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Einsatz von RFID für die Zeitmessung bei Sportveranstaltungen

Einsatz von RFID für die Zeitmessung bei Sportveranstaltungen

Zweifellos haben sich die Olympischen Spiele seit ihrer Austragung in der Antike verändert. Im antiken Griechenland wurden sie vom achten Jahrhundert v. Chr. bis zum vierten Jahrhundert n. Chr. alle vier Jahre in Olympia ausgetragen und umfassten Sportveranstaltungen wie Wagenrennen, Geländelauf, Boxen und Ringen.


Als die modernen Olympischen Spiele 1896 in Athen wiederbelebt wurden, umfassten sie Ringen, Schwimmen, Fechten, Turnen, Leichtathletik, Radfahren, Gewichtheben und Schießen. Gegenwärtig umfassen die Olympischen Spiele etwa 302 Veranstaltungen in 28 Sportarten: neun große Sportarten und viele Sportarten aus aller Welt.


Aber nicht nur die Sportarten haben sich verändert. Moderne Technologie, wie die Radiofrequenz-Identifikation (RFID), ist heute ein wichtiger Bestandteil vieler Sportveranstaltungen.


Herkömmliche Stoppuhren reichen für die Zeitmessung bei Wettkämpfen nicht mehr aus. Bei Marathons, Triathlons, Radrennen und anderen Sportarten werden RFID-basierte Zeitmesser sowie andere Hightech-Geräte wie Infrarotstrahlen und elektronische Touchpads eingesetzt.


RFID wird zunehmend bei Wettkämpfen eingesetzt. Da sich die Olympischen Spiele zu einem internationalen Sportereignis entwickelt haben, ist ein immer höheres Maß an Sicherheit erforderlich. RFID wurde zum ersten Mal 2008 bei den Olympischen Spielen in Peking zur Kontrolle der Eintrittskarten eingesetzt. Die Eintrittskarten für die Olympischen Spiele waren mit RFID-Chips ausgestattet, um die Überprüfung der Tickets am Eingang zu beschleunigen und Betrug zu verhindern. Fast 3 Millionen Zuschauer, Journalisten und Athleten nutzten dieses RFID-basierte Ticketingsystem.


Die Verwendung von RFID-Zeitmessern bei Wettkämpfen gewährleistet eine höchst präzise Zeitmessung. RFID-Zeitmesser sind auf eine Millisekunde genau, auch wenn die Ergebnisse in der Regel auf die nächste Hundertstelsekunde genau veröffentlicht werden. Das ist 40-mal weniger als die Zeit, die ein Mensch zum Blinzeln braucht. So lässt sich auf den Bruchteil einer Sekunde genau feststellen, ob ein Athlet gewonnen oder verloren hat. Eine genaue Zeitmessung ist vor allem bei kurzen Läufen wie dem 100-Meter-Lauf wichtig, da solche Läufe nur etwas mehr als zehn Sekunden lang sind.

Ein Fußball mit einem Mikrochip

Die Idee, bei internationalen Wettbewerben einen Fußball mit Mikrochip zu verwenden, gibt es schon seit langem. Die Verwendung von Mikrochips in Bällen wurde nach der FIFA-Weltmeisterschaft 2002, die von einer Reihe von Schiedsrichterfehlern geprägt war, ernsthaft diskutiert. Insbesondere wurde die Meinung vertreten, dass der Chip verbessert werden sollte, damit er z. B. ein Verlassen des Spielfelds feststellen, den Zeitpunkt eines Tores genau bestimmen oder bei der Lösung strittiger Situationen helfen könnte. Hier schweifen wir ein wenig vom Thema ab und erinnern uns an einige Momente aus der Geschichte des Fußballs.

1966 England. Auf den Tribünen des berühmtesten Stadions Großbritanniens versammelten sich 93.000 Fußballfans, um ihre Mannschaften mit Lärm und Gesang anzufeuern. Die Leidenschaft auf den Tribünen und auf dem Fußballplatz hat ihren Höhepunkt erreicht, aber die Hauptzeit des WM-Endspiels zwischen England und Westdeutschland hat bis zu 90 Minuten nicht den Sieger bestimmt. In der 12. Minute der Verlängerung, als es 2:2 stand, kam der englische Spieler Jeff Hurst an der Strafraumlinie an den Ball und schlug einen Schlag aufs Tor. Die Tribüne erstarrte. Der Ball prallte unter die Latte und sprang entweder auf die Linie oder über die Torlinie. Der Verteidiger schoss den Ball schnell ins Feld zurück.

Der Hauptschiedsrichter des Spiels war sich nicht sicher, ob der Ball die Torlinie überschritten hatte. Der Linienrichter, Tofik Bahramov, hat das Tor festgehalten. Das Tor bescherte den Engländern den Ruhm des Weltmeisters von 1996, die deutsche Nationalmannschaft war geschockt, und die 400 Millionen Fußballfans, die das Endspiel der Weltmeisterschaft verfolgten, konnten selbst nicht feststellen, ob der Ball korrekt gezählt wurde oder nicht. Seit fast 35 Jahren wird darüber gestritten, ob der Ball die Torlinie vollständig überschritten hat. In den letzten Jahren haben neue bildgebende Verfahren jedoch zu der endgültigen Schlussfolgerung geführt, dass der Ball die Torlinie nicht vollständig überquert hat, aber es war zu spät.

Dies ist nicht das einzige Beispiel für einen umstrittenen Torschuss im Fußball. Vor einigen Jahren, während des FA-Cup-Spiels zwischen Watford und Chelsea, unterlief dem Schiedsrichter ein weiterer Fehler. Der Kopfball von Heydar Helguson schlug im Tor ein, das danach herunterflog, aber die Torlinie nicht überquerte. Der Ball wurde gezählt und das Spiel endete unentschieden. Eine TV-Wiederholung nach dem Spiel zeigte eindeutig, dass der Ball die Torlinie nicht überquert hatte, aber das Tor wurde anerkannt.

Fußball ist der einzige Profisport, bei dem es keine sofortige Wiederholung gibt. In Verbindung mit der Videobildverarbeitung könnte sie zur Wahrheitsfindung und zur Beendigung von Streitigkeiten eingesetzt werden. Die FIFA ist jedoch der Ansicht, dass der Einsatz von Videowiederholungen das Spiel verlangsamen und den Schwung, den die Fans beim Fußball suchen, zunichte machen könnte. John Baker, Oberschiedsrichter des englischen Fußballverbands, erklärte gegenüber dem National Public Radio: "Ein wesentlicher Bestandteil der Attraktivität des Fußballs ist, dass der Ball ständig im Spiel ist. Wenn der Schiedsrichter das Spiel ständig unterbricht, um umstrittene Momente des Spiels zu beobachten, sind die Spieler, Trainer und Fans sehr enttäuscht." Im Falle des Endspiels der FIFA-Weltmeisterschaft 1996 hätte eine große Anzahl von Kameras am Spielfeldrand installiert werden müssen, um das Spiel aufzuzeichnen. Dann hätte eine große Menge an Daten analysiert werden müssen, um die genaue Position des Balls zu bestimmen, ob er die Torlinie überquert hat oder nicht.

Diskussionen über fragwürdige Entscheidungen gehören seit den 1800er Jahren zum Weltfußball. Fragwürdige Schiedsrichterentscheidungen haben Wut, Feindseligkeit und nachfolgende Konflikte ausgelöst, die manchmal mit dem Tod von Spielern, Spielern und Fußballfans auf der ganzen Welt endeten. In den letzten zehn Jahren wurden mehr als 100 Fußballfans bei Auseinandersetzungen und Krawallen verletzt oder getötet. Es gab eine große Zahl von Morddrohungen gegen Schiedsrichter, auch bei Spielen der europäischen Champions League. Um die mögliche Unsicherheit bei der Entscheidungsfindung zu beseitigen, die zu verschiedenen Kontroversen führen könnte, wurde vorgeschlagen, einen Fußball mit einem Mikrochip zu verwenden.

Um die Dynamik des Spiels nicht zu verlieren und gleichzeitig die Technologie zur präzisen Torerfassung ähnlich wie beim WM-Finale 1966 zu nutzen, haben die Adidas-Salomon AG, die Cairos Technologies AG und das Fraunhofer Institut das RFID-Mikrochip-System entwickelt. Dieses System besteht aus einem Mikrochip, der in der Mitte des Fußballs platziert ist, und 10 Antennen, die um das Fußballfeld herum angebracht sind. Das von Cairos entwickelte Verfolgungssystem hat erhebliche Vorteile gegenüber der Videobildverarbeitung. Es ermöglicht die Verwendung einer kleinen Datenmenge, um die Entfernung zwischen Objekten genau zu bestimmen. Das bedeutet, dass die Daten in Echtzeit verarbeitet werden können, um festzustellen, ob ein Tor geschossen wurde oder nicht, sowie eine Reihe anderer Dinge. Die Antennen liefern die genaue Position des Balls. Die Fähigkeit, den Ball genau zu orten, würde es dem Linienrichter Tofig Bakhramov ermöglichen, sofort die richtige Entscheidung zu treffen. Aber auch heute noch gibt es Debatten über die Durchführbarkeit des Einsatzes von RFID im Fußball. Technische Merkmale eines mit einem Mikrochip ausgestatteten Fußballs.

Durch die Kombination modernster RFID-Technologie mit Triangulationstechniken (Triangulation ist die Verwendung dreidimensionaler Berechnungen zur Bestimmung exakter Positionen) hat Cairos eine Möglichkeit entwickelt, den Ball und die Spieler überall auf dem Fußballfeld in Echtzeit zu lokalisieren. Die neue Technologie verfolgt Objekte über RFID-Mikrochips, die in Fußbällen und Trikots von Spielern eingebettet sind. Der Chip sendet Signale an Antennen, die sich rund um das Fußballfeld befinden. Jedes Mal werden die Signale, die ein Objekt identifizieren, von jedem Chip an sechs Antennen gesendet, die sich am Spielfeldrand und an jeder Ecke des Spielfelds befinden. Auf diese Weise können die Spieler und der Ball jederzeit während des Spiels genau lokalisiert werden. Wenn ein Angreifer auf das Tor zuschlägt, beginnt die Uhr am Arm des Schiedsrichters zu vibrieren, sobald sich der Ball der Torlinie nähert. Wenn der Ball die Torlinie vollständig überquert hat, blinkt auf der Uhr das Bild "Goal".

Die neue Technologie verwendet aktive RFID-Etiketten, die im 2,4-GHz-ISM-Frequenzband arbeiten. Die hohe Frequenz ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung über eine große Reichweite. Da das ISM-Band frei ist, kann das System überall eingesetzt werden. Das Cairos-System hat eine Reichweite von 300 mal 300 Metern und kann etwa 100.000 Messungen pro Sekunde verarbeiten. Das System hat eine Genauigkeit von ein bis zwei Zentimetern, selbst wenn sich das Objekt mit 140 Stundenkilometern bewegt. Die Größe der Sender, einschließlich der Batterien, beträgt etwa 2 x 2 x 0,5 cm oder etwa die Größe eines Pennys, so dass das physische Einsetzen des Mikrochips in einen Fußball nicht schwierig ist.

Probleme bei der Verwendung eines Mikrochip-Fußballs

Die neue Technologie wurde zunächst im Stadion in Nürnberg, Deutschland, getestet, wo Spezialisten des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen erste Tests durchführten. Der erste Fußball mit Chip wurde Pelius genannt (Pelius war in der griechischen Mythologie der Sohn von Poseidon und Tyro) und war Anfang 2005 fertig. Er unterscheidet sich in keiner Weise von einem gewöhnlichen Fußballprojektil. Gewicht, Elastizität, Sprungkraft - all diese Parameter sind erhalten geblieben. Darüber hinaus wurde ein Mikrochip eingebaut, der die Fluggeschwindigkeit des Balls nach dem Aufprall statistisch erfasst.

Erste Tests von Pelia ergaben gute Ergebnisse, woraufhin die neue Technologie erstmals bei der Juniorenweltmeisterschaft im September 2005 in Peru eingesetzt wurde, wo vier der fünf Fußballstadien, in denen der Wettbewerb stattfand, mit der Technologie ausgestattet waren. Während des Turniers mussten die Schiedsrichter das Spiel mehrmals unterbrechen, um den Ball auszutauschen, weil sich der Mikrochip gelöst hatte. Es liegen nur wenige Informationen darüber vor, welche Probleme bei der Übertragung der Signale vom Ball zur Uhr am Arm des Schiedsrichters auftraten. Neben der Lockerung des Mikrochips gab es noch ein paar andere Beschwerden. Nach der Jugendweltmeisterschaft in Peru sagte Sir Bobby Charlton, ehemaliger englischer Fußballnationalspieler: "Ich wünschte, diese Technologie hätte sich durchgesetzt. So wissen wir wenigstens, ob der Ball im Tor ist oder nicht."

Die FIFA äußerte sich nur knapp zu den konkreten Erfolgen oder Misserfolgen der ersten Versuche. Die Offiziellen sprachen sich dafür aus, die Technologie zu verfeinern, bevor sie eingesetzt werden kann.

Nachdem die verbesserte Technologie bei der Klub-WM in Japan im Dezember 2005 getestet worden war, gab die FIFA eine Erklärung ab, in der sie darauf hinwies, dass das Ziel der Organisation darin bestehe, eine 100-prozentige Zuverlässigkeit der Technologie zu erreichen, so dass der Mikrochip-Fußball bei der kommenden Fußballmeisterschaft im Juni 2006 nicht zum Einsatz kommen werde. Sobald die Technologie den FIFA-Standards entspricht, wird die Organisation die notwendigen Ressourcen für den Einsatz der neuen Technologie bereitstellen.

Die Technologie scheint einfach zu sein - ein winziger Chip und eine Reihe von Sensoren an der Spielfeldlinie. Die Herausforderung besteht darin, eine zuverlässige Technologie zu entwickeln, die der ständigen Beanspruchung standhält. Nach der Entscheidung der FIFA, die Verwendung eines Fußballs mit Mikrochip bei der Weltmeisterschaft in Deutschland nicht zuzulassen, gab Adidas eine offizielle Erklärung ab, in der es u. a. heißt, dass sich das Unternehmen auf die weitere Verbesserung des Systems konzentrieren werde, bevor es bei Wettbewerben auf höchstem Niveau eingesetzt werden könne.

Am 13. Dezember 2007 präsentierte FIFA International im internationalen Stadion in Yokohama eine weitere Version des elektronischen Balls - Teamgeist II. Es wurde beschlossen, sich auf eine einzige Funktion zu beschränken - zu signalisieren, ob der Ball die Torlinie überquert hat oder nicht.

Der Ball hatte früher mehr Funktionen, aber dann wurde beschlossen, eine einfachere Technologie zu verwenden, die wie folgt funktioniert. Unter dem Tor werden 2 mm dicke Kabel in einer Tiefe von etwa 15-20 cm verlegt. Die Drähte bilden ein Magnetfeld, auf das der im Ball eingebaute Chip reagiert. Es dauert nicht länger als einen Tag, um diese Technologie zu implementieren. Wenn der Ball die Torlinie überquert, sendet er ein Signal an die Uhren der Spielleitung. Das Signal ist verschlüsselt, so dass es nicht verfälscht werden kann.

Das International Football Association Board, das befugt ist, Änderungen an den Fußballregeln vorzunehmen, hat jedoch noch keine endgültige Entscheidung über die Verwendung eines Fußballs mit Mikrochip getroffen.

Die neueste Entwicklung eines Mikrochip-Fußballs ist der CTRUS der japanischen Firma AGENT. CTRUS ist ein wahres Fußballwunder. Er muss nicht aufgepumpt oder aufgeblasen werden, sein Gewicht und Volumen bleiben stabil. Mit Hilfe von Mikrochips ist es möglich, die Position eines Fußballgeschosses zu bestimmen. Überschreitet es die Tor- oder z.B. die Feldlinie, signalisiert der Ball durch Aufleuchten einer bestimmten Farbe. Außerdem ist er mit einer Videokamera ausgestattet, die die Bewegung auf dem Fußballfeld aufzeichnet, sowie mit Beschleunigungsmessern, die die Geschwindigkeit des Balls und die Kraft des Schusses erfassen.

Die Gegner der Verwendung eines Fußballs mit Mikrochip argumentieren jedoch, dass die Einführung dieser Technologie dem Fußball erheblich schaden könnte. Diese Ansicht wird von Trainer Swanson unterstützt, der sagte: "Die Geschichte hat im Laufe der Jahre gezeigt, dass wir selbst mit der neuesten Technologie nicht immer alles richtig machen. Komplizierende Faktoren sind Teil des Spiels, ob es sich nun um schlechtes Wetter, einen schlechten Rasen oder eine nicht registrierte Regelwidrigkeit handelt. Ohne diese komplizierenden Faktoren werden wir unweigerlich einige der großen Vorteile verlieren, die dieser Sport zu bieten hat...".

Wie dem auch sei, die Idee, einen Mikrochip in einen Fußball einzubauen, um seinen Standort zu verfolgen, ist innovativ und einzigartig. Es liegt in der Natur des Menschen, dass er immer nach Perfektion strebt, vor allem in einem hart umkämpften Sport wie dem Fußball. Obwohl das Tor von Jeff Hurst bei der Weltmeisterschaft 1966 und der Sieg Englands für immer in den Geschichtsbüchern stehen werden, gibt der Einsatz eines Mikrochip-Fußballs Hoffnung, dass umstrittene Tore für immer der Vergangenheit angehören werden.


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