當 2022 年世界杯第一場比賽的哨聲在卡塔爾當地時間2022年11月20日響起，開啟了體育史上又一項意義重大的技術應用，帶來新的體驗。

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，在整個賽事期間，比賽用球都將包含一個實時收集空間定位數據的傳感器——這是第一次采用這種球跟蹤機制的世界杯。傳感器與現有的光學跟蹤工具相結合，提供[敏感詞]的球追蹤數據，使 VAR（視頻助理裁判）和越位審查等程序比以往都更加準確和簡化。

據悉，該套球跟蹤技術方案由總部位于德國的人工智能解決方案提供商 KINEXON 設計，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，它是如何工作的？

國際足聯在2022 年世界杯上對這項技術的應用被稱為“半自動越位”程序——該程序主要由人工智能功能運行，但保留了人工確認的重要元素。具體來說，在每一個比賽用球內都有一個基于KINEXON技術的設備，據該公司稱，這款設備重14克，實際上是由兩個同時工作的獨立傳感器集成而成：

超寬帶（UWB）傳感器，一種在提供[敏感詞]的位置數據方面優于 GPS 或藍牙的技術，獲取和跟蹤足球[敏感詞]位置數據的同時可以實時傳輸數據至后臺系統。

慣性測量單元（IMU）傳感器，用于檢測物體在空間中細微運動的傳感器。

KINEXON 的聯合創始人兼董事總經理 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運動。“

無論何時踢球、頭球、投球，甚至輕敲球，系統都會以每秒 500 幀的速度獲取數據，數據從傳感器實時發送到本地定位系統 (LPS)，這涉及安裝在運動場周圍的天線設置，這些天線接收并存儲數據以供立即使用。根據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基站用于收集數據。而UWB可達200米的工作距離，足以覆蓋整個足球場范圍的數據收集。

此外，球內裝置由阿迪達斯提供的懸掛技術提供支持，旨在將傳感器安裝在球的中央內部點，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 的光學攝像機跟蹤系統。體育場周圍安裝了 12 臺鷹眼攝像機，每秒跟蹤球本身和每位球員 50 次。跟蹤玩家身體的 29 個獨立點，包括四肢。當結合使用這兩個數據源時，越位判定不僅高度準確，而且比過去更快。

這個數據有多準確？

大家可能會產生一些疑問：“如何知道這些數據始終如一地反映了球員和球的真實、實時的定位？”

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。標準 50Hz 視頻是當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，該數據以 500Hz 的頻率進入，這意味著真正定位中的任何間隙都低于兩毫秒——或者比標準50Hz 滯后短減少10 倍。如此高頻的數據監控和收集提升了位置的精準度和實時性。此外，PTP 主時鐘的使用允許 UWB監測的數據和鷹眼數據之間的同步，[敏感詞]到百萬分之一秒，確保兩個饋送永遠不會相互干擾。

另外，國際足聯也做了各項嚴格的測試，不僅僅是技術上的驗證評估數據的準確性，還包括了實際場景的反復多次測試， 比如，機械射擊測試——在實驗室環境中，可以對機器人射擊設備進行編程，以不同的速度、旋轉和方向“踢”球。然后高速攝像機評估球的飛行，確保傳感器的存在不會產生異常的飛行路徑。確保可以在世界杯如此重大賽事實戰中的使用。

然而，2022年世界杯只是觸及了UWB技術潛在能力的皮毛。

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

戰術分析：通過實時球跟蹤，教練可以驗證他們在比賽、訓練課程或視頻課程中的印象。將其與球員跟蹤相結合，教練可以更輕松地過濾掉球員的弱點，例如缺乏準確性和傳球速度。然后，教練組收到具體的數據，看看他們的訓練和比賽措施是否有助于解決問題。

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

直播可視化：實時準確的檢測到的各項跟蹤數據及各項指標。可以為在現場直播中實現高質量、復雜的實時可視化鋪平了道路。

實時分析和比賽統計：不僅是教練，球迷和記者也可以實時獲取數據，并可以將其用于實時比賽分析。實時可視化和個性化配置有助于并加速數據評估。

球迷參與：除了球隊、聯賽、媒體合作伙伴和廣播公司，球迷也可以從球傳感器的實時數據中獲益。生成的數據可用于在所有頻道上為粉絲自動創建高質量和視覺精致的內容。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：可以在需要有關球的位置和移動或特定球員用球動作的實時信息時用于裁判。

集成在球中的包含了UWB功能的傳感器以及各類成套設施，以其低延遲性、高準確性和可靠性使得以上體驗有望變成現實。

紐瑞芯科技作為UWB芯片技術的重要參與者之一，自主研發的ursamajor系列UWB芯片產品實現了超高精度的1厘米、1度的測量精度，愿意與您一起開拓UWB技術更加廣闊的賽事應用場景，全面提升賽事體驗，讓科技改變生活。


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