C罗头球悬案被这个足球“黑科技”告破！内置IMU传感器的足球有多强？-贤集网

葡萄牙Vs乌拉圭那场比赛，全世界都在质疑C罗的这个头球。不论从哪个角度看慢镜头都无法真正确定C罗是否碰到球，这张是目前所有照片中，C罗头部最接近足球的一张了。然而，本届世界杯最大的看点就是全场的高科技监控系统，多少越位、手球、犯规都被电脑一一识破，让世人不再争吵。

当裁判做出这个手势时，就是向全世界宣布此球最终由裁判组观看，人工智能VAR做出了最终决定。因此，C罗这次头球悬案，大家也不用再继续争吵下去了...因为电脑同样给出了最终判决！这还要从本次世界杯用球Al Rihla说起！

世界杯用球Al Rihla

阿迪达斯出品的这个世界杯用球，名叫Al Rihla，它的内部有一套黑科技系统！这套黑科技包括传感器和芯片（UWB 和 IMU 传感器），能够以每秒500次的频率采集足球的位置、速度、方向、承压等信息。而为了避免在激烈足球运动中，不破坏这些传感器和芯片、陀螺仪，它们通过12组特殊的悬线被固定在了足球内部空间的正中央！

卡塔尔世界杯官方用球命名为“逐梦之旅”，这是一种全新的革命性足球。“逐梦之旅”配备了阿迪达斯悬挂系统，其中包含一个惯性测量单元（IMU）传感器，可检测到严重的越位事件。比如，可非常精确地检测踢球点，并收集高精度的球运动数据发送给裁判端。

UWB 和 IMU 传感器被包裹在一个类似乒乓球的白色壳体内，并通过悬线固定在足球内部中央。当球员触碰到足球时，球内部的芯片与遍布全场的12 个鹰眼摄像机，同时记录下此时刻全场球员与足球的状态。包括足球Al Rihla在一起，所有这些设备，通过一套人工智能系统处理数据，构成了最终的VAR系统。这套系统可以判定很多以前肉眼难以察觉的细节。甚至连运动员此刻的肢体、关节角度都分析得一清二楚！

不论是否产生争议，在后方VAR ROOM助理裁判审核室里，都会对关键进程进行电脑复议，比如是否越位、手球、以及其他犯规等等。如果有必要，后方助理裁判将通知主裁判在前方宣布判决结果！并展示分析图像！从后台数据上可以看到，此悬案中B费在传球给C罗的一瞬间，球内受到压力达到了阶段性的峰值；而此后，球在飞行过程中，以及在C罗疑似触球的瞬间都没有产生过任何内部压力数据；直到，足球最终落地时，才再次产生压力。

也就是说，最终由数据和电脑运算所得，判定出C罗并没有有效地触碰到足球，而使得足球入门。足球的入门原因，是由B费传球无人触碰最终触地弹进球门所得。

世界杯黑科技的具体应用

半自动越位“裁判”

半自动越位识别技术（SAOT）早在去年卡塔尔举办的阿拉伯比赛上就已投入了应用，随后又被引进了欧洲超级杯和欧冠比赛。不过这项技术被正式应用到世界杯赛场，这还是足坛历史上的第一次。SAOT作为视频助理裁判技术（VAR）的延伸，除了减少有争议的越位判决，也能缩短判决时间。每座球场顶部将设置12台特制摄像机，以每秒50次的频率发送数据，收集最多29个数据点的数据，并生成3D动画图像，实时判断球员有否涉及越位。

球场降温技术

卡塔尔世界杯的球馆也更加舒适和智能，虽然现在是11月份，但卡塔尔的气温依然有可能达到25—30℃左右。为了给运动员和球迷提供更舒适的比赛和观赛环境，球馆采用先进的冷却技术，配合可伸缩的球馆顶棚，让温度可以保持在18～24℃。以著名建筑师扎哈·哈迪德设计的沃克拉体育场为例，它的棚顶是可伸缩的，能在 30 分钟之内完成闭合。就像是一轮船帆覆盖在球场上方，能将观众区域的温度降到 18°C。哪怕在棚顶打开时，顶盖的皱褶也能引导空气朝着周边流走。

球场四周放置了许多大型喷嘴。这些出风口每个直径都在几十厘米以上，风力非常强劲，为场内的选手裁判带来冷气。这套“大小喷嘴”结合的系统特别之处在于：它的目的并不是让整个场子都冷下来，而是更精确地“定向降温”，只作用在人出现的区域。这还不到整个空间面积的十分之一。工程师们研究出了一套精准的流体动力学模型：通过测算空气流动的速度与角度，来设置每个出风口的角度。

数字设施和APP

赛事组织者希望确保观众始终保持通信畅通。所有场地周边都配备有一种ElPalm凉亭，它带有太阳能电池板供电的风力涡轮机，不仅可为球迷提供遮荫，还可为他们提供USB充电座和WiFi接入。多哈周围的一系列传感器则将提供实时信息，帮助球迷往返体育场馆。出租车、停车场、地铁系统和场馆出入口的交通信息，都将通过定制的App即时推送，还可以实现在场馆室内的轻松导航。 除了球迷，参加世界杯的运动员也将能够通过一款应用程序（FIFA Player App）深入了解他们的场上表现。每场比赛后，每位球员都可以登录App查看自己在赛场上的表现及其他数据。

关于IMU

IMU全称Inertial Measurement Unit，惯性测量单元，主要用来检测和测量加速度与旋转运动的传感器。其原理是采用惯性定律实现的，这些传感器从超小型的的MEMS传感器，到测量精度非常高的激光陀螺，无论尺寸只有几个毫米的MEMS传感器，到直径几近半米的光纤器件采用的都是这一原理。

最基础的惯性传感器包括加速度计和角速度计（陀螺仪），他们是惯性系统的核心部件，是影响惯性系统性能的主要因素。尤其是陀螺仪其漂移对惯导系统的位置误差增长的影响是时间的三次方函数。而高精度的陀螺仪制造困难，成本高昂。因此提高陀螺仪的精度、同时降低其成本也是当前追求的目标。

随着微电子技术的发展，出现了新型的惯性传感器微机械陀螺仪和加速度计。MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统/微电子机械系统）技术传感器也逐渐演变成为汽车传感器的主要部件。本文这里重点介绍MEMS的六轴惯性传感器。它主要由三个轴加速度传感器及三个轴的陀螺仪组成。

天箭惯性旗下有小巧轻便的MEMS类IMU & 覆盖高中低精度的光纤类IMU。MEMS IMU可广泛应用:无人机/无人车/无人船（舱内）、街景地图采集车、浮空器、光电探测平台、测绘/测量、精准农业等领域，可适应复杂的应用场景和动态环境。光纤类IMU，覆盖中低精度需求，可靠性高，可广泛应用于：车载导航、机载导航、舰船导航、稳定控制等领域。

随着信息化，智能制造渗透到各个行业，“互联网+物联网+人工智能”三大科技正快速组合改造传统模式，打造智能无人化新场景。综合来看，体育领域的智能化与科技化是显而易见的大趋势。而世界杯作为职业体育、商业体育集大成者，自然会率先应用最为前沿的科技产品。相信在不远的将来，这些可芯片化智能硬件、可穿戴智能设备，也将会逐渐应用到民用领域，走进大众健身的视野。

文章来源： 金华市体育中心，九派新闻，抖创意，思腾合力，北方姑娘Tracy