KINEXON的UWB技术体育领域应用

KINEXON与世界杯官方用球

卡塔尔世界杯如火如荼举行着，官方用球植入的芯片成为一个重要的看点，为视频助理裁判技术（VAR）团队实时提供精 确的球数据，以支持快速准确的越位判罚。这是一个集运动传感、定位、通信、边缘计算和应用平台为一体的一整套物联网解决方案。

UWB应用于世界杯官方用球

这一技术由一家名为KINEXON的德国物联网公司提供，通过每秒500次自动提供准确的足球相关信息，如足球的初始速度、运行速度、运动角度等，使比赛裁判和官员能够快速查看现场数据，并将有助于通知越位情况，并协助检测有争议的冲撞，从而最终提高VAR决策过程的质量和速度。

作为物联网技术厂商，KINEXON为足球比赛提供了一整套物联网解决方案。

1.两颗传感器组成的感知系统

备重14克，实际上是由两个同时工作的独立传感器集成而成：

• 超宽带（UWB）传感器，这一传感器有2个功能，一方面可以跟踪和获取足球精 确的位置数据，另一方面可以将数据实时传输至后台系统中。

• 惯性测量单元（IMU）传感器，这一传感器用来探测足球细微运动。

KINEXON 公司联合创始人兼总经理马克西米利安·施密特（Maximillian Schmidt）表示：“ UWB 传感器能给出物体的位置信息，IMU 则提供球三维的运动细节。”

KINEXON 的球内装置由阿迪达斯提供的悬挂技术支持，该技术将传感器置于球的中心点，并将其固定不动。

2.高速可靠的数据传输通道

足球数据从传感器实时发送到本地系统，UWB可以实现10-200米不等的传输距离，能够实现球场范围内的数据传输。根据KINEXON的足球跟踪解决方案，在球场周边安装12-24个UWB基站用于收集数据，并通过有线方式实现基站数据回传。足球传感器收集的高精度数据，会通过内置的UWB芯片以每秒500次的频率发送给基站，由基站进行回传。

3.实时处理的边缘系统

UWB基站收集的数据会及时传输至球场附近的处理器中，边缘处理器会在20毫秒内计算出各类参数，例如足球飞行速度、传球距离，并识别出球员的行为，如射门、过人、控球等。

当然，球场的各类数据和球员行为不仅仅通过足球传感器的数据来确定，还搭配了全场的光学跟踪相机，12个鹰眼摄像机安装在体育场周围，每秒钟跟踪足球本身和每个球员50次，可以追踪身体的29个独立点。当这两个数据源结合起来时，越位决策不仅高度准确，而且比过去快得多。

球员29个部位被鹰眼系统实时捕捉

球内传感器与鹰眼光学摄像机追踪系统协作运行。鹰眼系统成名于网球场。12 台鹰眼摄像机安装在足球场周围，以每秒 50 次的频率追踪球本身和每位球员，对球员身体的 29 个点（包括四肢）进行独立追踪。

当这两个数据源结合在一起时，就可以做出越位判决，不仅高度准确，而且出结果的速度比过去快得多。

KINEXON数据和鹰眼的数据输入给人工智能软件；软件运行之后，自动向视频裁判生成自动越位警报，由视频裁判确认，而不是手动回看视频。

该软件还能生成空间数据的3D渲染，叠加到电视转播和球场内的大显示屏上，让球迷直接看到每一个被审查的判罚是如何做出最后裁决的。

KINEXON的球追踪系统的数据以500 赫兹的速度传送，这意味着它给出的位置比真实位置滞后 2 毫秒。

此外，KINEXON和鹰眼数据之间用 PTP 主时钟来同步时间，精 确到百万分之一秒，这样便能确保这两个信号永远不会紊乱。

用不了多久，这种内置传感器的球和光学追踪的组合可能成为每个参与这项运动的人都熟悉的工具，就像 NBA 的第二光谱追踪或网球的鹰眼一样。球队和球员可以使用由此产生的数据进行下一代战术分析，赛事转播中用于可视化精彩场面和争议判罚，会吸引来更多观众。球迷们将能接触到大量前所未有的新统计数据。

4.数据分析平台为多方面应用提供参考

通过KINEXON传感器获取的数据，KINEXON提供专门的分析平台，在比赛现场提供了更为精准和快速的裁判判罚辅助。除此之外，这些数据和分析平台也能够为多方提供创新的输入，包括教练教学参考、媒体及时报道以及观众观赛体验。

以媒体报道为例，平台为媒体开放传感器收集的数据，媒体借助这些数据能够给观众带来及时的数据分析，让观众能够从多个角度了解比赛进程。此外，这些数据为未来制作成VR、AR视频提供输入。

2022 年 5 月，葡萄牙超级联赛升降级附加赛用了内置 KINEXON 传感器的足球，同时球员球衣上也有传感器，用于追踪球员的动作。赛后给出了多个类别共 300 多种统计数据，包括：

• 技术数据：射门和传球速度、控球时间、各种运球动作

• 表现数据：运球速度、加速和冲刺跑——包括有球和无球——加上运动员“负荷”的测量

• 战术数据：面向球队和球员两个方面，可以跟踪空间控制、压迫、得球/失球和反击等战术概念

KINEXON与NBA

本次世界杯并非KINEXON公司在体育领域的首秀，实际上这家公司凭借物联网技术，仅用两年的时间，便一举改变了NBA在可穿戴设备领域的版图。

早在2016年，KINEXON通过与费城76人队的合作首次进入了NBA的市场，通过内置的传感器芯片，KINEXON推出的iball智能篮球可以追踪篮球的运动轨迹和速度，并实时反馈数据；

而搭载着KINEXON传感器的球衣，也能帮助教练们在训练或比赛中实时监控运动员们的状态。在不被大多数人看好的情况下，这家公司仅用两年便迅速站稳脚跟，成为了NBA最 大的可穿戴设备供应商，NBA官方数据显示，目前联盟中的30支球队里，有14支队伍使用着KINEXON的设备。

KINEXON推出与RFID和蓝牙方案价格相当的UWB定位器

KINEXON提供的物联网解决方案不仅仅在体育领域，其他行业尤其是工业领域也广泛受到认可。今年5月，KINEXON获得了1.3亿美元的A轮融资，其中宝马和德国电信也参与了投资。在相关报道中，多家媒体提到，KINEXON针对工业领域提供的实时定位和实时分析系统，使宝马、大陆、西门子和空客等公司提高生产力以及可持续性，并降低制造和物流的成本。

凭借 X-Tag，该公司现在为工业互联网提供世界上最 具成本效益的 UWB 。公司可以为以前不可行的物联网应用部署 X-Tag，并提高他们在生产和物流方面的生产力。从搜索和查找到跟踪和追踪，从自动化材料到装配工具。X-Tag以最 具成本效益的方式提供超精 确数据.

数字化转型对公司来说比以往任何时候都更加重要。最近对 Aberdeen 和 Panasonic 的一项研究表明，由于新冠疫情，70% 的公司正在更多地实施数字化。但一个挑战仍然存在：大约 80% 的物联网应用依赖于生产过程中资产的位置数据，包括工具、AGV、零件或容器。

迄今为止，在选择本地化解决方案时，公司必须在精度和价格之间做出决定：RFID 和 BLE 过去成本较低，但由于精度和范围较低，因此仅适用于少数应用。UWB 因其精度、安全性和可扩展性而被认为是室内定位最有前途的技术。然而UWB解决方案实施起来成本过高，很难被广泛采用。X-Tag可以为大众市场实现工业资产的连接性和精 确的室内定位。作为最 具成本效益的工业 UWB 传感器，它比目前其他可用的 UWB 标签便宜 90%。

KINEXON实时定位平台构成了生产全面数字化的支柱，这是一个创新的操作系统，它使高度复杂的生产过程透明化，并进一步提高了生产效率。德国电信物联网首席执行官也提到，通过与KINEXON建立这种伙伴关系，我们为制造业客户提供实时定位的自动化解决方案，德国电信的5G能力也为我们两家公司的共同开发机会铺平了道路。

KINEXON 的软件定义方法和智能传感器网络算法将硬件的复杂性降至最 低。除了一次性购买选项外，KINEXON 还为其客户提供基于订阅的SaaS模式，其中每个传感器的月费“低于一枚邮票”。

较低的总体成本使公司能够充分利用本地化数据的力量。他们第 一次可以切实可行地实施新的智能工厂和物流用例，从搜索和查找、跟踪和追踪到自动化物料或装配工具。

UWB 技术普惠大众市场，将对室内定位市场极具破坏力。X-Tag 代表了数字技术的巨大飞跃，因为公司可以为各种应用精 确跟踪更多及更小的资产。使得连接资产并实现整个世界仓库和车间物料的完全透明和可追溯性简单可靠。

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