒，極大的提升了足球狀態(tài)和軌跡的精確度。足球的數(shù)據(jù)從傳感器會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)送到本地系統(tǒng)，這涉及到了數(shù)據(jù)的通信手段。雖然當(dāng)前5G可以提供高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片能夠保障通道暢通，但需要足球內(nèi)傳感器必須搭載專門的5G芯片，這無(wú)疑增加了內(nèi)部芯片的重量和體積。而UWB此時(shí)就發(fā)揮了重要的作用，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，UWB可以實(shí)現(xiàn)10-200米不等的傳輸距離，能夠?qū)崿F(xiàn)球場(chǎng)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)KINEXON的足球跟蹤解決方案所述，該方案首先會(huì)在球場(chǎng)周邊安裝12-24個(gè)UWB基站用于收集數(shù)據(jù)，并通過(guò)有線方式實(shí)現(xiàn)基站數(shù)據(jù)回傳。足球傳感器收集的高精度數(shù)據(jù)，會(huì)通過(guò)內(nèi)置的UWB芯片以每秒500次的頻率發(fā)送給基站，由基站進(jìn)行回傳。當(dāng)一個(gè)足球在比賽過(guò)程中飛出界外，另一個(gè)新球被扔進(jìn)來(lái)代替它時(shí)，KINEXON的后端系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到新球的數(shù)據(jù)輸入，無(wú)需人工干預(yù)。3.實(shí)時(shí)處理的邊緣系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)傳輸具有一定的時(shí)延，足球的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析需要通過(guò)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，UWB基站收集的數(shù)據(jù)會(huì)及時(shí)傳輸至球場(chǎng)附近的處理器中，邊緣處理器會(huì)在20毫秒內(nèi)計(jì)算出各類參數(shù)，例如足球飛行速度、傳球距離，并識(shí)別出球員的行為，如射門、過(guò)人、控球等。當(dāng)然，球場(chǎng)的各類數(shù)據(jù)和球員行為不僅僅通過(guò)足球傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)確定，還搭配了全場(chǎng)的光學(xué)跟蹤相機(jī)，12個(gè)鷹眼攝像機(jī)安裝在體育場(chǎng)周圍，每秒鐘跟蹤足球本身和每個(gè)球員50次，可以追蹤身體的29個(gè)獨(dú)立點(diǎn)。當(dāng)這兩個(gè)數(shù)據(jù)源結(jié)合起來(lái)時(shí)，越位決策不僅高度準(zhǔn)確，而且比過(guò)去快得多——這是國(guó)際足聯(lián)在本屆世界杯期間推崇的新技術(shù)。4.數(shù)據(jù)分析平臺(tái)為多方面應(yīng)用提供參考通過(guò)KINEXON傳感器獲取的數(shù)據(jù)，KINEXON提供專門的分析平臺(tái)，在比賽現(xiàn)場(chǎng)提供了更為精準(zhǔn)和快速的裁判判罰輔助。除此之外，這些數(shù)據(jù)和分析平臺(tái)也能夠?yàn)槎喾教峁﹦?chuàng)新的輸入，包括教練教學(xué)參考、媒體及時(shí)報(bào)道以及觀眾觀賽體驗(yàn)。以媒體報(bào)道為例，平臺(tái)為媒體開放傳感器收集的數(shù)據(jù)，媒體借助這些數(shù)據(jù)能夠給觀眾帶來(lái)及時(shí)的數(shù)據(jù)分析，讓觀眾能夠從多個(gè)角度了解比賽進(jìn)程。此外，這些數(shù)據(jù)為未來(lái)制作成VR、AR視頻提供輸入。本次世界杯并非KINEXON公司在體育領(lǐng)域的首秀，實(shí)際上這家公司憑借物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，僅用兩年的時(shí)間，便一舉改變了NBA在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的版圖。早在2016年，KINEXON通過(guò)與費(fèi)城76人隊(duì)的合作首次進(jìn)入了NBA的市場(chǎng)，通過(guò)內(nèi)置的傳感器芯片，KINEXON推出的iball智能籃球可以追蹤籃球的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度，并實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)；而搭載著KINEXON傳感器的球衣，也能幫助教練們?cè)谟?xùn)練或比賽中實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員們的狀態(tài)。在不被大多數(shù)人看好的情況下，這家公司僅用兩年便迅速站穩(wěn)腳跟，成為了NBA最大的可穿戴設(shè)備供應(yīng)商，NBA官方數(shù)據(jù)顯示，目前聯(lián)盟中的30支球隊(duì)里，有14支隊(duì)伍使用著KINEXON的設(shè)備。實(shí)際上，KINEXON提供的物聯(lián)網(wǎng)解決方案不僅僅在體育領(lǐng)域，其他行業(yè)尤其是工業(yè)領(lǐng)域也廣泛受到認(rèn)可。今年5月，KINEXON獲得了1.3億美元的A輪融資，其中寶馬和德國(guó)電信也參與了投資。在相關(guān)報(bào)道中，多家媒體提到，KINEXON針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域提供的實(shí)時(shí)定位和實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)，使寶馬、大陸、西門子和空客等公司提高生產(chǎn)力以及可持續(xù)性，并降低制造和物流的成本。寶馬高管在評(píng)論其投資KINEXON時(shí)提到，寶馬集團(tuán)的汽車生產(chǎn)很像頂級(jí)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗顷P(guān)于高性能的過(guò)程。KINEXON實(shí)時(shí)定位平臺(tái)構(gòu)成了我們生產(chǎn)全面數(shù)字化的支柱，這是一個(gè)創(chuàng)新的操作系統(tǒng)，它使我們高度復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程透明化，并進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。德國(guó)電信物聯(lián)網(wǎng)首席執(zhí)行官也提到，通過(guò)與KINEXON建立這種伙伴關(guān)系，我們?yōu)橹圃鞓I(yè)客戶提供實(shí)時(shí)定位的自動(dòng)化解決方案，德國(guó)電信的5G能力也為我們兩家公司的共同開發(fā)機(jī)會(huì)鋪平了道路。
