胡 琳

（陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生處，咸陽，712000）

物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)在體育競技中的應(yīng)用分析

胡 琳

（陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生處，咸陽，712000）

本文主要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際情況，基于物聯(lián)網(wǎng)感知層RFID技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，研究和分析感知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在體育競技中的應(yīng)用情況及實(shí)踐案例等。

物聯(lián)網(wǎng)；感知技術(shù)；RFID技術(shù)

在未來的發(fā)展中，強(qiáng)國戰(zhàn)略必將引進(jìn)信息化體育系統(tǒng)。早在2006年的足球世界杯中就已經(jīng)應(yīng)用了RFID技術(shù)，北京在奧運(yùn)會門票上首次采用了RFID技術(shù)，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(yùn)動、田徑項(xiàng)目中陸續(xù)使用，并取得了較好的效果。我國已經(jīng)制定物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策，如2006年國家的科技部聯(lián)合其他部委頒布的《中國射頻識別(RFID)技術(shù)政策白皮書》，并且科技部將REID納入了863計(jì)劃，在資金和科研方面表示支持，高度重視物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是將互聯(lián)網(wǎng)與射頻識別（RFID）裝置、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、紅外感應(yīng)器等裝置連接起來，從而進(jìn)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(shí)現(xiàn)信息交流的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中包含感知層，網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依靠RFID、傳感網(wǎng)、兩化融合、M2M四大技術(shù)。其中，感知層的識別、采集信息的功能主要是通過RFID系統(tǒng)、GPS、傳感器、M2M終端、傳感器網(wǎng)關(guān)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，而RFID系統(tǒng)是由讀寫器(Reader)、電子標(biāo)簽(TAG)和數(shù)據(jù)交換和管理系統(tǒng)三個(gè)部分組成。下文主要介紹RFID系統(tǒng)組成和工作原理。

2 物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)--射頻識別(RFID)技術(shù)

2.1 RFID技術(shù)系統(tǒng)組成

RFID系統(tǒng)主要包含了讀寫器(Reader)、電子標(biāo)簽(TAG)和數(shù)據(jù)交換和管理系統(tǒng)三部分。如果是在無源系統(tǒng)中，閱讀器通過耦合元件發(fā)送一定頻率的射頻信號，標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域后通過耦合元件獲取能量，進(jìn)而驅(qū)動閱讀器與后級芯片之間進(jìn)行通信（如圖1所示）。閱讀器識別了標(biāo)簽編碼等信息并解碼之后，由數(shù)據(jù)交換和管理系統(tǒng)再進(jìn)行處理，完成RFID系統(tǒng)的整個(gè)操作。如果是在有源系統(tǒng)中，標(biāo)簽進(jìn)入這一區(qū)域后，以自身內(nèi)嵌電池作為后級芯片獲取能量實(shí)現(xiàn)與閱讀器之間的通信。

圖1 無源RFID系統(tǒng)原理圖

2.1.1 電子標(biāo)簽

RFID系統(tǒng)的核心載體就是電子標(biāo)簽。標(biāo)簽就好比是條形碼技術(shù)中的條形碼符號，可以用來對需要識別和傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行識別，每個(gè)電子標(biāo)簽與其電子編碼都是一一對應(yīng)的，有且僅有一個(gè)電子編碼。我們在研究中認(rèn)識到電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線和專用芯片兩部分構(gòu)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(biāo)簽、可重寫標(biāo)簽、帶微處理器標(biāo)簽和配有傳感器的標(biāo)簽；從其供電方式來看又有無源電子標(biāo)簽和有源電子標(biāo)簽的區(qū)別；從調(diào)制方式來看，又包含了主動式標(biāo)簽和被動式標(biāo)簽兩種。

2.1.2 閱讀器

閱讀器的功能主要是讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息（如圖2）。它不僅能夠與計(jì)算機(jī)或其他系統(tǒng)聯(lián)合起來，共同實(shí)現(xiàn)對電子標(biāo)簽的操作，還能夠獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用系統(tǒng)或者是從應(yīng)用系統(tǒng)接收信息，不少讀寫器還有RS232，RS485、以太網(wǎng)等附加接口。

圖2 閱讀器功能模塊圖

2.1.3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以是大小不同的供應(yīng)鏈系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)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(biāo)簽。

2.2 RFID技術(shù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞的原理

電子標(biāo)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(shí)現(xiàn)的，在耦合通道內(nèi)，依據(jù)時(shí)序先后，進(jìn)行能量傳遞和數(shù)據(jù)交換。我們在研究中發(fā)現(xiàn)閱讀器和標(biāo)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(tǒng)中，在ISO10536中就規(guī)定了這種耦合的密耦合IC卡的電氣和機(jī)械性能。電感耦合在中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)中應(yīng)用比較多，例如2008年奧運(yùn)會的門票識別系統(tǒng)，這種耦合方式最典型的就是13.56MHz無源系統(tǒng)。電磁輻射是作用在距離大于1m的遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)系統(tǒng)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(biāo)簽之間的元件就不再是復(fù)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(jù)調(diào)查了解，中國一家公司已經(jīng)按照美國的訂單生產(chǎn)了一種內(nèi)置電子標(biāo)簽的高爾夫球，從而更加快速的尋找打丟的球。

3 物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)在體育競技中的應(yīng)用（以RFID技術(shù)為例）

3.1 應(yīng)用環(huán)境分析

基于物聯(lián)網(wǎng)感知層技術(shù)，通過RFID系統(tǒng)感知、測量、捕獲體育信息不再受時(shí)間地點(diǎn)的局限，從而實(shí)現(xiàn)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(shù)具有對“物”的使能作用，有力地推動了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用。RFID 技術(shù)能夠快捷有效追蹤、定位場館器材，實(shí)現(xiàn)對于體育場館、體育器材等的智能化管理。

3.2 應(yīng)用實(shí)踐案例

3.2.1 RFID技術(shù)在球類競技比賽中的應(yīng)用

德國曾研制出一套應(yīng)用于足球比賽的RFID技術(shù)系統(tǒng)，在足球內(nèi)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(jìn)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(jìn)球和出界判罰的問題。現(xiàn)在較高水準(zhǔn)的田賽中主要是運(yùn)用激光測距儀來進(jìn)行距離的測定，要求裁判員能夠在在球落地的第一時(shí)間找到落地點(diǎn)，這樣難免會出現(xiàn)人為誤差，如果在網(wǎng)球及排球等球體內(nèi)部設(shè)置多個(gè)電子標(biāo)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(diǎn)，同時(shí)還能夠幫助教練員更好的分析球隊(duì)和對手的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)。

3.2.2 物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)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(shè)備的管理工作。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在器材的管理中利用RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對其進(jìn)行智能化的管理，出庫入庫流程全程監(jiān)控。具體實(shí)現(xiàn)方式是將體育設(shè)備貼上電子標(biāo)簽，利用物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)對其發(fā)放、使用、存儲、回收和報(bào)修過程進(jìn)行全程跟蹤。

4 結(jié)論

競技體育比賽越來越激烈，人們越來越關(guān)注比賽的公平性，競技體育的智能化趨勢越來越明顯，網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)在體育競技中的應(yīng)用已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，無論是在維護(hù)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(xiàn)，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(lián)網(wǎng)技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用體系架構(gòu).武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào) 第 46 卷

[2] 韓佳岐.淺談物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下冬季運(yùn)動項(xiàng)目的賽事管理［J］.計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用.2013(10)

胡琳，女，1980年1月8日，講師，體育教育與訓(xùn)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