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(yi)個重要的(de)看(kan)點，為視頻助理裁判(pan)技術(shu)（VAR）團隊實時提供精確的(de)球數據，以支持快速(su)準確的(de)越(yue)位判(pan)罰。
卡(ka)塔爾世界杯如火(huo)如荼舉行(xing)著，官方(fang)用球AL RIHLA中(zhong)植入的芯片成為一個(ge)重要的看點，為視頻助理裁(cai)判技術（VAR）團隊實時提供精確的球數據，以(yi)支持快速(su)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、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
阿迪達斯在今年7月(yue)對(dui)外(wai)宣布(bu)，2022世界(jie)杯官方用球將(jiang)采用新的(de)連接技術，它將(jiang)通(tong)過提供(gong)前所未有的(de)數據和信息水平來增強VAR系統，使裁(cai)判可(ke)以(yi)做出更快、更準(zhun)確的(de)決策(ce)。
這一技術由一家名為KINEXON的德國物聯網公司提(ti)(ti)供，通過每(mei)秒500次自動提(ti)(ti)供準確(que)的(de)足球(qiu)相關信息，如足球(qiu)的(de)初始速度(du)、運行速度(du)、運動角度(du)等，使比賽裁判(pan)和(he)官(guan)員能夠快速查(cha)看現場數據，并將(jiang)有助(zhu)于(yu)通知越位情況，并協助(zhu)檢測有爭議的(de)沖(chong)撞，從(cong)而最終(zhong)提(ti)(ti)高VAR決(jue)策過程的(de)質量(liang)和(he)速度(du)。KINEXON的(de)這一技術已經通過全球(qiu)眾多職業足球(qiu)俱樂部和(he)草根足球(qiu)俱樂部的(de)嚴格(ge)測試，也包括大(da)量(liang)盲測，例如在(zai)西班牙、德國和(he)英(ying)格(ge)蘭等地俱樂部的(de)幫(bang)助(zhu)下，進行了廣泛的(de)盲測，歷時(shi)數年的(de)時(shi)間，最終(zhong)出(chu)現在(zai)世(shi)界杯的(de)賽場上。
作為物聯網(wang)(wang)技術廠商，KINEXON為足球比賽提供了一整(zheng)套物聯網(wang)(wang)解決方案。
1.兩顆傳感器組成的感知系統
具體來說，在每一(yi)個比賽用(yong)球內都(dou)有(you)一(yi)個基于KINEXON技術的(de)芯(xin)片，據該(gai)公(gong)司(si)稱，這款設備重14克，實際上是(shi)由兩(liang)個同時工(gong)作的(de)獨立(li)傳(chuan)感器集成而成：
超寬帶（UWB）傳感器，這一(yi)傳(chuan)感器(qi)有2個功能，一(yi)方面(mian)(mian)可以(yi)(yi)跟蹤(zong)和獲取(qu)足球精(jing)確(que)的位置數據(ju)，另一(yi)方面(mian)(mian)可以(yi)(yi)將數據(ju)實時傳(chuan)輸至后臺系統(tong)中。
慣性測量單元（IMU）傳感器，這一(yi)傳感器用來探測(ce)足球細微(wei)運動。
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(qi)的(de)技術，在球(qiu)場任何(he)時(shi)候(hou)，足(zu)球(qiu)被踢(ti)、被頂、被扔，甚至輕擊，都(dou)會以每秒500次的(de)速度(du)獲取相關數(shu)據(ju)。每秒500次的(de)速度(du)，意味著(zhu)每次數(shu)據(ju)收(shou)集間隔僅為2毫(hao)秒，極大的(de)提升了足(zu)球(qiu)狀態和軌跡(ji)的(de)精確(que)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。
根據(ju)KINEXON的(de)(de)足球跟蹤解決方(fang)案(an)所述，該方(fang)案(an)首(shou)先會在球場周邊安裝12-24個(ge)UWB基(ji)站(zhan)用于收集數據(ju)，并通過有(you)線(xian)方(fang)式實現基(ji)站(zhan)數據(ju)回(hui)傳(chuan)(chuan)。足球傳(chuan)(chuan)感(gan)器收集的(de)(de)高精度數據(ju)，會通過內置(zhi)的(de)(de)UWB芯片以每秒500次的(de)(de)頻率發送(song)給基(ji)站(zhan)，由基(ji)站(zhan)進行(xing)回(hui)傳(chuan)(chuan)。
當一個足(zu)球在比賽過程中飛出(chu)界外，另一個新球被(bei)扔進來代替(ti)它時，KINEXON的(de)后端系統會自動切換到(dao)新球的(de)數據輸入，無需人工干(gan)預。
3.實時處理的邊緣系統
由于數據(ju)傳輸具有一(yi)定(ding)的(de)時(shi)延，足(zu)球(qiu)的(de)實時(shi)數據(ju)分析需(xu)要通過(guo)邊(bian)緣計(ji)算(suan)節點進(jin)行(xing)處(chu)理，UWB基(ji)站收集的(de)數據(ju)會(hui)及(ji)時(shi)傳輸至球(qiu)場附近(jin)的(de)處(chu)理器中(zhong)，邊(bian)緣處(chu)理器會(hui)在20毫秒內計(ji)算(suan)出各(ge)類參數，例如(ru)足(zu)球(qiu)飛行(xing)速度(du)、傳球(qiu)距離，并識別出球(qiu)員的(de)行(xing)為(wei)，如(ru)射(she)門、過(guo)人、控(kong)球(qiu)等。
當然，球(qiu)(qiu)場(chang)(chang)的(de)各(ge)類數(shu)據(ju)和球(qiu)(qiu)員(yuan)行為不僅(jin)僅(jin)通過足(zu)球(qiu)(qiu)傳感器的(de)數(shu)據(ju)來確(que)定，還(huan)搭配(pei)了全場(chang)(chang)的(de)光學(xue)跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)相機，12個(ge)鷹眼攝像機安裝在體育場(chang)(chang)周(zhou)圍，每秒鐘跟(gen)蹤(zong)(zong)(zong)足(zu)球(qiu)(qiu)本身(shen)和每個(ge)球(qiu)(qiu)員(yuan)50次，可(ke)以追(zhui)蹤(zong)(zong)(zong)身(shen)體的(de)29個(ge)獨立點。當這(zhe)兩個(ge)數(shu)據(ju)源結合起來時，越位決策不僅(jin)高(gao)度準(zhun)確(que)，而(er)且比過去(qu)快(kuai)得(de)多——這(zhe)是(shi)國際足(zu)聯在本屆世(shi)界杯期間推崇的(de)新技術。
4.數據分析平臺為多方面應用提供參考
通(tong)過KINEXON傳感(gan)器(qi)獲取的(de)數(shu)(shu)據，KINEXON提供專門的(de)分(fen)析(xi)平臺，在比賽(sai)現場提供了更為精準和(he)快(kuai)速的(de)裁判判罰輔助。除此之外，這些數(shu)(shu)據和(he)分(fen)析(xi)平臺也能夠為多方提供創新的(de)輸(shu)入，包括(kuo)教練教學參(can)考、媒體(ti)(ti)及(ji)時報道(dao)以及(ji)觀眾觀賽(sai)體(ti)(ti)驗。
以(yi)媒體(ti)(ti)報道(dao)為(wei)例，平臺(tai)為(wei)媒體(ti)(ti)開放(fang)傳感(gan)器收集的數(shu)據，媒體(ti)(ti)借助這些數(shu)據能夠給觀眾(zhong)帶來及時的數(shu)據分(fen)析，讓觀眾(zhong)能夠從多個角度(du)了解比賽進程(cheng)。此外，這些數(shu)據為(wei)未(wei)來制作(zuo)成VR、AR視(shi)頻(pin)提供輸入(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(zai)2016年，KINEXON通過與費城76人隊(dui)的(de)(de)合(he)作首次進入了(le)NBA的(de)(de)市(shi)場，通過內置的(de)(de)傳感(gan)器(qi)芯片，KINEXON推出的(de)(de)iball智能籃(lan)球(qiu)(qiu)可以追(zhui)蹤籃(lan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)運動(dong)軌跡和速(su)度，并(bing)實時反(fan)饋數據；而(er)搭(da)載著KINEXON傳感(gan)器(qi)的(de)(de)球(qiu)(qiu)衣，也能幫助(zhu)教練們在(zai)訓練或比賽中(zhong)實時監控運動(dong)員們的(de)(de)狀態。在(zai)不(bu)被大(da)(da)多數人看好(hao)的(de)(de)情況下，這家公司僅用(yong)兩(liang)年便迅(xun)速(su)站穩腳跟，成為了(le)NBA最大(da)(da)的(de)(de)可穿戴(dai)設備(bei)供(gong)應商，NBA官方數據顯示，目前聯(lian)盟中(zhong)的(de)(de)30支球(qiu)(qiu)隊(dui)里，有14支隊(dui)伍使用(yong)著KINEXON的(de)(de)設備(bei)。
實際上，KINEXON提供的(de)物聯網解決方案不僅僅在體育(yu)領(ling)域，其(qi)他(ta)行業尤(you)其(qi)是工(gong)業領(ling)域也廣(guang)泛(fan)受到認(ren)可。今年5月(yue)，KINEXON獲得了(le)1.3億(yi)美元的(de)A輪融資，其(qi)中寶(bao)(bao)馬和德(de)國電信也參與(yu)了(le)投資。在相關報道(dao)中，多家媒體提到，KINEXON針對工(gong)業領(ling)域提供的(de)實時定位和實時分析系統，使寶(bao)(bao)馬、大陸(lu)、西門子和空客等公司提高生(sheng)產(chan)力(li)以及可持(chi)續性(xing)，并降(jiang)低(di)制(zhi)造和物流的(de)成本(ben)。
寶(bao)馬高(gao)管在評論其投資KINEXON時提(ti)到，寶(bao)馬集團的(de)(de)汽車生(sheng)產(chan)(chan)(chan)很像頂級運動，因為(wei)它是關(guan)于高(gao)性能(neng)的(de)(de)過(guo)程。KINEXON實時定位平(ping)臺構成了(le)我(wo)(wo)們(men)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)全面數字化的(de)(de)支柱，這(zhe)是一個創新的(de)(de)操作系統，它使我(wo)(wo)們(men)高(gao)度復雜的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)過(guo)程透(tou)明化，并進一步提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)效率。德國電信物聯網首席執行官也(ye)提(ti)到，通(tong)過(guo)與(yu)KINEXON建立(li)這(zhe)種伙伴關(guan)系，我(wo)(wo)們(men)為(wei)制造業客戶提(ti)供實時定位的(de)(de)自動化解決方案，德國電信的(de)(de)5G能(neng)力也(ye)為(wei)我(wo)(wo)們(men)兩(liang)家公司的(de)(de)共同開發機(ji)會鋪平(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”
