RFID運用于體育中

1 前言

北京在奧運會(huì )門(mén)票史上首次采用了芯片嵌入技術(shù)，持票者進(jìn)入比賽場(chǎng)館時(shí)，只需在檢票儀器上刷一下手中的門(mén)票即可。其實(shí)這種芯片只是整個(gè)識別系統的一部分，這項技術(shù)的全稱(chēng)為射頻識別技術(shù)，英文為 Radio Frequency Identification，RFID是它的縮寫(xiě)。一套完整的RFID系統是由讀寫(xiě)器(Reader)、電子標簽 (TAG)和應用軟件系統三個(gè)部分組成，是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據。

RFID 無(wú)線(xiàn)射頻識別系統被視為本世紀最重要的十大技術(shù)之一，雖然此技術(shù)存在已久，但直到美國的大型連鎖超市Wal-Mart要求其各大供貨商必須將商品貼上 RFID電子標簽后，一場(chǎng)RFID的風(fēng)暴才就此展開(kāi)。RFID技術(shù)在體育領(lǐng)域的應用早有先例，2006年的足球世界杯賽就使用了這種RFID門(mén)票，其在高爾夫、田徑等體育運動(dòng)中的運用也取得了良好的效果，本文旨在通過(guò)對RFID技術(shù)原理的介紹，分析其在體育領(lǐng)域的運用現狀和開(kāi)發(fā)前景，引起國內體育學(xué)界對這項技術(shù)的認識和進(jìn)一步研究運用的開(kāi)展。

2 RFID技術(shù)系統組成及工作原理

2．1 RFID技術(shù)系統組成

2．1．1 電子標簽

電子標簽是RFID系統的真正的載體，標簽相當于條形碼技術(shù)中的條形碼符號，用來(lái)存儲需要識別和傳輸的信息，每個(gè)電子標簽具有唯一的電子編碼。電子標簽由標簽專(zhuān)用芯片和標簽天線(xiàn)組成，標簽芯片用于存儲數據信息，標簽天線(xiàn)具有接收和傳輸標簽信息。依據電子標簽的供電方式的不同，電子標簽可以分為有源電子標簽和無(wú)源電子標簽。從功能方面來(lái)分，可將電子標簽分為只讀標簽、可重寫(xiě)標簽、帶微處理器標簽和配有傳感器的標簽。按調制方式來(lái)分，標簽還可以分為主動(dòng)式標簽和被動(dòng)式標簽。

2．1．2 讀寫(xiě)器

讀寫(xiě)器是負責讀取或寫(xiě)入標簽信息的設備。它可以單獨完成數據的讀寫(xiě)、顯示和處理等功能，也可以與計算機或其他系統進(jìn)行聯(lián)合，完成對電子標簽的操作。典型的讀寫(xiě)器包含有控制模塊、射頻模塊、接口模塊以及讀寫(xiě)器天線(xiàn)。此外，許多讀寫(xiě)器還有附加的接13(RS232，RS485、以太網(wǎng)接El等)，以便將獲得的數據傳給應用系統或從應用系統接收命令。

2．1．3 數據管理系統

數據管理系統主要完成數據信息的存儲、管理、分析以及對電子標簽進(jìn)行讀寫(xiě)控制。數據管理系統可以是各種大小不一的數據庫或供應鏈系統。

2．2 RFID技術(shù)系統工作原理

2．2．1 RFID技術(shù)系統數據傳遞的原理

電子標簽與閱讀器之間通過(guò)耦合元件實(shí)現射頻信號的空間(無(wú)接觸)耦合。在耦合通道內，根據時(shí)序關(guān)系，實(shí)現能量的傳遞和數據的交換。發(fā)生在閱讀器和標簽之間的射頻信號的耦合類(lèi)型有兩種：電感耦合和電磁反向散射耦合。電感耦合通過(guò)空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現耦合，依據的是電磁感應定律，電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統，識別作用距離小于一米，奧運會(huì )的門(mén)票識別系統就是運用這種耦合方式。電磁反向散射耦合按照雷達原理模型工作，即發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時(shí)攜帶回目標信息，依據的是電磁波的空間傳播規律，電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統，識別作用距離大于一米，中國一家公司已經(jīng)按照美國的訂單生產(chǎn)了一種內置電子標簽的高爾夫球，以方便球被打丟之后的尋找。

2．2．2 RFID 技術(shù)系統基本工作流程

讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當附著(zhù)標簽的目標對象進(jìn)入發(fā)射天線(xiàn)工作區域時(shí)會(huì )產(chǎn)生感應電流，電子標簽憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號，讀寫(xiě)器對接收天線(xiàn)接收到電子標簽發(fā)送來(lái)的載波信號進(jìn)行解調和解碼后，送到數據管理系統進(jìn)行相關(guān)的處理。數據管理系統根據邏輯運算判斷該電子標簽的合法性，針對不同的設置做出相應的處理和控制。
3 RFID技術(shù)在體育領(lǐng)域的運用現狀

3．1 RFID技術(shù)在門(mén)票系統中的應用

2006年德國世界杯是RFID技術(shù)門(mén)票在體育領(lǐng)域的第一次大面積運用，十二個(gè)比賽場(chǎng)、64場(chǎng)次的350萬(wàn)張比賽門(mén)票全部采用了RFID技術(shù)門(mén)票。北京奧運會(huì )28個(gè)大項38個(gè)分項，比賽場(chǎng)次約2173場(chǎng)，700多萬(wàn)張門(mén)票全部采用RFID識別技術(shù)。中國在2005年的上海網(wǎng)球大師杯已經(jīng)運用了這項技術(shù)。 RFID技術(shù)門(mén)票的運用為比賽提供了安全保障，門(mén)票的電子標簽存儲了購票人的身份信息，進(jìn)場(chǎng)觀(guān)看比賽的持票人必須與購票身份相同，從源頭上有效預防了安全問(wèn)題的發(fā)生。RFID技術(shù)門(mén)票的運用還有效預防假票、“黃牛黨”倒票現象的發(fā)生，并能提高檢票的速度。

3．2 RFID技術(shù)在足球比賽中的應用

德國愛(ài)爾蘭根的一家夫瑯和費射線(xiàn)研究所早在2006年世界杯之前就已經(jīng)研制出一套應用于足球比賽的RFID技術(shù)系統。這套系統在足球內部和球員身上都設置了RFID電子芯片，讀寫(xiě)器以2000~．／min的速率對全場(chǎng)進(jìn)行掃描，以全時(shí)相地確定球員和球在球場(chǎng)上的位置。這套系統不僅能夠幫助裁判員解決有爭議的進(jìn)球和出界判罰，也為球隊教練分析場(chǎng)上隊員技戰術(shù)運用情況提供有力技術(shù)支持。

3．3 RFID技術(shù)在競速比賽中的應用

1994年的柏林馬拉松比賽由Champion Chip開(kāi)了RFID技術(shù)運用的先河，參賽運動(dòng)員身上粘貼了尋有個(gè)人信息的電子標簽，通過(guò)設置在比賽起點(diǎn)、終點(diǎn)及途中的讀寫(xiě)器的信息采集，更為精確地監控了比賽的過(guò)程，對運動(dòng)員比賽成績(jì)的測定更加精確。從此之后，各種公路賽、越野滑雪、十項全能等比賽競相運用RFID技術(shù)，汁時(shí)效率大幅提高，在2000年 6月的Broloppet半程馬拉松比賽中，創(chuàng )紀錄的對79，837名參賽者進(jìn)行了計時(shí)。RFID技術(shù)在摩托車(chē)場(chǎng)地賽、自行車(chē)場(chǎng)地賽等競速比賽中得到了廣泛運用。

4 RFID技術(shù)在體育領(lǐng)域中的運用前景

4．1 RFID技術(shù)在田徑比賽成績(jì)測定中的運用

目前高水平田徑比賽田賽項目的距離測定通常采用激光測距儀，需要裁判員在運動(dòng)員投擲器械后迅速找到第一落點(diǎn)，用測定標桿測量比賽成績(jì)，仍會(huì )出現人為誤差。如果運用RFID技術(shù)，在鉛球、標槍等投擲器械中內置電子標簽，由讀寫(xiě)系統采集器械的第一落點(diǎn)與丈量起點(diǎn)之間的距離，可以在第一時(shí)間內獲取比賽成績(jì)，提高工作效率，并可有效減少裁判員尋找落點(diǎn)的人為誤差。也如前文所述，在徑賽項目中運用射頻識別技術(shù)，可以準確快速地測定大數量參賽運動(dòng)員的比賽成績(jì)。

4．2 RFID技術(shù)在球類(lèi)比賽中的運用

雖然RFID技術(shù)在高爾夫和足球等球類(lèi)比賽中得到運用，但其仍然處于一種嘗試階段，并存在著(zhù)一定的技術(shù)難題。在網(wǎng)球比賽中運用的鷹眼系統已經(jīng)逐步受到觀(guān)眾的接受和認可，對傳統的裁判系統提出了新的挑戰，也給體育觀(guān)眾帶來(lái)全新的欣賞體驗。鷹眼系統是通過(guò)在場(chǎng)上設置多部高速攝像機捕捉網(wǎng)球的飛行軌跡來(lái)實(shí)現其飛行線(xiàn)路和落點(diǎn)的模擬。如果在網(wǎng)球及排球等球體內部設置多個(gè)電子標簽，也完全可以探測到球的飛行線(xiàn)路及球體的變化，實(shí)現對球的落點(diǎn)的準確判斷，提高裁判執法的準確性，也有助于教練員對自己球隊和對手的戰術(shù)進(jìn)行深度分析。

5 結束語(yǔ)

競技體育比賽的激烈程度越來(lái)越高，并逐漸成為大眾傳媒關(guān)注的重要對象，比賽的公平性備受人們關(guān)注。在競技運動(dòng)中運用現代科技，使其部分地擔當裁判角色，雖然會(huì )使現場(chǎng)裁判的壓力驟然增大，他們的每個(gè)判罰都可能遭到強烈的質(zhì)疑，從體育倫理的角度來(lái)說(shuō)，也許與傳統有一定的差異。但鷹眼系統在網(wǎng)球比賽中的運用從技術(shù)層面上來(lái)講是成功的，一套鷹眼系統需耗資幾百萬(wàn)美元，而射頻識別技術(shù)操作成本相對較低，應該成為體育科技研究應用的一個(gè)重要發(fā)展方向。