原標(biāo)題：乾坤物聯(lián)-卡塔爾世界杯高科技，足球場的UWB高精定位

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。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

2022世界杯官方用球?qū)⒉捎眯碌倪B接技術(shù)，它將通過提供前所未有的數(shù)據(jù)和信息水平來增強(qiáng)VAR系統(tǒng)，使裁判可以做出更快、更準(zhǔn)確的決策。

1.兩顆傳感器組成的感知系統(tǒng)

具體來說，在每一個(gè)比賽用球內(nèi)都有一個(gè)基于UWB技術(shù)的芯片，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：

超寬帶（UWB）傳感器，這一傳感器有2個(gè)功能，一方面可以跟蹤和獲取足球精確的位置數(shù)據(jù)，另一方面可以將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)系統(tǒng)中。

慣性測量單元（IMU）傳感器，這一傳感器用來探測足球細(xì)微運(yùn)動(dòng)。

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，適合球場很多爭議的場景?；趦蓚€(gè)傳感器的技術(shù)，在球場任何時(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。

2.高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道

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)用場景的不同，UWB可以實(shí)現(xiàn)10-500米不等的傳輸距離，能夠?qū)崿F(xiàn)球場范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。

該方案首先會(huì)在球場周邊安裝12-24個(gè)UWB基站用于收集數(shù)據(jù)，并通過有線方式實(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)足球在比賽過程中飛出界外，另一個(gè)新球被扔進(jìn)來代替它時(shí)，后端系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到新球的數(shù)據(jù)輸入，無需人工干預(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、過人、控球等——這是國際足聯(lián)在本屆世界杯期間推崇的新技術(shù)。

此外UWB定位具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能夠提高精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)，通常用于室內(nèi)移動(dòng)物體的定位跟蹤或?qū)Ш?，廣泛應(yīng)用于變電站，污水化工，智慧工廠，醫(yī)療，公檢法等多個(gè)行業(yè)。返回搜狐，查看更多

責(zé)任編輯：