RFID无线射频识别系统在体育领域的应用

　　1 前言

　　北京在奥运会门票史上首次采用了芯片嵌入技术，持票者进入比赛场馆时，只需在检票仪器上刷一下手中的门票即可。其实这种芯片只是整个识别系统的一部分，这项技术的全称为射频识别技术，英文为 Radio Frequency Identification，RFID是它的缩写。一套完整的RFID系统是由读写器(Reader)、电子标签 (TAG)和应用软件系统三个部分组成，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

　　RFID 无线射频识别系统被视为本世纪最重要的十大技术之一，虽然此技术存在已久，但直到美国的大型连锁超市Wal-Mart要求其各大供货商必须将商品贴上 RFID电子标签后，一场RFID的风暴才就此展开。RFID技术在体育领域的应用早有先例，2006年的足球世界杯赛就使用了这种RFID门票，其在高尔夫、田径等体育运动中的运用也取得了良好的效果，本文旨在通过对RFID技术原理的介绍，分析其在体育领域的运用现状和开发前景，引起国内体育学界对这项技术的认识和进一步研究运用的开展。

　　2 RFID技术系统组成及工作原理

　　2.1 RFID技术系统组成

　　2.1.1 电子标签

　　电子标签是RFID系统的真正的载体，标签相当于条形码技术中的条形码符号，用来存储需要识别和传输的信息，每个电子标签具有唯一的电子编码。电子标签由标签专用芯片和标签天线组成，标签芯片用于存储数据信息，标签天线具有接收和传输标签信息。依据电子标签的供电方式的不同，电子标签可以分为有源电子标签和无源电子标签。从功能方面来分，可将电子标签分为只读标签、可重写标签、带微处理器标签和配有传感器的标签。按调制方式来分，标签还可以分为主动式标签和被动式标签。

　　2.1.2 读写器

　　读写器是负责读取或写入标签信息的设备。它可以单独完成数据的读写、显示和处理等功能，也可以与计算机或其他系统进行联合，完成对电子标签的操作。典型的读写器包含有控制模块、射频模块、接口模块以及读写器天线。此外，许多读写器还有附加的接13(RS232，RS485、以太网接El等)，以便将获得的数据传给应用系统或从应用系统接收命令。

　　2.1.3 数据管理系统

　　数据管理系统主要完成数据信息的存储、管理、分析以及对电子标签进行读写控制。数据管理系统可以是各种大小不一的数据库或供应链系统。

　　2.2 RFID技术系统工作原理

　　2.2.1 RFID技术系统数据传递的原理

　　电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合。在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据的交换。发生在阅读器和标签之间的射频信号的耦合类型有两种：电感耦合和电磁反向散射耦合。电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统，识别作用距离小于一米，奥运会的门票识别系统就是运用这种耦合方式。电磁反向散射耦合按照雷达原理模型工作，即发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律，电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统，识别作用距离大于一米，中国一家公司已经按照美国的订单生产了一种内置电子标签的高尔夫球，以方便球被打丢之后的寻找。

　　2.2.2 RFID 技术系统基本工作流程

　　读写器通过发射天线发送出一定频率的射频信号，当附着标签的目标对象进入发射天线工作区域时会产生感应电流，电子标签凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，读写器对接收天线接收到电子标签发送来的载波信号进行解调和解码后，送到数据管理系统进行相关的处理。数据管理系统根据逻辑运算判断该电子标签的合法性，针对不同的设置做出相应的处理和控制。

　　3 RFID技术在体育领域的运用现状

　　3.1 RFID技术在门票系统中的应用

　　2006年德国世界杯是RFID技术门票在体育领域的第一次大面积运用，十二个比赛场、64场次的350万张比赛门票全部采用了RFID技术门票。北京奥运会28个大项38个分项，比赛场次约2173场，700多万张门票全部采用RFID识别技术。中国在2005年的上海网球大师杯已经运用了这项技术。 RFID技术门票的运用为比赛提供了安全保障，门票的电子标签存储了购票人的身份信息，进场观看比赛的持票人必须与购票身份相同，从源头上有效预防了安全问题的发生。RFID技术门票的运用还有效预防假票、“黄牛党”倒票现象的发生，并能提高检票的速度。

　　3.2 RFID技术在足球比赛中的应用

　　德国爱尔兰根的一家夫琅和费射线研究所早在2006年世界杯之前就已经研制出一套应用于足球比赛的RFID技术系统。这套系统在足球内部和球员身上都设置了RFID电子芯片，读写器以2000~./min的速率对全场进行扫描，以全时相地确定球员和球在球场上的位置。这套系统不仅能够帮助裁判员解决有争议的进球和出界判罚，也为球队教练分析场上队员技战术运用情况提供有力技术支持。

　　3.3 RFID技术在竞速比赛中的应用

　　1994年的柏林马拉松比赛由Champion Chip开了RFID技术运用的先河，参赛运动员身上粘贴了寻有个人信息的电子标签，通过设置在比赛起点、终点及途中的读写器的信息采集，更为精确地监控了比赛的过程，对运动员比赛成绩的测定更加精确。从此之后，各种公路赛、越野滑雪、十项全能等比赛竞相运用RFID技术，汁时效率大幅提高，在2000年6月的Broloppet半程马拉松比赛中，创纪录的对79，837名参赛者进行了计时。RFID技术在摩托车场地赛、自行车场地赛等竞速比赛中得到了广泛运用。

　　4 RFID技术在体育领域中的运用前景

　　4.1 RFID技术在田径比赛成绩测定中的运用

　　目前高水平田径比赛田赛项目的距离测定通常采用激光测距仪，需要裁判员在运动员投掷器械后迅速找到第一落点，用测定标杆测量比赛成绩，仍会出现人为误差。如果运用RFID技术，在铅球、标枪等投掷器械中内置电子标签，由读写系统采集器械的第一落点与丈量起点之间的距离，可以在第一时间内获取比赛成绩，提高工作效率，并可有效减少裁判员寻找落点的人为误差。也如前文所述，在径赛项目中运用射频识别技术，可以准确快速地测定大数量参赛运动员的比赛成绩。

　　4.2 RFID技术在球类比赛中的运用

　　虽然RFID技术在高尔夫和足球等球类比赛中得到运用，但其仍然处于一种尝试阶段，并存在着一定的技术难题。在网球比赛中运用的鹰眼系统已经逐步受到观众的接受和认可，对传统的裁判系统提出了新的挑战，也给体育观众带来全新的欣赏体验。鹰眼系统是通过在场上设置多部高速摄像机捕捉网球的飞行轨迹来实现其飞行线路和落点的模拟。如果在网球及排球等球体内部设置多个电子标签，也完全可以探测到球的飞行线路及球体的变化，实现对球的落点的准确判断，提高裁判执法的准确性，也有助于教练员对自己球队和对手的战术进行深度分析。

　　5 结束语

　　竞技体育比赛的激烈程度越来越高，并逐渐成为大众传媒关注的重要对象，比赛的公平性备受人们关注。在竞技运动中运用现代科技，使其部分地担当裁判角色，虽然会使现场裁判的压力骤然增大，他们的每个判罚都可能遭到强烈的质疑，从体育伦理的角度来说，也许与传统有一定的差异。但鹰眼系统在网球比赛中的运用从技术层面上来讲是成功的，一套鹰眼系统需耗资几百万美元，而射频识别技术操作成本相对较低，应该成为体育科技研究应用的一个重要发展方向。