RFID技術(shù)在里程計時型比賽上的應(yīng)用

引言

射頻識別技術(shù)(RFID),是一種自動識別的通信技術(shù)，通過無線的射頻識別方式來識別目標，并進行數(shù)據(jù)的讀取與交換，無需任何有線線路、無需人工干預(yù)、無需接觸。具有操作方便、信息量大、存取信息及時、保密性好、對環(huán)境適應(yīng)性強、安裝方便等優(yōu)點，因而在醫(yī)療、交通、農(nóng)業(yè)、物流、資產(chǎn)管理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

如今，在馬拉松比賽、沖走、速滑、自行車等里程計時型競賽中，以前主要采用的是傳統(tǒng)古老的人工計圈計時方式,存在用人量大和人為誤差的問題。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，將RFID技術(shù)應(yīng)用于里程計時型比賽上，不僅節(jié)省了人力，還有效地避免了人為因素產(chǎn)生的失誤或誤差，從而實現(xiàn)比賽的系統(tǒng)化、準確化、實時化，也就實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在體育事業(yè)上的應(yīng)用。本文重點針RFID技術(shù)在里程計時型比賽上的應(yīng)用，從技術(shù)簡介、系統(tǒng)組成、應(yīng)用實例、工作原理、設(shè)計實現(xiàn)等角度詳細闡述。

1RFID技術(shù)簡介

RFID技術(shù)興起于上個世紀90年代，它是通過交變的電磁場耦合實現(xiàn)的無接觸信息傳遞方式。RFID設(shè)備通常由電子標簽、閱讀器組成。電子標簽由耦合元件及芯片組成，內(nèi)存芯片存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，記錄了所代表物體的屬性。閱讀器是讀取電子標簽中數(shù)據(jù)的設(shè)備，它與電子標簽間可以按約定的通信協(xié)議，利用交變磁場和電場的空間耦合，并對射頻信息進行調(diào)制和解調(diào)處理，從而實現(xiàn)信息互傳。電子標簽和閱讀器，都具有收發(fā)、存儲功能，閱讀器還具有數(shù)據(jù)的處理功能，它們相當于能獨立工作的單片機系統(tǒng)。一套簡單RFID系統(tǒng)的模擬圖形如圖1所示。

射頻信息感應(yīng)區(qū)域的距離，是RFID系統(tǒng)的一個主要性能指標，它標識著電子標簽可被耦合的最大距離。往往根據(jù)需求不同、成本的不同，可以在0?100m的范圍內(nèi)進行設(shè)計。低頻段(LF)無源標簽閱讀距離一般在1m以下，需要位于閱讀器天線輻射的近場內(nèi)，主要用于工具識別、動植物識別、帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車鑰匙等。高頻段(HF)無源標簽閱讀距離一般也在1m以下，主要用于要求安全性更強一些的系統(tǒng)，如電子身份證、電子車票、電子遙控門鎖控制器、一些大廈的門禁系統(tǒng)等。超高頻段(UHF)無源標簽閱讀距離一般在3?10m，甚至更高些，主要用于交通系統(tǒng)的自動識別、集裝箱識別、以及一些自動收費系統(tǒng)。

2RFID技術(shù)在體育領(lǐng)域的運用現(xiàn)狀

RFID技術(shù)目前在體育領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛，在運動會門票、球類比賽、里程計時型比賽等比賽項目上得到了切實的應(yīng)用。

2.1RFID技術(shù)在門票使用處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

RFID技術(shù)門票，在購買時已經(jīng)植入了購票人的個人信息，一是保障觀眾的安全，二是防止倒票現(xiàn)象的發(fā)生，三是操作簡單，提高檢票速度，也節(jié)約人力成本，預(yù)防擁堵現(xiàn)象發(fā)生。大家熟知的北京2008年奧運會，比賽場次2000多次,幾百萬張門票全部采用RFID識別技術(shù)。2012年，北京(國際)車展的130萬余張門票、第10屆國際動漫游戲展覽會的25萬余張的門票等全部采用RFID技術(shù)。

2.2RFID技術(shù)在球類比賽中的應(yīng)用

2007年，據(jù)美聯(lián)社報告，一款由阿迪達斯和德國Cairos

公司共同研發(fā)的智能足球在日本舉行的俱樂部杯比賽上得到了應(yīng)用。這款足球，內(nèi)嵌RFID芯片，每秒鐘可以發(fā)送2000次2.4G信號，在球場周圍安排多臺監(jiān)控跟蹤設(shè)備，它們能夠在300m外面捕捉到足球發(fā)送來的信號，并能及時分析，對足球進行精準定位，且明確判斷足球是否完全越過球門線，同時將分析結(jié)果在1s內(nèi)的時間內(nèi)準確傳送到裁判員所佩戴的接收終端中。這項技術(shù)，也有望在以后的類似的球類競賽中得到廣泛應(yīng)用。

2.3RFID在競速比賽中的應(yīng)用

RFID在競速類的比賽中的應(yīng)用，可以追溯到20年前。早在1994年，柏林馬拉松比賽中，參賽運動員的身上都佩有一個刻錄個人信息的標簽，并通過運動員在起點、終點、競賽途中信息的采集，并進行分析比對，非常準確地對運動員進行了定位、跟蹤、監(jiān)控、管理，判斷，取得了比較精確的比賽數(shù)據(jù)，對比賽成績的測定起到了很好的支撐作用。陸續(xù)，在公路賽、滑雪、自行車賽、賽車等比賽項目中，此項技術(shù)也得以了廣泛的應(yīng)用。

3RFID技術(shù)里程計時型比賽上應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計

3.1系統(tǒng)架構(gòu)

為保證系統(tǒng)具有完整性、可用性、準確性，整個系統(tǒng)的架構(gòu)從采集終端、信息傳輸、信息處理、后期服務(wù)各個環(huán)節(jié)都需要周密規(guī)劃與設(shè)計，其整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2系統(tǒng)設(shè)計整體架構(gòu)

3.2系統(tǒng)分析

該系統(tǒng)采用超高頻識別系統(tǒng)的先進技術(shù)。融計算機信息處理技術(shù)、高清攝像頭采集數(shù)據(jù)技術(shù)、RFID射頻識別技術(shù)等技術(shù)于一體，嵌入到體育比賽全過程中。這種標簽精小，便于攜帶，當運動員帶著電子標簽經(jīng)過感應(yīng)線圈時，讀寫器天線立刻耦合，檢測到通過電子標簽的信息，同時讀寫器能夠?qū)⒆x到的信息立即發(fā)送到所連接的計算機中，計算機負責收集運動員的相關(guān)信息，并在后臺使用應(yīng)用軟件做出相應(yīng)的處理,提練出所需要的數(shù)據(jù)。由于信息發(fā)送即時，且標簽與人一一對應(yīng)，信息與人一一對應(yīng)，達到對比賽成績自動、實時分析的目的。3.3系統(tǒng)的主要功能

這套系統(tǒng)由RFID讀寫器、天線、電子標簽、LED顯示屏、語音播報、高清攝像機、控制計算機及軟件等幾大部分組成,將主要承接著以下四項功能：

運動員身份識別：在整個賽程中確定運動員身份；

統(tǒng)計運動員成績:統(tǒng)計每位運動員的比賽成績及名次;

顯示與記錄賽況:通過顯示屏即時動態(tài)顯示比賽實況;

用語音播報賽況：語音播報即時賽況，運動員的比賽信息。

3.4系統(tǒng)功能的實現(xiàn)過程

在比賽現(xiàn)場，起點和終點處均安置一套設(shè)施，包括天線、讀寫器和控制。比賽開始后，發(fā)令槍響，發(fā)令的聲音信號啟動定時器開始計時，尤其在運動員眾多的比賽而每位運動員不可有在同一起跑線上時，這套系統(tǒng)解決了運動員起跑的時間差問題。在比賽過程中，每次運動員經(jīng)過天線處時，控制系統(tǒng)通過接收天線接收運動員所攜帶的電子標簽發(fā)出的信息，并記錄下圈數(shù)、時間值，傳送給計算機存儲，計算機系統(tǒng)會實時分析每位運動員此時此刻的排名情況。當運動員到達終點時,同樣還是讀取運動員所攜帶的電子標簽記錄信息，經(jīng)過控制系統(tǒng)處理后進行成績匯總排名，最后根據(jù)需要交付打印機打印。通過這套系統(tǒng)，實現(xiàn)了運動員空間和時間的定位，精準智能地記錄了比賽全程的信息。

4結(jié)語

隨著全民對健康問題的關(guān)注，各種類型的競技比賽成為推動全民參與鍛煉的推動力，比賽公平性尤其大規(guī)模人員眾多的比賽，公平性往往是個難以跨越的瓶頸。在RFID技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合了網(wǎng)絡(luò)通信和智能感知技術(shù)，設(shè)計開發(fā)這套系統(tǒng)，一定程度上可取代裁判的工作，不僅提高了精準度，還節(jié)省了大量的人力物力，也避開了很多不必要的糾紛，具有很強的現(xiàn)實意義。該系統(tǒng)廣泛的推廣使用，必將提升里程計時型比賽的裁判水平，提升比賽設(shè)備的高科技含量，是將科技應(yīng)用于體育最好的例證，實現(xiàn)科技體育、科學(xué)健身的很好的體驗。

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