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重要的看點，為視頻助理裁判技術（VAR）團隊實時提供精確的球數據，以支持快速準確的越位判罰。
近日已有大量文章對這一神秘的芯片進行研究報道，業界不少專家對其背后多個工作機制比較感興趣。在筆者看來，這是一個集運動傳感、定位、通信…
發表時間：2022-11-29 14:38作(zuo)者：趙小飛
卡塔爾世(shi)界杯(bei)如火如荼舉行著，官方用(yong)球(qiu)AL RIHLA中植入(ru)的芯片成為(wei)(wei)一個重要的看(kan)點(dian)，為(wei)(wei)視頻(pin)助理裁判(pan)技術（VAR）團隊實時提供精確(que)的球(qiu)數據，以支持快(kuai)速準確(que)的越位判(pan)罰。近日已有大量文章對這一神秘的芯片進行研究報道，業界不少專家對其背后多個工作機制比較感興趣。在筆者看來，這是一個集運動傳感、定位、通信、邊緣計算和應用平臺為一體的一整套物聯網解決方案。阿迪達斯(si)在今年7月對外(wai)宣(xuan)布，2022世界(jie)杯官方用球將(jiang)(jiang)采用新的(de)連(lian)接技術，它將(jiang)(jiang)通(tong)過提供前(qian)所未(wei)有的(de)數據和信息(xi)水(shui)平(ping)來增(zeng)強VAR系統，使裁判可以(yi)做出(chu)更快、更準確的(de)決策。這一技術由一家名為KINEXON的德國物聯網公司提供，通過每秒500次自動提供準確的足球相關信息，如足球的初始速度、運行速度、運動角度等，使比賽裁判和官員能夠快速查看現場數據，并將有助于通知越位情況，并協助檢測有爭議的沖撞，從而最終提高VAR決策過程的質量和速度。KINEXON的這一技術已經通過全球眾多職業足球俱樂部和草根足球俱樂部的嚴格測試，也包括大量盲測，例如在西班牙、德國和英格蘭等地俱樂部的幫助下，進行了廣泛的盲測，歷時數年的時間，最終出現在世界杯的賽場上。作為物聯(lian)網技(ji)術廠(chang)商，KINEXON為足球比賽提供了(le)一整(zheng)套(tao)物聯(lian)網解決方案。具體來說(shuo)，在每一(yi)個比(bi)賽用(yong)球內都(dou)有一(yi)個基于KINEXON技術的(de)芯片(pian)，據該公司稱，這(zhe)款設備重14克，實(shi)際上是由兩個同時工(gong)作的(de)獨立傳感器(qi)集成而成：
兩顆傳感器有效配合，UWB傳感器獲取位置數據，IMU傳感器獲得精細的三維運動數據，保證足球主要數據的采集，其中UWB作為最為理想的定位技術，在精度、成本、可靠性、穩定性等方面勝于WiFi、藍牙等手段，其定位精度最低可以達到0.1米，并可以實現三維定位，適合球場很多爭議的場景。基于兩個傳感器的技術，在球場任何時候，足球被踢、被頂、被扔，甚至輕擊，都會以每秒500次的速度獲取相關數據。每秒500次的速度，意味著每次數據收集間隔僅為2毫秒，極大的提升了足球狀態和軌跡的精確度。足球的數據從傳感器會實時發送到本地系統，這涉及到了數據的通信手段。雖然當前5G可以提供高速可靠的數據傳輸通道，且通過網絡切片能夠保障通道暢通，但需要足球內傳感器必須搭載專門的5G芯片，這無疑增加了內部芯片的重量和體積。而UWB此時就發揮了重要的作用，根據應用場景的不同，UWB可以實現10-200米不等的傳輸距離，能夠實現球場范圍內的數據傳輸。根據KINEXON的(de)(de)足(zu)球(qiu)跟蹤解決方(fang)(fang)(fang)案所述，該(gai)方(fang)(fang)(fang)案首先(xian)會在球(qiu)場周邊安裝12-24個(ge)UWB基站用(yong)于(yu)收集(ji)數據，并通(tong)過有(you)線方(fang)(fang)(fang)式(shi)實現基站數據回傳。足(zu)球(qiu)傳感器收集(ji)的(de)(de)高精度數據，會通(tong)過內置(zhi)的(de)(de)UWB芯(xin)片(pian)以每秒500次的(de)(de)頻率發送給基站，由基站進行(xing)回傳。當一個(ge)(ge)足(zu)球在比賽過程(cheng)中飛出界外，另(ling)一個(ge)(ge)新球被扔進來代替它(ta)時(shi)，KINEXON的后端系統會(hui)自動切換到新球的數據(ju)輸入，無(wu)需人工干(gan)預(yu)。由(you)于數(shu)據(ju)(ju)傳輸具有一定的時延，足球(qiu)的實時數(shu)據(ju)(ju)分析(xi)需(xu)要通過邊緣(yuan)計(ji)(ji)算(suan)節點進(jin)行(xing)處(chu)理，UWB基站收集(ji)的數(shu)據(ju)(ju)會及時傳輸至球(qiu)場附近的處(chu)理器中(zhong)，邊緣(yuan)處(chu)理器會在20毫秒內計(ji)(ji)算(suan)出(chu)各類參(can)數(shu)，例如(ru)足球(qiu)飛行(xing)速度、傳球(qiu)距離(li)，并識(shi)別出(chu)球(qiu)員的行(xing)為，如(ru)射門、過人(ren)、控球(qiu)等。當然，球(qiu)(qiu)場的(de)(de)各類數(shu)據(ju)和球(qiu)(qiu)員行(xing)為不(bu)僅(jin)(jin)(jin)僅(jin)(jin)(jin)通過足(zu)球(qiu)(qiu)傳感器(qi)的(de)(de)數(shu)據(ju)來(lai)確定，還(huan)搭配了全場的(de)(de)光(guang)學跟(gen)蹤(zong)相機(ji)，12個(ge)鷹眼攝像機(ji)安裝在體育場周圍(wei)，每秒鐘(zhong)跟(gen)蹤(zong)足(zu)球(qiu)(qiu)本身(shen)和每個(ge)球(qiu)(qiu)員50次，可以追蹤(zong)身(shen)體的(de)(de)29個(ge)獨立點。當這兩個(ge)數(shu)據(ju)源(yuan)結(jie)合起(qi)來(lai)時，越位決策不(bu)僅(jin)(jin)(jin)高度準確，而且(qie)比(bi)過去快得多——這是國際(ji)足(zu)聯在本屆世界杯期間推崇的(de)(de)新技術。4.數據分(fen)析(xi)平臺為多(duo)方面應用提供參考通過KINEXON傳感器獲取的數據(ju)，KINEXON提供專門(men)的分(fen)析平臺，在比(bi)賽現場提供了更為精準和(he)快速(su)的裁判(pan)判(pan)罰輔助。除此之(zhi)外(wai)，這(zhe)些數據(ju)和(he)分(fen)析平臺也能夠為多方提供創(chuang)新的輸入，包括教(jiao)練教(jiao)學參考、媒體及時報道以(yi)及觀眾(zhong)觀賽體驗。以(yi)媒體(ti)(ti)報道(dao)為例，平臺為媒體(ti)(ti)開放傳感器收集的數(shu)據(ju)，媒體(ti)(ti)借(jie)助這些數(shu)據(ju)能夠(gou)(gou)給觀眾帶來及時的數(shu)據(ju)分析，讓觀眾能夠(gou)(gou)從多個角度(du)了解比(bi)賽(sai)進(jin)程。此外，這些數(shu)據(ju)為未來制作成VR、AR視頻提供輸入。本次世(shi)界杯并非KINEXON公司(si)在(zai)體育(yu)領域的(de)首(shou)秀，實際上這家(jia)公司(si)憑(ping)借物(wu)聯網技術，僅(jin)用(yong)兩年的(de)時間，便一舉改變了NBA在(zai)可穿戴設備領域的(de)版圖。早在(zai)(zai)2016年(nian)，KINEXON通過(guo)與費城(cheng)76人隊的(de)合作首次(ci)進入了NBA的(de)市場，通過(guo)內置的(de)傳感器芯片，KINEXON推(tui)出的(de)iball智能籃球可以追蹤籃球的(de)運動軌(gui)跡和速度，并實時反(fan)饋數(shu)據；而搭載(zai)著KINEXON傳感器的(de)球衣，也能幫助教練們在(zai)(zai)訓(xun)練或比(bi)賽中(zhong)實時監控運動員們的(de)狀態(tai)。在(zai)(zai)不(bu)被大多(duo)數(shu)人看好的(de)情況下，這(zhe)家公(gong)司僅用兩(liang)年(nian)便(bian)迅速站(zhan)穩腳跟(gen)，成為(wei)了NBA最大的(de)可穿戴設(she)備(bei)供應商，NBA官方數(shu)據顯示，目前聯盟中(zhong)的(de)30支(zhi)球隊里，有14支(zhi)隊伍使用著KINEXON的(de)設(she)備(bei)。實際(ji)上(shang)，KINEXON提(ti)供的物(wu)聯網解決方案不僅僅在(zai)(zai)體育領域(yu)(yu)，其他行(xing)業(ye)尤其是工業(ye)領域(yu)(yu)也(ye)廣泛(fan)受到認可。今年5月(yue)，KINEXON獲得了1.3億美元(yuan)的A輪融資(zi)(zi)，其中(zhong)寶馬和(he)德國電信也(ye)參與(yu)了投資(zi)(zi)。在(zai)(zai)相關報道中(zhong)，多家媒體提(ti)到，KINEXON針對工業(ye)領域(yu)(yu)提(ti)供的實時定位和(he)實時分析系統，使寶馬、大陸、西門子和(he)空(kong)客等公司提(ti)高生產力以及可持續性，并降(jiang)低制造和(he)物(wu)流的成本(ben)。寶(bao)馬高(gao)管在評論(lun)其投資(zi)KINEXON時提到，寶(bao)馬集團的(de)(de)汽車生(sheng)產很像頂級運動，因(yin)為(wei)(wei)它是關(guan)于高(gao)性(xing)能的(de)(de)過(guo)程(cheng)。KINEXON實(shi)時定(ding)位平臺(tai)構成(cheng)了我們生(sheng)產全(quan)面數字化的(de)(de)支柱，這(zhe)是一個創新的(de)(de)操作系(xi)統(tong)，它使(shi)我們高(gao)度復雜的(de)(de)生(sheng)產過(guo)程(cheng)透明化，并進一步(bu)提高(gao)了生(sheng)產效(xiao)率。德(de)國電信物聯網首席執行(xing)官也提到，通過(guo)與KINEXON建立(li)這(zhe)種伙伴關(guan)系(xi)，我們為(wei)(wei)制造業客戶提供(gong)實(shi)時定(ding)位的(de)(de)自動化解決方案，德(de)國電信的(de)(de)5G能力也為(wei)(wei)我們兩家(jia)公司(si)的(de)(de)共(gong)同(tong)開發機會鋪平了道路。
