運動員追蹤系統

近年針對團體運動賽事轉播,有各式各樣的運動員追蹤系統監控場上的選手,主要目的是提供量化數據,並作為訓練依據,還有可即時回饋給大眾觀賞,增加參與感。目前運動員追蹤系統分為三大類,分別為:光學影像追蹤系統(Optical Based Tracking System)、全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)與局部定位系統(Local Positioning System, LPS),依據運動型態不同與成本上的考量,此三種系統各有適合的使用時機和優缺點,以下將分段稍作介紹。

運動員追蹤系統

圖片來源:FIFA官方網站

光學影像追蹤系統

在早些年代,主要運動分析都是透過攝影機記錄後,再陸續量化球員在場上的表現,從單個攝影機只能拍攝到二維的變化,到現在將多台攝影機圍繞安裝在場館周圍,隨著演算法的進步,精確度已達到可建構出肢段動作。光學影像追蹤系統除了不必配戴感測器外,即時呈現畫面也能讓觀眾更有參與感;也因為依靠光學元件,容易受到明暗光線影響準確性,目前誤差可在1公尺上下。光學影像追蹤系統,成本相較其他追蹤系統來得高,通常會出現在較高規格的聯盟賽事,在非頂尖球隊,則可考慮其它的運動員追蹤系統。

全球衛星導航系統

現在的手機幾乎都有定位功能,隨著目標移動可以即時顯示在地圖上。除了美國的全球定位系統 (GPS),還有俄羅斯全球導航衛星系統 (Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema, GLONASS)、中國北斗衛星導航系統 (Beidou Navigation Satellite System, BDS)、歐洲伽利略定位系統 (Galileo),統稱為GNSS。定位方式為3個以上的衛星發出電磁波到接收器並回傳,其中產生的時間差乘上電磁波波速,可知衛星與接受器的距離,再透過衛星之間座標換算,即得到目標在地球上的經緯度。此種定位系統非常適合監控活動範圍廣且距離長的運動,例如:方程式賽車、自行車賽、馬拉松、足球…等。但因為衛星移動快,電磁波傳送距離長,相較其他兩者定位系統誤差較大,可能產生1~2公尺的差距,此外也會受到建築物遮蔽,無法運用在室內運動項目。目前GPS大致可以滿足誤差容錯率較高的室外大範圍運動項目。

運動員追蹤系統

局部定位系統

LPS顧名思義就是針對接收器覆蓋範圍內的運動員進行追蹤,依據場地大小,分別架設428支接收器在場地周圍。定位方式由一台主接收器(原點)與其他接受器(分別設定位置)建立出平面座標,接受器發出無線電到感測器並回傳,利用到達時間差(Time Difference of Arrival),則可計算出感測器與每個接受器的距離,進而得知在局部座標的位置,在精準度上誤差大約可達20公分上下。除了可同時追蹤多位球員,量化後的表現數據可即時呈現給教練或分析人員參考;但在訓練或比賽前,移動式的設備需要耗費時間校正,固定式的則無此問題。LPS相對其他兩者追蹤系統,近幾年才開始被採用,可即時的幫助運動員量化運動表現。

運動員追蹤系統

圖片來源:台灣創明

從技術發展順序來說,依序是光學影像追蹤系統,GNSS再來是LPS,目前LPS可說是精準版的GNSS,且有不亞於影像分析的精細度,為新的訓練量化工具之一;然而GNSS的實用功能與普及性,使其有不被取代的地位,加上科技進步迅速,圖形處理的演算法逐漸成熟、縮小誤差,未來光學影像系統也可能再次成為主流。

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