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重要的看點，為視頻助理裁判技術（VAR）團隊實時提供精確的球數據，以支持快速準確的越位判罰。

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重要的看點，為視頻助理裁判技術（VAR）團隊實時提供精確的球數據，以支持快速準確的越位判罰。

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月對外宣布，2022世界杯官方用球將采用新的連接技術，它將通過提供前所未有的數據和信息水平來增強VAR系統，使裁判可以做出更快、更準確的決策。

這一技術由一家名為KINEXON的德國物聯網公司提供，通過每秒500次自動提供準確的足球相關信息，如足球的初始速度、運行速度、運動角度等，使比賽裁判和官員能夠快速查看現場數據，并將有助于通知越位情況，并協助檢測有爭議的沖撞，從而最終提高VAR決策過程的質量和速度。KINEXON的這一技術已經通過全球眾多職業足球俱樂部和草根足球俱樂部的嚴格測試，也包括大量盲測，例如在西班牙、德國和英格蘭等地俱樂部的幫助下，進行了廣泛的盲測，歷時數年的時間，最終出現在世界杯的賽場上。

作為物聯網技術廠商，KINEXON為足球比賽提供了一整套物聯網解決方案。

1.兩顆傳感器組成的感知系統

具體來說，在每一個比賽用球內都有一個基于KINEXON技術的芯片，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，這一傳感器有2個功能，一方面可以跟蹤和獲取足球精確的位置數據，另一方面可以將數據實時傳輸至后臺系統中。

慣性測量單元（IMU）傳感器，這一傳感器用來探測足球細微運動。

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。基于兩個傳感器的技術，在球場任何時候，足球被踢、被頂、被扔，甚至輕擊，都會以每秒500次的速度獲取相關數據。每秒500次的速度，意味著每次數據收集間隔僅為2毫秒，極大的提升了足球狀態和軌跡的精確度。

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KINEXON的足球跟蹤解決方案所述，該方案首先會在球場周邊安裝12-24個UWB基站用于收集數據，并通過有線方式實現基站數據回傳。足球傳感器收集的高精度數據，會通過內置的UWB芯片以每秒500次的頻率發送給基站，由基站進行回傳。

當一個足球在比賽過程中飛出界外，另一個新球被扔進來代替它時，KINEXON的后端系統會自動切換到新球的數據輸入，無需人工干預。

3.實時處理的邊緣系統

由于數據傳輸具有一定的時延，足球的實時數據分析需要通過邊緣計算節點進行處理，UWB基站收集的數據會及時傳輸至球場附近的處理器中，邊緣處理器會在20毫秒內計算出各類參數，例如足球飛行速度、傳球距離，并識別出球員的行為，如射門、過人、控球等。

當然，球場的各類數據和球員行為不僅僅通過足球傳感器的數據來確定，還搭配了全場的光學跟蹤相機，12個鷹眼攝像機安裝在體育場周圍，每秒鐘跟蹤足球本身和每個球員50次，可以追蹤身體的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，而且比過去快得多——這是國際足聯在本屆世界杯期間推崇的新技術。

4.數據分析平臺為多方面應用提供參考

通過KINEXON傳感器獲取的數據，KINEXON提供專門的分析平臺，在比賽現場提供了更為精準和快速的裁判判罰輔助。除此之外，這些數據和分析平臺也能夠為多方提供創新的輸入，包括教練教學參考、媒體及時報道以及觀眾觀賽體驗。

以媒體報道為例，平臺為媒體開放傳感器收集的數據，媒體借助這些數據能夠給觀眾帶來及時的數據分析，讓觀眾能夠從多個角度了解比賽進程。此外，這些數據為未來制作成VR、AR視頻提供輸入。

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通過與費城76人隊的合作首次進入了NBA的市場，通過內置的傳感器芯片，KINEXON推出的iball智能籃球可以追蹤籃球的運動軌跡和速度，并實時反饋數據；而搭載著KINEXON傳感器的球衣，也能幫助教練們在訓練或比賽中實時監控運動員們的狀態。在不被大多數人看好的情況下，這家公司僅用兩年便迅速站穩腳跟，成為了NBA最大的可穿戴設備供應商，NBA官方數據顯示，目前聯盟中的30支球隊里，有14支隊伍使用著KINEXON的設備。

實際上，KINEXON提供的物聯網解決方案不僅僅在體育領域，其他行業尤其是工業領域也廣泛受到認可。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。在相關報道中，多家媒體提到，KINEXON針對工業領域提供的實時定位和實時分析系統，使寶馬、大陸、西門子和空客等公司提高生產力以及可持續性，并降低制造和物流的成本。

寶馬高管在評論其投資KINEXON時提到，寶馬集團的汽車生產很像頂級運動，因為它是關于高性能的過程。KINEXON實時定位平臺構成了我們生產全面數字化的支柱，這是一個創新的操作系統，它使我們高度復雜的生產過程透明化，并進一步提高了生產效率。德國電信物聯網首席執行官也提到，通過與KINEXON建立這種伙伴關系，我們為制造業客戶提供實時定位的自動化解決方案，德國電信的5G能力也為我們兩家公司的共同開發機會鋪平了道路。