當(dāng) 2022 年世界杯第一場比賽的哨聲在卡塔爾當(dāng)?shù)貢r間2022年11月20日響起，開啟了體育史上又一項(xiàng)意義重大的技術(shù)應(yīng)用，帶來新的體驗(yàn)。

此次，卡塔爾世界杯的官方用球AL RIHLA中植入的芯片成為一個重要的看點(diǎn)，在整個賽事期間，比賽用球都將包含一個實(shí)時收集空間定位數(shù)據(jù)的傳感器——這是第一次采用這種球跟蹤機(jī)制的世界杯。傳感器與現(xiàn)有的光學(xué)跟蹤工具相結(jié)合，提供[敏感詞]的球追蹤數(shù)據(jù)，使 VAR（視頻助理裁判）和越位審查等程序比以往都更加準(zhǔn)確和簡化。

據(jù)悉，該套球跟蹤技術(shù)方案由總部位于德國的人工智能解決方案提供商 KINEXON 設(shè)計(jì)，方案在2021年9 月通過了 FIFA EPTS 測試。

該套方案使用了哪種技術(shù)，它是如何工作的？

國際足聯(lián)在2022 年世界杯上對這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用被稱為“半自動越位”程序——該程序主要由人工智能功能運(yùn)行，但保留了人工確認(rèn)的重要元素。具體來說，在每一個比賽用球內(nèi)都有一個基于KINEXON技術(shù)的設(shè)備，據(jù)該公司稱，這款設(shè)備重14克，實(shí)際上是由兩個同時工作的獨(dú)立傳感器集成而成：

超寬帶（UWB）傳感器，一種在提供[敏感詞]的位置數(shù)據(jù)方面優(yōu)于 GPS 或藍(lán)牙的技術(shù)，獲取和跟蹤足球[敏感詞]位置數(shù)據(jù)的同時可以實(shí)時傳輸數(shù)據(jù)至后臺系統(tǒng)。

慣性測量單元（IMU）傳感器，用于檢測物體在空間中細(xì)微運(yùn)動的傳感器。

KINEXON 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事總經(jīng)理 Maximillian Schmidt 表示：“超寬帶幫助確定了物體的位置， IMU 則提供了三維的精細(xì)運(yùn)動。“

無論何時踢球、頭球、投球，甚至輕敲球，系統(tǒng)都會以每秒 500 幀的速度獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從傳感器實(shí)時發(fā)送到本地定位系統(tǒng) (LPS)，這涉及安裝在運(yùn)動場周圍的天線設(shè)置，這些天線接收并存儲數(shù)據(jù)以供立即使用。根據(jù)KINEXON的足球跟蹤解決方案所述，該方案會在球場周邊安裝12-24個UWB基站用于收集數(shù)據(jù)。而UWB可達(dá)200米的工作距離，足以覆蓋整個足球場范圍的數(shù)據(jù)收集。

此外，球內(nèi)裝置由阿迪達(dá)斯提供的懸掛技術(shù)提供支持，旨在將傳感器安裝在球的[敏感詞]內(nèi)部點(diǎn)，并將其固定在一致的位置。

與這個球傳感器配對還有來自 Hawk-Eye 的光學(xué)攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)。體育場周圍安裝了 12 臺鷹眼攝像機(jī)，每秒跟蹤球本身和每位球員 50 次。跟蹤玩家身體的 29 個獨(dú)立點(diǎn)，包括四肢。當(dāng)結(jié)合使用這兩個數(shù)據(jù)源時，越位判定不僅高度準(zhǔn)確，而且比過去更快。

這個數(shù)據(jù)有多準(zhǔn)確？

大家可能會產(chǎn)生一些疑問：“如何知道這些數(shù)據(jù)始終如一地反映了球員和球的真實(shí)、實(shí)時的定位？”

這里要理解的第一個概念是刷新率，它以赫茲為單位測量，指的是給定顯示器每秒能夠繪制新圖像的次數(shù)。標(biāo)準(zhǔn) 50Hz 視頻是當(dāng)今高清顯示器常用的格式，每秒生成一張新圖像 50 次（對于那些更熟悉該術(shù)語的人來說，“幀速率”為每秒 50 幀）。任何將視頻放慢到逐幀模式的人都知道每幀之間有輕微時間間隔的感覺——對于50Hz 視頻，該間隔為每幀 20 毫秒（對于 60Hz 視頻，為每幀 16.66 毫秒，等等）。

此次世界杯的球跟蹤系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)以 500Hz 的頻率進(jìn)入，這意味著真正定位中的任何間隙都低于兩毫秒——或者比標(biāo)準(zhǔn)50Hz 滯后短減少10 倍。如此高頻的數(shù)據(jù)監(jiān)控和收集提升了位置的精準(zhǔn)度和實(shí)時性。此外，PTP 主時鐘的使用允許 UWB監(jiān)測的數(shù)據(jù)和鷹眼數(shù)據(jù)之間的同步，[敏感詞]到百萬分之一秒，確保兩個饋送永遠(yuǎn)不會相互干擾。

另外，國際足聯(lián)也做了各項(xiàng)嚴(yán)格的測試，不僅僅是技術(shù)上的驗(yàn)證評估數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還包括了實(shí)際場景的反復(fù)多次測試， 比如，機(jī)械射擊測試——在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，可以對機(jī)器人射擊設(shè)備進(jìn)行編程，以不同的速度、旋轉(zhuǎn)和方向“踢”球。然后高速攝像機(jī)評估球的飛行，確保傳感器的存在不會產(chǎn)生異常的飛行路徑。確保可以在世界杯如此重大賽事實(shí)戰(zhàn)中的使用。

然而，2022年世界杯只是觸及了UWB技術(shù)潛在能力的皮毛。

科技改變賽事體驗(yàn)，不僅僅是輔助越位判定，在更多的體育競技運(yùn)動中都可以使用，同時幫助到教練、球員、裁判、組辦方、賽事媒體等的工作改進(jìn)，比如：

戰(zhàn)術(shù)分析：通過實(shí)時球跟蹤，教練可以驗(yàn)證他們在比賽、訓(xùn)練課程或視頻課程中的印象。將其與球員跟蹤相結(jié)合，教練可以更輕松地過濾掉球員的弱點(diǎn)，例如缺乏準(zhǔn)確性和傳球速度。然后，教練組收到具體的數(shù)據(jù)，看看他們的訓(xùn)練和比賽措施是否有助于解決問題。

球員表現(xiàn)分析：球員和球跟蹤齊頭并進(jìn)。前者描繪了球員的身體表現(xiàn)，包括他的各項(xiàng)心跳、動作、呼吸等數(shù)據(jù)。而實(shí)時球數(shù)據(jù)則有更多想象空間，球員在壓力下如何反應(yīng)？他要多久才能控制住球？他需要將多少觸球傳給隊(duì)友？通過分析所有這些數(shù)據(jù)，教練可以訓(xùn)練球員以滿足他們比賽體系的要求。

直播可視化：實(shí)時準(zhǔn)確的檢測到的各項(xiàng)跟蹤數(shù)據(jù)及各項(xiàng)指標(biāo)。可以為在現(xiàn)場直播中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、復(fù)雜的實(shí)時可視化鋪平了道路。

實(shí)時分析和比賽統(tǒng)計(jì)：不僅是教練，球迷和記者也可以實(shí)時獲取數(shù)據(jù)，并可以將其用于實(shí)時比賽分析。實(shí)時可視化和個性化配置有助于并加速數(shù)據(jù)評估。

球迷參與：除了球隊(duì)、聯(lián)賽、媒體合作伙伴和廣播公司，球迷也可以從球傳感器的實(shí)時數(shù)據(jù)中獲益。生成的數(shù)據(jù)可用于在所有頻道上為粉絲自動創(chuàng)建高質(zhì)量和視覺精致的內(nèi)容。社交媒體和電視排行榜為粉絲提供了比以往任何時候都更深刻的見解。

裁判等：可以在需要有關(guān)球的位置和移動或特定球員用球動作的實(shí)時信息時用于裁判。

集成在球中的包含了UWB功能的傳感器以及各類成套設(shè)施，以其低延遲性、高準(zhǔn)確性和可靠性使得以上體驗(yàn)有望變成現(xiàn)實(shí)。

紐瑞芯科技作為UWB芯片技術(shù)的重要參與者之一，自主研發(fā)的ursamajor系列UWB芯片產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了超高精度的1厘米、1度的測量精度，愿意與您一起開拓UWB技術(shù)更加廣闊的賽事應(yīng)用場景，全面提升賽事體驗(yàn)，讓科技改變生活。


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