RFID技术在里程计时型比赛上的应用

引言

射频识别技术(RFID),是一种自动识别的通信技术，通过无线的射频识别方式来识别目标，并进行数据的读取与交换，无需任何有线线路、无需人工干预、无需接触。具有操作方便、信息量大、存取信息及时、保密性好、对环境适应性强、安装方便等优点，因而在医疗、交通、农业、物流、资产管理等领域得到了广泛的应用。

如今，在马拉松比赛、冲走、速滑、自行车等里程计时型竞赛中，以前主要采用的是传统古老的人工计圈计时方式,存在用人量大和人为误差的问题。随着通信技术的发展，将RFID技术应用于里程计时型比赛上，不仅节省了人力，还有效地避免了人为因素产生的失误或误差，从而实现比赛的系统化、准确化、实时化，也就实现了物联网技术在体育事业上的应用。本文重点针RFID技术在里程计时型比赛上的应用，从技术简介、系统组成、应用实例、工作原理、设计实现等角度详细阐述。

1RFID技术简介

RFID技术兴起于上个世纪90年代，它是通过交变的电磁场耦合实现的无接触信息传递方式。RFID设备通常由电子标签、阅读器组成。电子标签由耦合元件及芯片组成，内存芯片存有一定格式的电子数据，记录了所代表物体的属性。阅读器是读取电子标签中数据的设备，它与电子标签间可以按约定的通信协议，利用交变磁场和电场的空间耦合，并对射频信息进行调制和解调处理，从而实现信息互传。电子标签和阅读器，都具有收发、存储功能，阅读器还具有数据的处理功能，它们相当于能独立工作的单片机系统。一套简单RFID系统的模拟图形如图1所示。

射频信息感应区域的距离，是RFID系统的一个主要性能指标，它标识着电子标签可被耦合的最大距离。往往根据需求不同、成本的不同，可以在0〜100m的范围内进行设计。低频段(LF)无源标签阅读距离一般在1m以下，需要位于阅读器天线辐射的近场内，主要用于工具识别、动植物识别、带有内置应答器的汽车钥匙等。高频段(HF)无源标签阅读距离一般也在1m以下，主要用于要求安全性更强一些的系统，如电子身份证、电子车票、电子遥控门锁控制器、一些大厦的门禁系统等。超高频段(UHF)无源标签阅读距离一般在3〜10m，甚至更高些，主要用于交通系统的自动识别、集装箱识别、以及一些自动收费系统。

2RFID技术在体育领域的运用现状

RFID技术目前在体育领域应用极其广泛，在运动会门票、球类比赛、里程计时型比赛等比赛项目上得到了切实的应用。

2.1RFID技术在门票使用处理系统中的应用

RFID技术门票，在购买时已经植入了购票人的个人信息，一是保障观众的安全，二是防止倒票现象的发生，三是操作简单，提高检票速度，也节约人力成本，预防拥堵现象发生。大家熟知的北京2008年奥运会，比赛场次2000多次,几百万张门票全部采用RFID识别技术。2012年，北京(国际)车展的130万余张门票、第10届国际动漫游戏展览会的25万余张的门票等全部采用RFID技术。

2.2RFID技术在球类比赛中的应用

2007年，据美联社报告，一款由阿迪达斯和德国Cairos

公司共同研发的智能足球在日本举行的俱乐部杯比赛上得到了应用。这款足球，内嵌RFID芯片，每秒钟可以发送2000次2.4G信号，在球场周围安排多台监控跟踪设备，它们能够在300m外面捕捉到足球发送来的信号，并能及时分析，对足球进行精准定位，且明确判断足球是否完全越过球门线，同时将分析结果在1s内的时间内准确传送到裁判员所佩戴的接收终端中。这项技术，也有望在以后的类似的球类竞赛中得到广泛应用。

2.3RFID在竞速比赛中的应用

RFID在竞速类的比赛中的应用，可以追溯到20年前。早在1994年，柏林马拉松比赛中，参赛运动员的身上都佩有一个刻录个人信息的标签，并通过运动员在起点、终点、竞赛途中信息的采集，并进行分析比对，非常准确地对运动员进行了定位、跟踪、监控、管理，判断，取得了比较精确的比赛数据，对比赛成绩的测定起到了很好的支撑作用。陆续，在公路赛、滑雪、自行车赛、赛车等比赛项目中，此项技术也得以了广泛的应用。

3RFID技术里程计时型比赛上应用的系统设计

3.1系统架构

为保证系统具有完整性、可用性、准确性，整个系统的架构从采集终端、信息传输、信息处理、后期服务各个环节都需要周密规划与设计，其整体架构如图2所示。

图2系统设计整体架构

3.2系统分析

该系统采用超高频识别系统的先进技术。融计算机信息处理技术、高清摄像头采集数据技术、RFID射频识别技术等技术于一体，嵌入到体育比赛全过程中。这种标签精小，便于携带，当运动员带着电子标签经过感应线圈时，读写器天线立刻耦合，检测到通过电子标签的信息，同时读写器能够将读到的信息立即发送到所连接的计算机中，计算机负责收集运动员的相关信息，并在后台使用应用软件做出相应的处理,提练出所需要的数据。由于信息发送即时，且标签与人一一对应，信息与人一一对应，达到对比赛成绩自动、实时分析的目的。3.3系统的主要功能

这套系统由RFID读写器、天线、电子标签、LED显示屏、语音播报、高清摄像机、控制计算机及软件等几大部分组成,将主要承接着以下四项功能：

运动员身份识别：在整个赛程中确定运动员身份；

统计运动员成绩:统计每位运动员的比赛成绩及名次;

显示与记录赛况:通过显示屏即时动态显示比赛实况;

用语音播报赛况：语音播报即时赛况，运动员的比赛信息。

3.4系统功能的实现过程

在比赛现场，起点和终点处均安置一套设施，包括天线、读写器和控制。比赛开始后，发令枪响，发令的声音信号启动定时器开始计时，尤其在运动员众多的比赛而每位运动员不可有在同一起跑线上时，这套系统解决了运动员起跑的时间差问题。在比赛过程中，每次运动员经过天线处时，控制系统通过接收天线接收运动员所携带的电子标签发出的信息，并记录下圈数、时间值，传送给计算机存储，计算机系统会实时分析每位运动员此时此刻的排名情况。当运动员到达终点时,同样还是读取运动员所携带的电子标签记录信息，经过控制系统处理后进行成绩汇总排名，最后根据需要交付打印机打印。通过这套系统，实现了运动员空间和时间的定位，精准智能地记录了比赛全程的信息。

4结语

随着全民对健康问题的关注，各种类型的竞技比赛成为推动全民参与锻炼的推动力，比赛公平性尤其大规模人员众多的比赛，公平性往往是个难以跨越的瓶颈。在RFID技术的基础上，融合了网络通信和智能感知技术，设计开发这套系统，一定程度上可取代裁判的工作，不仅提高了精准度，还节省了大量的人力物力，也避开了很多不必要的纠纷，具有很强的现实意义。该系统广泛的推广使用，必将提升里程计时型比赛的裁判水平，提升比赛设备的高科技含量，是将科技应用于体育最好的例证，实现科技体育、科学健身的很好的体验。

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