Автор: Шульдешова И.В.
Источник: Сборник трудов XVIII Международной молодежной научной конференции СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ – 2017, г. Ухта, УГТУ, 2017 г.
Футбольные болельщики иногда обвиняют судью в неправильном решении. Незамеченный офсайд, несправедливое удаление игрока с поля, жесткая игра, после которой не следует наказания, - все это есть практически в каждом втором матче. Но особенно сильно возмущаются фанаты из-за того, что арбитр не засчитывает гол. Согласитесь, очень обидно видеть проигрыш команды всего лишь из-за невнимательности одного человека.
Иногда очень трудно определить, пересек ли мяч линию ворот или нет. Особенно проблематично принять решение судье, если он находился далеко от штрафной или в решительный момент смотрел в другую сторону (это может произойти из-за того, что, например, один из игроков упал или затеял ссору). Какой бы ни был результат, арбитра все равно обвинят. Либо болельщики атакующей команды, либо фанаты защищавшихся.
В качестве объекта внедрения и исследования технологии автоматического определения голов, был выбран стадион Донбасс Арена находящийся в парке имени Ленинского комсомола.
Известная как «goal-line technology», система позволяет определять успешную атаку на ворота соперника в футболе при помощи технических средств. При этом она подробно и точно оповещает футбольного судью о полном пересечении линии ворот мячом. Данная технология была официально одобрена Международным советом футбольных ассоциаций, отвечающим за определение единых правил игры в футбол в мире, 5 июля 2012 года.
Первым международным турниром, на котором были опробованы системы автоматического определения голов, стал клубный Чемпионат Мира, который прошел в декабре 2012 года в Японии. Затем нововведение было использовано на Кубке Конфедераций 2013 года и на Чемпионате Мира 2014 года в Бразилии. В дальнейшем планируется внедрение таких систем на уровне национальных чемпионатов. Стоит отметить, что данные системы служат не только для определения взятия ворот в футболе, но и помогают судьям принимать решения в других видах спорта, таких, как крикет, теннис, гольф, легкая атлетика и другие.
Впервые разговоры о том, что ФИФА следует идти в ногу со временем, начались во время чемпионата мира 2010 года в ЮАР. В матче 1/8 финала между командами Англии и Германии мяч после дальнего удара полузащитника англичан Фрэнка Лэмпарда рикошетом от перекладины пересек линию ворот и выскочил обратно в поле. Однако арбитр гол не засчитал, а матч завершился победой немецких футболистов (4:1). Ошибку арбитра видел весь мир, признал ее и глава ФИФА Зепп Блаттер. Однако тогда Блаттер заявлял, что внедрение технических нововведений приведет к длительным остановкам и в итоге отрицательно скажется на зрелищности матчей.
Против высказывался и глава УЕФА Мишель Платини, по словам которого судейские ошибки являются неотъемлемой частью футбола и без них не обойтись. Однако в матче Англия — Украина, проходившего в рамках финальной стадии Чемпионата Европы по футболу 2012 года, судья за воротами не засчитал гол после удара украинского форварда Марко Девича, что явилось «последней каплей» в спорах о введении «электронных» судей.
Для выполнения поставленных целей и задач необходимо:
• подвижный объект, в частности спортивным объектом, например, футбол или хоккей, шайба, имея радиоволновой излучатель средств.
• множество пар антенн, расположенных по периферии плоской целевой плоскости, двух антенн каждой из пар расположены со взаимным смещением в направлении, перпендикулярном к плоской мишени.
• радиоволновой излучатель приспособление, расположенное в подвижный объект и/или каждой антенны, и средство для приема радиоволны от радио волны излучателя средства и обеспечит выход соответственно организованы в каждой антенны и/или в подвижный объект, система дополнительно содержит средство обработки для приема и обработки выходного вместе с заранее определенным набором условий и обеспечивая результат, если условия будут выполнены, с тем чтобы определить, является ли подвижный объект переходит в плоские мишени.
Goal Line Technology — это общее название технологий, которые определяют, пересек ли мяч линию ворот. Официально сертифицировали несколько систем, базирующихся на двух основных принципах работы: камерах, способных вести съемку с высокой частотой кадров, и систем, использующих датчики магнитного поля.
• GoalRef
Система GoalRef разработана Немецким институтом Fraunhofer совместно с датским производителем спортивного оборудования Select Sport. Она работает по принципу обнаружения прохождения мяча при помощи электромагнитной индукции. Нараяду с Hawk-Eye и Cairos, это одна из трех систем, одобренных Международным советом футбольных ассоциаций (IFAB) к использованию в профессиональных играх.
GoalRef изначально был разработан в Дании по заказу компании Select Sport, которая выдвинула эту систему на рассмотрение Международной Федерации Гандбола. В 2011, наряду с компанией-разработчиком, Fraunhofer стал ключевым партнером в разработке GoalRef и вывел систему на первый этап тестирования, проводимого Швейцарской Государственной Лабораторией материаловедения и технологий для IFAB. GoalRef и Hawk-Eye стали единственными системами, допущенными до второго этапа испытаний. На этом этапе GoalRef тестировался на играх Датской суперлиги. По результатам второго этапа испытаний, 5 июля 2015 года обе системы, как GoalRef, так и Hawk-Eye, были признаны пригодными для использования в профессиональных играх, что привело к внесению изменений в Правила игры. GoalRef впервые был использован 6 декабря 2012 года и впервые на Международном клубном чемпионате мира по футболу (Япония, 2012).
Система GoalRef использует принцип электромагнитной индукции. Низкочастотное магнитное поле, создаваемое вокруг ворот, анализируется при помощи катушек, установленных на штангах и верхней перекладине. В мяч, между слоем кожи и резиновой камерой, встроен замкнутый контур. Компьютер следит за состоянием магнитного поля в воротах и регистрирует изменения, которые происходят в нем при прохождении мяча через рамку из катушек за линию ворот. При обнаружении прохождения мяча, система в реальном времени отправляет зашифрованный радиосигнал на наручные часы орбитра, которые начинают вибрировать и выводят на дисплей информацию о том, что гол произведен.
• Hawk-Eye
Система Hawk-Eye (что можно перевести как «ястребиный глаз») уже применяется в соревнованиях по теннису и крикету, представляет собой шесть установленных в разных точках камер, изображения с которых соединяются в одну картинку, определяющую точное место попадания мяча, после чего судья получает сигнал о взятии ворот. Все системы Hawk-Eye основаны на принципе оптической триангуляции. Они используют привязанные ко времени изображения, получаемые с нескольких высокоскоростных видеокамер, расположенных в различных точках и под различными углами вокруг пространства в котором проходит игра. В теннисе используется 10 камер. Система с большой скоростью обрабатывает изображения, поступающие с высокоскоростных камер и сопоставляет полученные данные о положении мяча с параметрами пространства и правилами игры, которые задаются заранее. В каждом кадре, полученном с каждой камеры, система идентифицирует группу пикселей, которые соответствуют изображению мяча. Затем она вычисляет положение мяча в трехмерном пространстве, основываясь его положении на изображениях, полученных как минимум с двух различных камер в один и тот же момент времени. Последовательность этих изображений дает информацию о пути, по которому следует мяч. Система так же способна вычислить последующую траекторию, по которой будет двигаться мяч, в том числе взаимодействуя с пространством игрового поля. Система анализирует эти взаимодействия, предоставляя данные о нарушениях правил игры, если таковые имеются. Система создает трехмерное графическое изображение траектории мяча и игрового пространства. Эта информация может быть представлена судейству, телезрителям или тренерскому составу практически в реальном времени. В наиболее полной своей комплектации система обладает возможностями сбора и архивирования данных, что позволяет выявлять и анализировать статистику и тенденции по конкретному игроку, игре, делать сравнения и прочее.
Недостатком Hawk-Eye является высокая стоимость, а также технические ограничения — для срабатывания компьютерной системы нужно, чтобы как минимум 25% мяча находилось в поле зрения камер. Преимущество — в зрелищности, потому что отрендеренные в 3D-программе повторы опасных моментов наверняка вызовут немало острых ощущений у болельщиков. Hawk-Eye хорошо себя зарекомендовала, и УЕФА собирается установить систему на стадионах во время матчей Лиги Европы с сезона 2017/18.
• GoalControl-4D
Система GoalControl-4D разработана немецкой фирмой GoalControl. Является первой системой автоматического определения голов, примененной на чемпионатах мира по футболу. Система основана на применении высокоскоростных камер, без использования чипов в мячах и тому подобных устройств. Суть работы системы следующая — камеры будут расположены по периметру поля — по семь на одни ворота. Позиция мяча беспрерывно записывается в трёх осях координат. Видеокамеры соединены с компьютерной обрабатывающей системой, которая фильтрует игроков, судей и любые другие объекты, которые могут стать преградой для определения гола. Остаётся только мяч — его позиция должна быть известна с точностью до миллиметра. Сигнализировать о том, что гол состоялся, будут специальные наручные часы главного судьи спустя доли секунды после пересечения мячом линии ворот.
• Cairos GLT system.
Эту систему компания Cairos Technologies создала совместно с adidas. Данная технология не использует камеры. Пересечение мячом линии ворот определяется при помощи магнитного поля. В мяч встроен специальный датчик, который легко отследить, когда он попадает в магнитное поле, создаваемое благодаря тонким проволокам в пределах штрафной площади. Далее всё делает специальная компьютерная программа, которая с точностью может определить, был гол или нет.
Для использования технологии системы автоматического определения голов была выбрана технология GoalRef, т.к. системы Hawk-Eye и GoalControl 4D в разы дороже, чем GoalRef.
В статье проведен анализ объекта проектирования, для которого проектируется сеть. Поставлены цели и задачи работы, а также выбрана выбрана технология для дальнейшей работы.