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(cheng)為一個(ge)重(zhong)要的看點，為視(shi)頻助(zhu)理裁判(pan)技術（VAR）團隊實(shi)時提(ti)供(gong)精(jing)確(que)的球數(shu)據，以支持快(kuai)速準確(que)的越位(wei)判(pan)罰。
卡塔爾世界杯如火如荼舉行(xing)著，官方用球AL RIHLA中植入的芯片(pian)成為一個(ge)重要的看點，為視頻助(zhu)理(li)裁判技術（VAR）團隊實時提(ti)供精確的球數(shu)據，以支持(chi)快速(su)準確的越(yue)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、邊緣計算和應用平臺為一體的一整套物聯網解決方案。
物聯網系統如何應用于世界杯官方用球
阿迪(di)達斯在今年(nian)7月(yue)對外宣布，2022世界杯官方用(yong)球將(jiang)采用(yong)新(xin)的(de)連接技術，它將(jiang)通過提供(gong)前所未有(you)的(de)數據和信(xin)息水平來增強VAR系統，使裁判(pan)可以(yi)做出更快、更準確的(de)決策。
這一技術由一家名為KINEXON的德國物聯網公(gong)司提供，通過每秒500次自(zi)動(dong)提供準確的足(zu)(zu)球(qiu)相關信息(xi)，如(ru)(ru)足(zu)(zu)球(qiu)的初始(shi)速(su)度、運行速(su)度、運動(dong)角度等，使比賽裁判和(he)官員能夠快速(su)查(cha)看現場數據，并(bing)將(jiang)有助于通知越位情況(kuang)，并(bing)協助檢測(ce)有爭議的沖撞，從(cong)而最終提高VAR決策過程(cheng)的質量(liang)(liang)和(he)速(su)度。KINEXON的這一技術(shu)已經通過全球(qiu)眾多職(zhi)業足(zu)(zu)球(qiu)俱(ju)樂(le)部(bu)和(he)草根足(zu)(zu)球(qiu)俱(ju)樂(le)部(bu)的嚴格測(ce)試，也包括(kuo)大量(liang)(liang)盲測(ce)，例如(ru)(ru)在西(xi)班牙、德國(guo)和(he)英格蘭等地俱(ju)樂(le)部(bu)的幫助下，進行了廣泛的盲測(ce)，歷時數年的時間(jian)，最終出現在世界杯的賽場上。
作為物(wu)聯(lian)網技術廠商，KINEXON為足球比(bi)賽提供了一整套物(wu)聯(lian)網解決(jue)方案。
1.兩顆傳感器組成的感知系統
具體(ti)來說，在每一個(ge)比賽(sai)用球內都有一個(ge)基于(yu)KINEXON技術(shu)的(de)芯片，據(ju)該(gai)公司稱(cheng)，這款設(she)備重14克，實際上是由兩個(ge)同時工作(zuo)的(de)獨立傳感器集(ji)成而成：
超寬帶（UWB）傳感器，這(zhe)一傳感器有(you)2個功能(neng)，一方面可(ke)(ke)以(yi)跟(gen)蹤(zong)和獲取足球精確的位置數據，另一方面可(ke)(ke)以(yi)將(jiang)數據實時傳輸至(zhi)后臺系統中。
慣性測量單元（IMU）傳感器，這一(yi)傳感器用來探測足球(qiu)細微運(yun)動(dong)。
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(ji)術(shu)，在球(qiu)場任(ren)何時候，足(zu)球(qiu)被(bei)踢、被(bei)頂、被(bei)扔，甚至輕擊，都會以(yi)每(mei)秒(miao)500次的速度(du)獲取相關數(shu)據。每(mei)秒(miao)500次的速度(du)，意味著每(mei)次數(shu)據收集間(jian)隔僅為2毫秒(miao)，極大的提升了足(zu)球(qiu)狀態和軌跡(ji)的精確度(du)。
2.高速可靠的數據傳輸通道
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(gen)據(ju)(ju)KINEXON的(de)足球跟蹤解決(jue)方案所述(shu)，該方案首先會(hui)在球場周邊安裝(zhuang)12-24個UWB基(ji)(ji)站(zhan)用于收(shou)集數據(ju)(ju)，并通(tong)(tong)過(guo)有線方式(shi)實現基(ji)(ji)站(zhan)數據(ju)(ju)回傳(chuan)(chuan)(chuan)。足球傳(chuan)(chuan)(chuan)感器收(shou)集的(de)高(gao)精度數據(ju)(ju)，會(hui)通(tong)(tong)過(guo)內置的(de)UWB芯片以每秒500次的(de)頻率(lv)發送(song)給(gei)基(ji)(ji)站(zhan)，由基(ji)(ji)站(zhan)進(jin)行回傳(chuan)(chuan)(chuan)。
當一個足球(qiu)(qiu)(qiu)在比(bi)賽過程(cheng)中飛出界外，另(ling)一個新球(qiu)(qiu)(qiu)被(bei)扔進(jin)來代(dai)替它時(shi)，KINEXON的后(hou)端系統(tong)會自動切換到新球(qiu)(qiu)(qiu)的數(shu)據輸入，無(wu)需人工干預。
3.實時處理的邊緣系統
由于數(shu)(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸(shu)具有一定的(de)時延，足球(qiu)的(de)實時數(shu)(shu)據(ju)分析需要通過邊緣(yuan)計算(suan)節(jie)點(dian)進行(xing)處(chu)理(li)(li)，UWB基站收集的(de)數(shu)(shu)據(ju)會(hui)及時傳(chuan)(chuan)輸(shu)至球(qiu)場附(fu)近(jin)的(de)處(chu)理(li)(li)器中，邊緣(yuan)處(chu)理(li)(li)器會(hui)在20毫秒內計算(suan)出各類(lei)參數(shu)(shu)，例(li)如(ru)(ru)足球(qiu)飛行(xing)速度、傳(chuan)(chuan)球(qiu)距離，并(bing)識(shi)別出球(qiu)員的(de)行(xing)為(wei)，如(ru)(ru)射(she)門、過人、控球(qiu)等(deng)。
當然，球(qiu)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)各類數據和球(qiu)員行為不僅僅通過(guo)足(zu)球(qiu)傳感器的(de)(de)(de)數據來確(que)定，還搭配了(le)全場(chang)(chang)的(de)(de)(de)光學(xue)跟蹤相機，12個鷹眼攝像機安裝在體育(yu)場(chang)(chang)周圍，每秒鐘跟蹤足(zu)球(qiu)本(ben)身和每個球(qiu)員50次，可以追蹤身體的(de)(de)(de)29個獨立點。當這兩個數據源結合起來時，越位決策不僅高度準確(que)，而且比過(guo)去快得多——這是國際足(zu)聯在本(ben)屆(jie)世界(jie)杯(bei)期間推崇的(de)(de)(de)新技術。
4.數據分析平臺為多方面應用提供參考
通過KINEXON傳感(gan)器(qi)獲取的(de)(de)數據，KINEXON提(ti)(ti)供專門的(de)(de)分析平(ping)臺(tai)，在(zai)比賽現場提(ti)(ti)供了更為精準和快速的(de)(de)裁判判罰(fa)輔(fu)助。除此之(zhi)外(wai)，這些數據和分析平(ping)臺(tai)也能(neng)夠為多方提(ti)(ti)供創新的(de)(de)輸入，包括(kuo)教(jiao)練教(jiao)學參(can)考、媒(mei)體及時報道以及觀眾觀賽體驗。
以媒體(ti)報(bao)道為(wei)(wei)例，平臺為(wei)(wei)媒體(ti)開放傳(chuan)感器收集的(de)數(shu)據(ju)(ju)，媒體(ti)借助這些數(shu)據(ju)(ju)能夠給觀眾帶來及時的(de)數(shu)據(ju)(ju)分析，讓觀眾能夠從多(duo)個角度(du)了解比(bi)賽(sai)進程。此外，這些數(shu)據(ju)(ju)為(wei)(wei)未來制作成VR、AR視頻提供(gong)輸入(ru)。
本次世界杯并非KINEXON公司在體育領域的首秀，實際上這家公司憑借物聯網技術，僅用兩年的時間，便一舉改變了NBA在可穿戴設備領域的版圖。早在2016年，KINEXON通(tong)過(guo)與費城76人隊的(de)(de)(de)(de)(de)合作首次進入了(le)NBA的(de)(de)(de)(de)(de)市場(chang)，通(tong)過(guo)內(nei)置的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)感器(qi)芯片，KINEXON推出的(de)(de)(de)(de)(de)iball智能籃(lan)球可以追(zhui)蹤(zong)籃(lan)球的(de)(de)(de)(de)(de)運動軌(gui)跡和速度，并實時(shi)反饋數(shu)據；而搭載著(zhu)(zhu)KINEXON傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)球衣，也能幫助教練們在訓練或(huo)比賽(sai)中(zhong)實時(shi)監控運動員(yuan)們的(de)(de)(de)(de)(de)狀態。在不(bu)被大多數(shu)人看好的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，這家公司僅用兩(liang)年便迅速站穩(wen)腳跟，成為了(le)NBA最(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)可穿(chuan)戴設(she)備供應商(shang)，NBA官方數(shu)據顯示(shi)，目前聯(lian)盟(meng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)30支(zhi)球隊里(li)，有14支(zhi)隊伍使用著(zhu)(zhu)KINEXON的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備。
實際(ji)上，KINEXON提供的物聯(lian)網解決方案不僅僅在體育領域(yu)(yu)，其他行業(ye)尤(you)其是工業(ye)領域(yu)(yu)也廣泛受到認可(ke)。今年5月，KINEXON獲得了(le)1.3億美元的A輪(lun)融(rong)資，其中寶(bao)馬(ma)和(he)德國電信也參與了(le)投資。在相(xiang)關報道中，多家(jia)媒體提到，KINEXON針對工業(ye)領域(yu)(yu)提供的實時定位和(he)實時分析系統，使(shi)寶(bao)馬(ma)、大陸(lu)、西門子和(he)空客等(deng)公司提高生產力以及(ji)可(ke)持(chi)續性，并降低(di)制(zhi)造和(he)物流的成本。
寶馬(ma)高(gao)(gao)管在評(ping)論其投資KINEXON時(shi)提到，寶馬(ma)集團的(de)(de)(de)汽車生產很像頂級運動，因為(wei)它(ta)(ta)是(shi)關(guan)于高(gao)(gao)性能的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程。KINEXON實時(shi)定位(wei)平(ping)臺(tai)構成了(le)我(wo)(wo)們(men)生產全面數字化(hua)的(de)(de)(de)支柱，這是(shi)一個創新的(de)(de)(de)操作系統，它(ta)(ta)使我(wo)(wo)們(men)高(gao)(gao)度復雜的(de)(de)(de)生產過(guo)(guo)(guo)程透明化(hua)，并進一步提高(gao)(gao)了(le)生產效率。德國(guo)電信(xin)物(wu)聯網(wang)首席執行官也提到，通過(guo)(guo)(guo)與(yu)KINEXON建立這種伙(huo)伴關(guan)系，我(wo)(wo)們(men)為(wei)制造(zao)業(ye)客戶(hu)提供實時(shi)定位(wei)的(de)(de)(de)自動化(hua)解決方(fang)案，德國(guo)電信(xin)的(de)(de)(de)5G能力也為(wei)我(wo)(wo)們(men)兩家公司的(de)(de)(de)共(gong)同開發(fa)機會鋪(pu)平(ping)了(le)道路。
12月7日 深圳
“2022中國AIoT產業年會暨2023智能產業前瞻洞察大典”
