RFID技術(shù)在里程計(jì)時(shí)型比賽上的應(yīng)用

引言

射頻識(shí)別技術(shù)(RFID),是一種自動(dòng)識(shí)別的通信技術(shù)，通過無線的射頻識(shí)別方式來識(shí)別目標(biāo)，并進(jìn)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(shí)、保密性好、對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)時(shí)型競賽中，以前主要采用的是傳統(tǒng)古老的人工計(jì)圈計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)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(shí)現(xiàn)比賽的系統(tǒng)化、準(zhǔn)確化、實(shí)時(shí)化，也就實(shí)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(diǎn)針RFID技術(shù)在里程計(jì)時(shí)型比賽上的應(yīng)用，從技術(shù)簡介、系統(tǒng)組成、應(yīng)用實(shí)例、工作原理、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)等角度詳細(xì)闡述。

1RFID技術(shù)簡介

RFID技術(shù)興起于上個(gè)世紀(jì)90年代，它是通過交變的電磁場耦合實(shí)現(xiàn)的無接觸信息傳遞方式。RFID設(shè)備通常由電子標(biāo)簽、閱讀器組成。電子標(biāo)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(biāo)簽中數(shù)據(jù)的設(shè)備，它與電子標(biāo)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(jìn)行調(diào)制和解調(diào)處理，從而實(shí)現(xiàn)信息互傳。電子標(biāo)簽和閱讀器，都具有收發(fā)、存儲(chǔ)功能，閱讀器還具有數(shù)據(jù)的處理功能，它們相當(dāng)于能獨(dú)立工作的單片機(jī)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(gè)主要性能指標(biāo)，它標(biāo)識(shí)著電子標(biāo)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(jìn)行設(shè)計(jì)。低頻段(LF)無源標(biāo)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(shí)別、動(dòng)植物識(shí)別、帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車鑰匙等。高頻段(HF)無源標(biāo)簽閱讀距離一般也在1m以下，主要用于要求安全性更強(qiáng)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(biāo)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(dòng)識(shí)別、集裝箱識(shí)別、以及一些自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。

2RFID技術(shù)在體育領(lǐng)域的運(yùn)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(yùn)動(dòng)會(huì)門票、球類比賽、里程計(jì)時(shí)型比賽等比賽項(xiàng)目上得到了切實(shí)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(shí)已經(jīng)植入了購票人的個(gè)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(yùn)會(huì)，比賽場次2000多次,幾百萬張門票全部采用RFID識(shí)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(dòng)漫游戲展覽會(huì)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(bào)告，一款由阿迪達(dá)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(hào)，在球場周圍安排多臺(tái)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(hào)，并能及時(shí)分析，對足球進(jìn)行精準(zhǔn)定位，且明確判斷足球是否完全越過球門線，同時(shí)將分析結(jié)果在1s內(nèi)的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確傳送到裁判員所佩戴的接收終端中。這項(xiàng)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(yùn)動(dòng)員的身上都佩有一個(gè)刻錄個(gè)人信息的標(biāo)簽，并通過運(yùn)動(dòng)員在起點(diǎn)、終點(diǎn)、競賽途中信息的采集，并進(jìn)行分析比對，非常準(zhǔn)確地對運(yùn)動(dòng)員進(jìn)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(xiàng)目中，此項(xiàng)技術(shù)也得以了廣泛的應(yīng)用。

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

3.1系統(tǒng)架構(gòu)

為保證系統(tǒng)具有完整性、可用性、準(zhǔn)確性，整個(gè)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(gè)環(huán)節(jié)都需要周密規(guī)劃與設(shè)計(jì)，其整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體架構(gòu)

3.2系統(tǒng)分析

該系統(tǒng)采用超高頻識(shí)別系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)。融計(jì)算機(jī)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(shí)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(biāo)簽精小，便于攜帶，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員帶著電子標(biāo)簽經(jīng)過感應(yīng)線圈時(shí)，讀寫器天線立刻耦合，檢測到通過電子標(biāo)簽的信息，同時(shí)讀寫器能夠?qū)⒆x到的信息立即發(fā)送到所連接的計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)收集運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)信息，并在后臺(tái)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(shí)，且標(biāo)簽與人一一對應(yīng)，信息與人一一對應(yīng)，達(dá)到對比賽成績自動(dòng)、實(shí)時(shí)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(biāo)簽、LED顯示屏、語音播報(bào)、高清攝像機(jī)、控制計(jì)算機(jī)及軟件等幾大部分組成,將主要承接著以下四項(xiàng)功能：

運(yùn)動(dòng)員身份識(shí)別：在整個(gè)賽程中確定運(yùn)動(dòng)員身份；

統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)員成績:統(tǒng)計(jì)每位運(yùn)動(dòng)員的比賽成績及名次;

顯示與記錄賽況:通過顯示屏即時(shí)動(dòng)態(tài)顯示比賽實(shí)況;

用語音播報(bào)賽況：語音播報(bào)即時(shí)賽況，運(yùn)動(dòng)員的比賽信息。

3.4系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)過程

在比賽現(xiàn)場，起點(diǎn)和終點(diǎn)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(hào)啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，尤其在運(yùn)動(dòng)員眾多的比賽而每位運(yùn)動(dòng)員不可有在同一起跑線上時(shí)，這套系統(tǒng)解決了運(yùn)動(dòng)員起跑的時(shí)間差問題。在比賽過程中，每次運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過天線處時(shí)，控制系統(tǒng)通過接收天線接收運(yùn)動(dòng)員所攜帶的電子標(biāo)簽發(fā)出的信息，并記錄下圈數(shù)、時(shí)間值，傳送給計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)分析每位運(yùn)動(dòng)員此時(shí)此刻的排名情況。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)終點(diǎn)時(shí),同樣還是讀取運(yùn)動(dòng)員所攜帶的電子標(biāo)簽記錄信息，經(jīng)過控制系統(tǒng)處理后進(jìn)行成績匯總排名，最后根據(jù)需要交付打印機(jī)打印。通過這套系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)員空間和時(shí)間的定位，精準(zhǔn)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(dòng)全民參與鍛煉的推動(dòng)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(gè)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(jì)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(zhǔn)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(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。該系統(tǒng)廣泛的推廣使用，必將提升里程計(jì)時(shí)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(shí)現(xiàn)科技體育、科學(xué)健身的很好的體驗(yàn)。

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