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科技改变足球赛事体验——UWB技术闪耀卡塔尔世界杯

发布时间:2022-11-30作者来源:金航标浏览:435


 2022 年世界杯第一场比赛的哨声在卡塔尔当地时间20221120日响起,开启了体育史上又一项意义重大的技术应用,带来新的体验。

此次,卡塔尔世界杯的官方用球AL RIHLA中植入的芯片成为一个重要的看点,在整个赛事期间,比赛用球都将包含一个实时收集空间定位数据的传感器——这是第一次采用这种球跟踪机制的世界杯。传感器与现有的光学跟踪工具相结合,提供[敏感词]的球追踪数据,使 VAR(视频助理裁判)和越位审查等程序比以往都更加准确和简化。

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据悉,该套球跟踪技术方案由总部位于德国的人工智能解决方案提供商 KINEXON 设计,方案在2021月通过了 FIFA EPTS 测试。

该套方案使用了哪种技术,它是如何工作的?

国际足联在2022 年世界杯上对这项技术的应用被称为“半自动越位”程序——该程序主要由人工智能功能运行,但保留了人工确认的重要元素。具体来说,在每一个比赛用球内都有一个基于KINEXON技术的设备,据该公司称,这款设备重14克,实际上是由两个同时工作的独立传感器集成而成:

超宽带(UWB)传感器,一种在提供[敏感词]的位置数据方面优于 GPS 或蓝牙的技术,获取和跟踪足球[敏感词]位置数据的同时可以实时传输数据至后台系统。

惯性测量单元(IMU)传感器,用于检测物体在空间中细微运动的传感器。

KINEXON 的联合创始人兼董事总经理 Maximillian Schmidt 表示:超宽带帮助确定了物体的位置, IMU 则提供了三维的精细运动。“

无论何时踢球、头球、投球,甚至轻敲球,系统都会以每秒 500 帧的速度获取数据,数据从传感器实时发送到本地定位系统 (LPS),这涉及安装在运动场周围的天线设置,这些天线接收并存储数据以供立即使用。根据KINEXON的足球跟踪解决方案所述,该方案会在球场周边安装12-24UWB基站用于收集数据。而UWB可达200米的工作距离,足以覆盖整个足球场范围的数据收集。

此外,球内装置由阿迪达斯提供的悬挂技术提供支持,旨在将传感器安装在球的中央内部点,并将其固定在一致的位置。

与这个球传感器配对还有来自 Hawk-Eye 的光学摄像机跟踪系统。体育场周围安装了 12 台鹰眼摄像机,每秒跟踪球本身和每位球员 50 次。跟踪玩家身体的 29 个独立点,包括四肢。当结合使用这两个数据源时,越位判定不仅高度准确,而且比过去更快。

这个数据有多准确?

大家可能会产生一些疑问:“如何知道这些数据始终如一地反映了球员和球的真实、实时的定位?”

这里要理解的第一个概念是刷新率,它以赫兹为单位测量,指的是给定显示器每秒能够绘制新图像的次数。标准 50Hz 视频是当今高清显示器常用的格式,每秒生成一张新图像 50 次(对于那些更熟悉该术语的人来说,“帧速率”为每秒 50 帧)。任何将视频放慢到逐帧模式的人都知道每帧之间有轻微时间间隔的感觉——对于50Hz 视频,该间隔为每帧 20 毫秒(对于 60Hz 视频,为每帧 16.66 毫秒,等等)。

此次世界杯的球跟踪系统,该数据以 500Hz 的频率进入,这意味着真正定位中的任何间隙都低于两毫秒——或者比标准50Hz 滞后短减少10 倍。如此高频的数据监控和收集提升了位置的精准度和实时性。此外,PTP 主时钟的使用允许 UWB监测的数据和鹰眼数据之间的同步,[敏感词]到百万分之一秒,确保两个馈送永远不会相互干扰。

另外,国际足联也做了各项严格的测试,不仅仅是技术上的验证评估数据的准确性,还包括了实际场景的反复多次测试, 比如,机械射击测试——在实验室环境中,可以对机器人射击设备进行编程,以不同的速度、旋转和方向“踢”球。然后高速摄像机评估球的飞行,确保传感器的存在不会产生异常的飞行路径。确保可以在世界杯如此重大赛事实战中的使用。

然而,2022年世界杯只是触及了UWB技术潜在能力的皮毛。

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科技改变赛事体验,不仅仅是辅助越位判定,在更多的体育竞技运动中都可以使用,同时帮助到教练、球员、裁判、组办方、赛事媒体等的工作改进,比如:

战术分析:通过实时球跟踪,教练可以验证他们在比赛、训练课程或视频课程中的印象。将其与球员跟踪相结合,教练可以更轻松地过滤掉球员的弱点,例如缺乏准确性和传球速度。然后,教练组收到具体的数据,看看他们的训练和比赛措施是否有助于解决问题。

球员表现分析:球员和球跟踪齐头并进。前者描绘了球员的身体表现,包括他的各项心跳、动作、呼吸等数据。而实时球数据则有更多想象空间,球员在压力下如何反应?他要多久才能控制住球?他需要将多少触球传给队友?通过分析所有这些数据,教练可以训练球员以满足他们比赛体系的要求。

直播可视化:实时准确的检测到的各项跟踪数据及各项指标。可以为在现场直播中实现高质量、复杂的实时可视化铺平了道路。

实时分析和比赛统计:不仅是教练,球迷和记者也可以实时获取数据,并可以将其用于实时比赛分析。实时可视化和个性化配置有助于并加速数据评估。

球迷参与:除了球队、联赛、媒体合作伙伴和广播公司,球迷也可以从球传感器的实时数据中获益。生成的数据可用于在所有频道上为粉丝自动创建高质量和视觉精致的内容。社交媒体和电视排行榜为粉丝提供了比以往任何时候都更深刻的见解。

裁判等:可以在需要有关球的位置和移动或特定球员用球动作的实时信息时用于裁判。

集成在球中的包含了UWB功能的传感器以及各类成套设施,以其低延迟性、高准确性和可靠性使得以上体验有望变成现实。

纽瑞芯科技作为UWB芯片技术的重要参与者之一,自主研发的ursamajor系列UWB芯片产品实现了超高精度的1厘米、1度的测量精度,愿意与您一起开拓UWB技术更加广阔的赛事应用场景,全面提升赛事体验,让科技改变生活。


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