物聯網感知技術在體育競技中的應用分析

胡 琳

（陜西財經職業技術學院學生處，咸陽，712000）

物聯網感知技術在體育競技中的應用分析

胡 琳

（陜西財經職業技術學院學生處，咸陽，712000）

本文主要結合物聯網發展的實際情況，基于物聯網感知層RFID技術的實現原理，研究和分析感知物聯網技術在體育競技中的應用情況及實踐案例等。

物聯網；感知技術；RFID技術

在未來的發展中，強國戰略必將引進信息化體育系統。早在2006年的足球世界杯中就已經應用了RFID技術，北京在奧運會門票上首次采用了RFID技術，持票者只要在檢票儀器上刷一下門票就可以識別，在后來的高爾夫運動、田徑項目中陸續使用，并取得了較好的效果。我國已經制定物聯網相關政策，如2006年國家的科技部聯合其他部委頒布的《中國射頻識別(RFID)技術政策白皮書》，并且科技部將REID納入了863計劃，在資金和科研方面表示支持，高度重視物聯網發展。

1 物聯網技術

物聯網技術就是將互聯網與射頻識別（RFID）裝置、全球定位系統、激光掃描器、紅外感應器等裝置連接起來，從而進行智能化的管理和識別工作。簡單來講，它就是一種將物與物之間實現信息交流的技術。物聯網應用中包含感知層，網絡層、應用層三層，而物聯網技術的實現主要依靠RFID、傳感網、兩化融合、M2M四大技術。其中，感知層的識別、采集信息的功能主要是通過RFID系統、GPS、傳感器、M2M終端、傳感器網關等技術實現的，而RFID系統是由讀寫器(Reader)、電子標簽(TAG)和數據交換和管理系統三個部分組成。下文主要介紹RFID系統組成和工作原理。

2 物聯網感知技術--射頻識別(RFID)技術

2.1 RFID技術系統組成

RFID系統主要包含了讀寫器(Reader)、電子標簽(TAG)和數據交換和管理系統三部分。如果是在無源系統中，閱讀器通過耦合元件發送一定頻率的射頻信號，標簽進入閱讀器工作區域后通過耦合元件獲取能量，進而驅動閱讀器與后級芯片之間進行通信（如圖1所示）。閱讀器識別了標簽編碼等信息并解碼之后，由數據交換和管理系統再進行處理，完成RFID系統的整個操作。如果是在有源系統中，標簽進入這一區域后，以自身內嵌電池作為后級芯片獲取能量實現與閱讀器之間的通信。

圖1 無源RFID系統原理圖

2.1.1 電子標簽

RFID系統的核心載體就是電子標簽。標簽就好比是條形碼技術中的條形碼符號，可以用來對需要識別和傳輸的信息進行識別，每個電子標簽與其電子編碼都是一一對應的，有且僅有一個電子編碼。我們在研究中認識到電子標簽由標簽天線和專用芯片兩部分構成，以及其接受、傳輸和存儲的不同功能；從功能上來看，可分為只讀標簽、可重寫標簽、帶微處理器標簽和配有傳感器的標簽；從其供電方式來看又有無源電子標簽和有源電子標簽的區別；從調制方式來看，又包含了主動式標簽和被動式標簽兩種。

2.1.2 閱讀器

閱讀器的功能主要是讀取或寫入標簽信息（如圖2）。它不僅能夠與計算機或其他系統聯合起來，共同實現對電子標簽的操作，還能夠獨立的實現數據讀寫、顯示和處理等功能。從其組成上來看，一般包括射讀寫器天線、射頻模塊、有控制模塊、接口模塊四部分，此外，為了能夠更好的將獲得的數據傳輸到應用系統或者是從應用系統接收信息，不少讀寫器還有RS232，RS485、以太網等附加接口。

圖2 閱讀器功能模塊圖

2.1.3 數據管理系統

數據管理系統可以是大小不同的供應鏈系統或者數據庫。從其功能上來看，可以分為存儲、管理、分析、讀寫控制電子標簽。

2.2 RFID技術系統數據傳遞的原理

電子標簽與閱讀器之間射頻信號的空間(無接觸)耦合是通過耦合元件得以實現的，在耦合通道內，依據時序先后，進行能量傳遞和數據交換。我們在研究中發現閱讀器和標簽之間的射頻信號有三種耦合類型，即：電感耦合、電容耦合和電磁耦合。電容耦合僅適用于工作距離小于1cm的密耦合系統中，在ISO10536中就規定了這種耦合的密耦合IC卡的電氣和機械性能。電感耦合在中、低頻工作的近距離射頻識別系統中應用比較多，例如2008年奧運會的門票識別系統，這種耦合方式最典型的就是13.56MHz無源系統。電磁輻射是作用在距離大于1m的遠距離RFID技術系統中的耦合方式，其工作頻率主要在UHF頻率甚至更高，這樣閱讀器閱讀器與標簽之間的元件就不再是復雜而龐大的金屬平板，而成了簡單的天線，例如半波振子天線。據調查了解，中國一家公司已經按照美國的訂單生產了一種內置電子標簽的高爾夫球，從而更加快速的尋找打丟的球。

3 物聯網感知技術在體育競技中的應用（以RFID技術為例）

3.1 應用環境分析

基于物聯網感知層技術，通過RFID系統感知、測量、捕獲體育信息不再受時間地點的局限，從而實現體育信息的傳輸、分析與體育資源的智能化管理。新一代信息感知技術具有對“物”的使能作用，有力地推動了物聯網技術在體育領域的應用。RFID 技術能夠快捷有效追蹤、定位場館器材，實現對于體育場館、體育器材等的智能化管理。

3.2 應用實踐案例

3.2.1 RFID技術在球類競技比賽中的應用

德國曾研制出一套應用于足球比賽的RFID技術系統，在足球內部和球員身上粘貼RFID電子芯片，讀寫器以2000次／min的速率對全場進行掃描，精確測定場上球員和球的位置。從而有效地解決了裁判員有爭議進球和出界判罰的問題。現在較高水準的田賽中主要是運用激光測距儀來進行距離的測定，要求裁判員能夠在在球落地的第一時間找到落地點，這樣難免會出現人為誤差，如果在網球及排球等球體內部設置多個電子標簽，也能夠更好的了解和分析球的飛行線路及變化，精確判斷球的落地點，同時還能夠幫助教練員更好的分析球隊和對手的戰略戰術。

3.2.2 物聯網感知技術在體育競技比賽中的管理作用

眾所周知，在體育競技比賽中難免會涉及到器材、設備的管理工作。經研究發現在器材的管理中利用RFID技術能夠實現對其進行智能化的管理，出庫入庫流程全程監控。具體實現方式是將體育設備貼上電子標簽，利用物聯網感知技術對其發放、使用、存儲、回收和報修過程進行全程跟蹤。

4 結論

競技體育比賽越來越激烈，人們越來越關注比賽的公平性，競技體育的智能化趨勢越來越明顯，網聯網感知技術在體育競技中的應用已經成為不可逆轉的趨勢，無論是在維護體育競技的精確、比賽的公平公正，還是在體育競技水平的提高方面都將作出巨大的貢獻，為體育科技研究把控方向。

[1] 喬克滿，王歸然等.感知體育.物聯網技術在體育領域的應用體系架構.武漢體育學院學報 第 46 卷

[2] 韓佳岐.淺談物聯網時代下冬季運動項目的賽事管理［J］.計算機光盤軟件與應用.2013(10)

胡琳，女，1980年1月8日，講師，體育教育與訓練

Things aware applications in analytical techniques in sports competition

Hu Lin
(The students of Shaanxi Vocational College of Finance and Economics，Xianyang，712000)

This paper combined with the actual situation of Things development,based on the principle of things perceived layer implementations of RFID technology,research and analysis application-aware networking technology and practice in cases in athletics and other sports.

Internet of Things;sensing technology;RFID technology