一个能广播自己在球场上位置的足球

或者,如何让球门线技术适用于美式足球
在这张照片中,研究人员将球的追踪组件粘贴在足球外面,以展示这些组件的样子。在比赛中,发射器和天线会藏在球的内部。David Ricketts

一个工程师团队已经为一种不同于目前新闻报道中那种足球制造了一个原型追踪器。该追踪器克服了美式足球和足球之间的一个主要区别——在美式足球比赛中,有时会有六个大块头球员压在球上。

世界杯使用的球门线技术依赖于安装在场地周围的摄像头来观察球的去向。然而,摄像头并没有X射线视觉,所以它们无法应对球员堆积在一起的情况。另一方面,有了这个新的原型追踪器,“你可以让所有22名球员都压在足球上,”参与开发该系统的北卡罗来纳州立大学工程学教授David Ricketts说。“你可以穿过球员直接看到足球。”

Ricketts 和他的同事的系统包括硬件,这些硬件从球体内部发出信号。然后,场地周围的传感器会根据接收到的信号来确定球的位置。

让球在场上广播自己的位置并不是一个新想法。Ricketts 和他的团队试图通过使用一种既安全又不会被人体阻挡的信号来将这个想法变为现实。Ricketts 告诉《Popular Science》的记者,球员的身体会干扰 GPS 和 RFID 信号。因此,包括卡内基梅隆大学和迪士尼研究公司研究人员在内的工程团队决定尝试一种叫做“磁准静态场”的技术。(迪士尼之所以感兴趣,是因为它拥有 ESPN,ESPN 希望了解这项技术的可行性,Ricketts 说。)

“你可以让所有22名球员都压在足球上。你可以穿过球员直接看到足球。”

足球的发射组件会产生一个移动速度非常慢的磁场,这就是它被称为准静态(或看起来像静态)的原因。轻微的移动有助于传感器检测到该磁场,从而定位球。

使用磁准静态场的一个主要挑战是,当它们接触地面时,会被吸收然后重新发射,产生传感器会接收到的不需要的信号。Ricketts 和他的团队编写了一个算法来消除地球对传感器读数的信号的影响。

北卡罗来纳州立大学团队已经试用过 Ricketts 和他的同事的系统。尽管如此,在实际比赛中使用该系统之前,还需要进行一些改进。它需要更精确。目前,它可以追踪足球场上的球,误差在实际位置的两英尺以内。为了让裁判员和观众能够使用该系统,其精度需要达到半个足球的长度之内。各球队也可能希望足球内的发射设备更小、更轻。然而,这类改进还需要等待商业实验室的研究。

与此同时,Ricketts 的学术团队计划继续研究用于追踪物体的磁场。除了追踪球之外,Ricketts 还设想了这项技术的其他用途。它可以用于追踪玩家的手势,用于游戏、设备,或者为运动员提供反馈。它还可以帮助公司追踪箱子和库存。

 

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Francie Diep 是一位居住在加利福尼亚州圣巴巴拉的科学记者。除了《Popular Science》,她的作品还发表在《Scientific American》、《Smithsonian》及其他刊物上。她对基因、细胞、机器人、档案馆以及互联网上的奇特内容着迷。

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