「新技术」盘点卡塔尔世界杯的六大黑科技

  11月20日，2022年卡塔尔世界杯在充满阿拉伯风情的开幕式中拉开了帷幕。随后进行的揭幕战中，东道主卡塔尔对上厄瓜多尔。

  在比赛开始仅3分钟，厄瓜多尔队便打进一球，但进攻队员被判为越位。需要我们来关注的是，判球中用到了VAR技术，这也是世界杯历史上第一位被VAR“吹”掉的球。

  卡塔尔虽然首战告吹，但是花掉的1.6万亿人民币可不是白花的。本文，我们就盘点一下2022卡塔尔世界杯都有哪些黑科技吧。

  在世界杯小组赛葡萄牙击败乌拉圭的比赛进行到第54分钟时，B费传中后C罗做出头球动作成功破门，C罗也在赛场上欢呼，庆祝自己打破了纪录。不过，在赛场的大屏中却显示该进球归属于布鲁诺·费尔南德斯。

  本届世界杯上，每个比赛用球内部的中央都有CTR－CORE，即在足球内部植入一枚中央芯片，虽然类似的技术在篮球、网球等运动中已早有使用，不过这还是第一次被用在足球上。

  为了让足球具备优秀能力的抗震能力，世界杯官方指定用球“Al Rihla”内胆中新的悬挂系统使用了多个连接柱，将芯片固定在球体中心的囊壳中，来保证了球的平衡性不受影响。同时，该悬挂系统还搭载了内置的运动传感器，使这项技术对球员来说不易察觉，也不可能影响其任何运动表现。据称，这款设备重14克，其实就是由两个同时工作的独立传感器集成而成，其中之一就是超宽带（UWB）传感器，可以跟踪和获取足球精确的位置数据，也可以将数据实时传输至后台系统中。而在本次判断C罗头部是否触碰到足球的过程中发挥作用的则是惯性测量单元（IMU）传感器，用来探测足球细微运动。

  据称，这也是世界杯官方比赛用球内有史以来最精确的运动传感器，利用UWB传感器获取位置数据、IMU传感器获得精细的三维运动数据，保证了足球关键数据的采集，使得在比赛的任何时刻，当足球被踢、被顶、被扔，甚至轻击时，传感器都会以每秒500次的速度获取有关数据，再通过AI系统整合分析，准确判断足球落点与传球点。

  如图，在葡萄牙和乌拉圭的比赛中，阿迪达斯称其通过IMU传感器测量和所附的图形中缺乏“心跳”，无法测量到球上所受到的外部力，这也明确显示C罗在比赛中的首个进球中并没有真正接触到球。

  IMU是惯性运动单元（InerTIal measurement unit）的缩写，而惯性传感器则是用来检测物体的旋转运动（或角速率）及加速度的装置，可以将物理运动转换成电信号，并通过电子电路进行放大和处理。其原理是惯性定律，从超小型的MEMS传感器到测量精度非常高的激光陀螺，无论尺寸是只有几个毫米的MEMS传感器，还是直径几近半米的光纤器件采用的都是这一原理。

  大多数时候，IMU传感器是由四个基本传感器组成，即加速度计、陀螺仪（角速度计）、磁力仪和光学传感器，这四个独立的模块可以产生不同的信号，并通过接口将这一些信息传送给处理器。

  其中，加速度计用来检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，这对运动分析来说很重要；陀螺仪可用来确定一个物体在三维空间内的方向，主要测量绕三个轴的角速度，即俯仰（X轴）、滚转（Y轴）和偏航（Z轴），组合连接在一起的多个传感器则可拿来模拟整个身体的运动；磁力计有助于定向，可用于校准并将数据定向到正确的位置，它不像其他两个传感器那么重要，但是它们添加了适合户外运动的另一层数据。

  而陀螺仪和加速度计，是IMU传感器最核心的部分，也是影响惯性系统性能的重要的因素。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。通常情况下，IMU传感器由三个方向的加速度计与各个方向陀螺仪组成，“3（加速度计）+3（陀螺仪）”的组合也是目前常见的6轴IMU传感器结构。例如，用户在使用电子设备玩某些游戏时，通过左右或者前后倾斜手机，即可让球类向着对应的方向挪动，这就是手机内置带有三轴加速度计的IMU传感器而产生的效果。

  在阿根廷队1：2不敌沙特阿拉伯的比赛中，阿根廷队仅罚进一粒点球，其中有三粒进球因为越位被判无效。此外，这一场比赛共被判罚10次越位，也创下了自2018年世界杯应用VAR（视频助力裁判）技术以来单场越位次数新高。这场比赛之后，大部分球迷都开始了解到VAR（视频助力裁判）技术，不少媒体也介绍了半自动越位判罚技术（SAOT）的作用。

  系统通过球场顶部的12台特制摄像机，运用视频动作捕捉技术，定位29个和判罚相关的不一样的部位形成数据点，并以每秒50次的频率发送数据，实时追踪足球和球员的位置，自动画出虚拟越位线。

  一旦检测到越位，SAOT系统将自动向视频助理裁判发出警报、协助判罚。当裁判完成判罚后，SAOT系统会在球场屏幕上播放3D动画图像，以此来向观众展示裁判做出判罚决定的依据。

  另外厄瓜多尔队在比赛开始3分钟打进的球被判越位，也是在该技术的帮助下判罚的。

  今年的世界杯不同于以往比赛的时间，而是在冬季进行。运动员从世界各地赶往卡塔尔要倒时差，还要在短时间内完成集训、尽快适应新场地，在时间紧凑的情况下，还要全身心投入比赛和训练，对运动员来说是个不小的挑战。

  现代运动医学研究显示，时差对球员身体的影响远不止于体内生物钟与外部时钟产生冲突，影响睡眠、体温、血压和导致饥饿感紊乱，还在于长途飞行和昼夜节律失常导致的肌体内在炎症反应。而正是这种炎症反应，是球员身体无法短期内适应时差的根本原因。

  来自美国的公司Fount近期推出了一款针对倒时差的产品名为FlyKitt，目前该产品已被美国足球队使用。

  这是一套由AI驱动的解决方案，能通过个性化的饮食方案以及辅助工具，帮助用户尽快适应时差。

  本届世界杯的官方比赛用球名为AL RIHLA，中文名为“旅程”，以卡塔尔文化、现代建筑、标志性的帆船和国旗为灵感来源，由阿迪达斯设计打造。

  它应用了阿迪达斯的一项核心技术SPEEDSHELL，使用了一种名为 Speed Shell 的新型聚氨酯 (PU) 皮革材料，采用了20块皮的设计，其表面纹理提高了足球飞行的准确性和稳定能力，使其成为世界杯历史上空中飞行速度最快的用球，以支持高质、高速的足球比赛。其珠光表面采用活力醒目的配色和设计图案，带来更强的视觉上的冲击力。“AL RIHLA”的设计还考虑了环保因素，它是世界杯历史上第一款完全使用水性油墨和胶水制作的用球。

  虽然正值冬季，但卡塔尔地处海湾地区，气温有可能达到30℃上下。但天气太热，也有人质疑以卡塔尔的高温，看台上的观众都不一定会受得了，运动员能否发挥好还是个问题。

  对此，卡塔尔给露天球场装上了空调。在本届世界杯的8个体育场中，有7个采用了最先进的冷却技术，不仅能解暑，还能净化空气。

  系统主要利用太阳能制冷，冷空气通过管道循环至整个球场。其中观众席每个座位下都有独立的空调通风口，观众看球时会感觉很凉爽舒适。球场的制冷系统融合了隔热材料与“定向降温”技术，只在特定时间作用于特定区域，所以小伙伴们也不需要过多的担心在露天球场吹空调会浪费。

  唯一没有采用该技术的是自然通风的974体育场，毕竟它靠近海岸，所以不需要冷却。974体育场70%的体量，正好采用974个集装箱“拼装”而成，也是全世界第一座可完全拆卸的足球场。

  为确保集装箱搭建的主体强度，球场钢架结构还使用了“高钒密闭索”制造技术，由中国的徐水巨力集团负责施工。

  值得一提的是，海湾球场上还有独特的可伸缩屋顶设计，能显著改善冷却过程，使得空调系统所需的水和能源使用不会负担过重。当遇到恶劣天气时，可伸缩屋顶还可以关闭，保证了球赛的顺利进行。

  在世界杯赛场上，还将出现一项新技术——以色列体育科技初创公司Playermaker的智能绑带。每一只装有Playermaker绑带的球鞋都内置一个六轴运动传感器，每秒对左右脚的运动进行1000次采样。结合分析设备，教练和球员就能了解他们在场上的表现，包括球鞋与地面的撞击、脚部旋转、控球、踢球速度、带球时间、冲刺次数、覆盖范围、速度和动作频率等信息。

  虽然，目前该产品还没再次出现在该届世界杯的球场上，但是英超的曼城、富勒姆等全球160多个青训营和俱乐部都在使用这项技术。相信该技术走进世界杯，指日可待。