KINEXON的UWB技術(shù)體育領(lǐng)域應(yīng)用

KINEXON與世界杯官方用球

卡塔爾世界杯如火如荼舉行著，官方用球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。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。

UWB應(yīng)用于世界杯官方用球

這一技術(shù)由一家名為KINEXON的德國物聯(lián)網(wǎng)公司提供，通過每秒500次自動(dòng)提供準(zhǔn)確的足球相關(guān)信息，如足球的初始速度、運(yùn)行速度、運(yùn)動(dòng)角度等，使比賽裁判和官員能夠快速查看現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將有助于通知越位情況，并協(xié)助檢測有爭議的沖撞，從而最終提高VAR決策過程的質(zhì)量和速度。

作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廠商，KINEXON為足球比賽提供了一整套物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

1.兩顆傳感器組成的感知系統(tǒng)

備重14克，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)。

KINEXON 公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼總經(jīng)理馬克西米利安·施密特（Maximillian Schmidt）表示：“ UWB 傳感器能給出物體的位置信息，IMU 則提供球三維的運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)。”

KINEXON 的球內(nèi)裝置由阿迪達(dá)斯提供的懸掛技術(shù)支持，該技術(shù)將傳感器置于球的中心點(diǎn)，并將其固定不動(dòng)。

2.高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道

足球數(shù)據(jù)從傳感器實(shí)時(shí)發(fā)送到本地系統(tǒng)，UWB可以實(shí)現(xiàn)10-200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。根據(jù)KINEXON的足球跟蹤解決方案，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。

3.實(shí)時(shí)處理的邊緣系統(tǒng)

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。

當(dāng)然，球場的各類數(shù)據(jù)和球員行為不僅僅通過足球傳感器的數(shù)據(jù)來確定，還搭配了全場的光學(xué)跟蹤相機(jī)，12個(gè)鷹眼攝像機(jī)安裝在體育場周圍，每秒鐘跟蹤足球本身和每個(gè)球員50次，可以追蹤身體的29個(gè)獨(dú)立點(diǎn)。當(dāng)這兩個(gè)數(shù)據(jù)源結(jié)合起來時(shí)，越位決策不僅高度準(zhǔn)確，而且比過去快得多。

球員29個(gè)部位被鷹眼系統(tǒng)實(shí)時(shí)捕捉

球內(nèi)傳感器與鷹眼光學(xué)攝像機(jī)追蹤系統(tǒng)協(xié)作運(yùn)行。鷹眼系統(tǒng)成名于網(wǎng)球場。12 臺(tái)鷹眼攝像機(jī)安裝在足球場周圍，以每秒 50 次的頻率追蹤球本身和每位球員，對(duì)球員身體的 29 個(gè)點(diǎn)（包括四肢）進(jìn)行獨(dú)立追蹤。

當(dāng)這兩個(gè)數(shù)據(jù)源結(jié)合在一起時(shí)，就可以做出越位判決，不僅高度準(zhǔn)確，而且出結(jié)果的速度比過去快得多。

KINEXON數(shù)據(jù)和鷹眼的數(shù)據(jù)輸入給人工智能軟件；軟件運(yùn)行之后，自動(dòng)向視頻裁判生成自動(dòng)越位警報(bào)，由視頻裁判確認(rèn)，而不是手動(dòng)回看視頻。

該軟件還能生成空間數(shù)據(jù)的3D渲染，疊加到電視轉(zhuǎn)播和球場內(nèi)的大顯示屏上，讓球迷直接看到每一個(gè)被審查的判罰是如何做出最后裁決的。

KINEXON的球追蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以500 赫茲的速度傳送，這意味著它給出的位置比真實(shí)位置滯后 2 毫秒。

此外，KINEXON和鷹眼數(shù)據(jù)之間用 PTP 主時(shí)鐘來同步時(shí)間，精 確到百萬分之一秒，這樣便能確保這兩個(gè)信號(hào)永遠(yuǎn)不會(huì)紊亂。

用不了多久，這種內(nèi)置傳感器的球和光學(xué)追蹤的組合可能成為每個(gè)參與這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的人都熟悉的工具，就像 NBA 的第二光譜追蹤或網(wǎng)球的鷹眼一樣。球隊(duì)和球員可以使用由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一代戰(zhàn)術(shù)分析，賽事轉(zhuǎn)播中用于可視化精彩場面和爭議判罰，會(huì)吸引來更多觀眾。球迷們將能接觸到大量前所未有的新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

4.數(shù)據(jù)分析平臺(tái)為多方面應(yīng)用提供參考

通過KINEXON傳感器獲取的數(shù)據(jù)，KINEXON提供專門的分析平臺(tái)，在比賽現(xiàn)場提供了更為精準(zhǔn)和快速的裁判判罰輔助。除此之外，這些數(shù)據(jù)和分析平臺(tái)也能夠?yàn)槎喾教峁﹦?chuàng)新的輸入，包括教練教學(xué)參考、媒體及時(shí)報(bào)道以及觀眾觀賽體驗(yàn)。

以媒體報(bào)道為例，平臺(tái)為媒體開放傳感器收集的數(shù)據(jù)，媒體借助這些數(shù)據(jù)能夠給觀眾帶來及時(shí)的數(shù)據(jù)分析，讓觀眾能夠從多個(gè)角度了解比賽進(jìn)程。此外，這些數(shù)據(jù)為未來制作成VR、AR視頻提供輸入。

2022 年 5 月，葡萄牙超級(jí)聯(lián)賽升降級(jí)附加賽用了內(nèi)置 KINEXON 傳感器的足球，同時(shí)球員球衣上也有傳感器，用于追蹤球員的動(dòng)作。賽后給出了多個(gè)類別共 300 多種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括：

• 技術(shù)數(shù)據(jù)：射門和傳球速度、控球時(shí)間、各種運(yùn)球動(dòng)作

• 表現(xiàn)數(shù)據(jù)：運(yùn)球速度、加速和沖刺跑——包括有球和無球——加上運(yùn)動(dòng)員“負(fù)荷”的測量

• 戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)：面向球隊(duì)和球員兩個(gè)方面，可以跟蹤空間控制、壓迫、得球/失球和反擊等戰(zhàn)術(shù)概念

KINEXON與NBA

本次世界杯并非KINEXON公司在體育領(lǐng)域的首秀，實(shí)際上這家公司憑借物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，僅用兩年的時(shí)間，便一舉改變了NBA在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的版圖。

早在2016年，KINEXON通過與費(fèi)城76人隊(duì)的合作首次進(jìn)入了NBA的市場，通過內(nèi)置的傳感器芯片，KINEXON推出的iball智能籃球可以追蹤籃球的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度，并實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)；

而搭載著KINEXON傳感器的球衣，也能幫助教練們?cè)谟?xùn)練或比賽中實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員們的狀態(tài)。在不被大多數(shù)人看好的情況下，這家公司僅用兩年便迅速站穩(wěn)腳跟，成為了NBA最 大的可穿戴設(shè)備供應(yīng)商，NBA官方數(shù)據(jù)顯示，目前聯(lián)盟中的30支球隊(duì)里，有14支隊(duì)伍使用著KINEXON的設(shè)備。

KINEXON推出與RFID和藍(lán)牙方案價(jià)格相當(dāng)?shù)?a href="http://www.uxuanedu.cn/product/750.html" target="_blank" class="key_tag" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration-line: none; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; outline: none;">UWB定位器

KINEXON提供的物聯(lián)網(wǎng)解決方案不僅僅在體育領(lǐng)域，其他行業(yè)尤其是工業(yè)領(lǐng)域也廣泛受到認(rèn)可。今年5月，KINEXON獲得了1.3億美元的A輪融資，其中寶馬和德國電信也參與了投資。在相關(guān)報(bào)道中，多家媒體提到，KINEXON針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域提供的實(shí)時(shí)定位和實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)，使寶馬、大陸、西門子和空客等公司提高生產(chǎn)力以及可持續(xù)性，并降低制造和物流的成本。

憑借 X-Tag，該公司現(xiàn)在為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供世界上最 具成本效益的 UWB 。公司可以為以前不可行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用部署 X-Tag，并提高他們?cè)谏a(chǎn)和物流方面的生產(chǎn)力。從搜索和查找到跟蹤和追蹤，從自動(dòng)化材料到裝配工具。X-Tag以最 具成本效益的方式提供超精 確數(shù)據(jù).

數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)公司來說比以往任何時(shí)候都更加重要。最近對(duì) Aberdeen 和 Panasonic 的一項(xiàng)研究表明，由于新冠疫情，70% 的公司正在更多地實(shí)施數(shù)字化。但一個(gè)挑戰(zhàn)仍然存在：大約 80% 的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用依賴于生產(chǎn)過程中資產(chǎn)的位置數(shù)據(jù)，包括工具、AGV、零件或容器。

迄今為止，在選擇本地化解決方案時(shí)，公司必須在精度和價(jià)格之間做出決定：RFID 和 BLE 過去成本較低，但由于精度和范圍較低，因此僅適用于少數(shù)應(yīng)用。UWB 因其精度、安全性和可擴(kuò)展性而被認(rèn)為是室內(nèi)定位最有前途的技術(shù)。然而UWB解決方案實(shí)施起來成本過高，很難被廣泛采用。X-Tag可以為大眾市場實(shí)現(xiàn)工業(yè)資產(chǎn)的連接性和精 確的室內(nèi)定位。作為最 具成本效益的工業(yè) UWB 傳感器，它比目前其他可用的 UWB 標(biāo)簽便宜 90%。

KINEXON實(shí)時(shí)定位平臺(tái)構(gòu)成了生產(chǎn)全面數(shù)字化的支柱，這是一個(gè)創(chuàng)新的操作系統(tǒng)，它使高度復(fù)雜的生產(chǎn)過程透明化，并進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。德國電信物聯(lián)網(wǎng)首席執(zhí)行官也提到，通過與KINEXON建立這種伙伴關(guān)系，我們?yōu)橹圃鞓I(yè)客戶提供實(shí)時(shí)定位的自動(dòng)化解決方案，德國電信的5G能力也為我們兩家公司的共同開發(fā)機(jī)會(huì)鋪平了道路。

KINEXON 的軟件定義方法和智能傳感器網(wǎng)絡(luò)算法將硬件的復(fù)雜性降至最 低。除了一次性購買選項(xiàng)外，KINEXON 還為其客戶提供基于訂閱的SaaS模式，其中每個(gè)傳感器的月費(fèi)“低于一枚郵票”。

較低的總體成本使公司能夠充分利用本地化數(shù)據(jù)的力量。他們第 一次可以切實(shí)可行地實(shí)施新的智能工廠和物流用例，從搜索和查找、跟蹤和追蹤到自動(dòng)化物料或裝配工具。

UWB 技術(shù)普惠大眾市場，將對(duì)室內(nèi)定位市場極具破壞力。X-Tag 代表了數(shù)字技術(shù)的巨大飛躍，因?yàn)楣究梢詾楦鞣N應(yīng)用精 確跟蹤更多及更小的資產(chǎn)。使得連接資產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)整個(gè)世界倉庫和車間物料的完全透明和可追溯性簡單可靠。

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