穿越目标线：新技术轨道足球在三维空间

裁判可能很快有一种新的方法来确定足球队是否已经进入触地得分或首先下调。北卡罗来纳州立大学和卡内基梅隆大学的研究人员与迪士尼研究合作，开发了一个可以使用低频磁场追踪三维空间中足球的系统。

当球被阻挡从视野被阻挡时，该技术可能特别有用，例如当球载体经常埋在一堆球员的底部时，诸如球门线冲突。该技术也可用于跟踪球的前进进度，或者为了帮助观众在游戏期间跟随球，如低可见性 - 如在大雪期间玩的游戏。动作技术的视频可以在这里看到。

以前尝试设计追踪足球位置的技术使用了高频无线电波。但这些高频波被球员吸收，可以被足球场的复杂物理环境挫败。由于该技术在堆积中最有用，当球被球员遮挡时，这些高频方法是不实际的 - 吸收的无线电波会导致球位于球的位置不正确或不完整的数据。

“But low frequency magnetic fields don’t interact very strongly with the human body, so they are not affected by the players on the field or the stadium environment,” says Dr. David Ricketts, an associate professor of electrical and computer engineering at NC State and senior author of a paper describing the research. “This is part of what makes our new approach effective.

研究人员设计并建造了一个综合到足球的低频发射器，并且在接受的专业足球重量的标准偏差范围内。换句话说，拥有内置发射机的足球可以在国家足球联赛游戏中使用。天线，放置在足球场周围，从发射器接收信号并跟踪其位置。

但研究人员也必须解决另一个复杂因素。

当低频磁场与地球接触时 - 例如播放表面 - 地面基本上吸收磁场并重新发射它。该次级领域与原始字段交互并使天线混淆，可以抛出跟踪系统的准确性。

“我们意识到我们可以使用20世纪60年代开发的技术称为复杂的图像理论，”纸博士博士和前博士学位。Carnegie Mellon的学生现在在NASA的喷气式推进实验室。“复杂的图像理论允许我们解释地球生成的次要领域并在我们的模型中弥补它们。”

“我们还是微调系统，但我们的目标是让精度降至足球的一半，这是建立足球的估计误差幅度单独使用视力，”Ricketts说。

本文，“使用磁性Quadistatic领域和复杂图像理论的三维位置和方向测量，“本月在线发布IEEE天线和传播杂志。共同作者包括NC州电气电脑工程系丹斯坎博士;迪斯尼研究的迪士尼研究中，Joshua Griffin博士。部分研究源于研究人员在Carnegie Mellon完成的以前的工作，从迪士尼研究中提供资金。

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编辑注：研究摘要跟随。

“三维位置和取向测量”使用磁性Quistatic领域和复杂的图像理论“

作者：Darmindra D. Arumugam，Carnegie Mellon University和NASA Jet推进实验室;Joshua D. Griffin，迪士尼研究;Daniel D. Stancil和David S. Ricketts，北卡罗来纳州立大学

发表：2014年6月在线，IEEE天线和传播杂志

抽象的：在发射电 - 电 - 圆形电流承载环和七个接收环之间的耦合，所有放置在位于地球上方和磁性Quadisatic区域内的网格之外，针对发射循环的三维（3D）位置和方向测量an area of up to 27.43 m x 27.43 m. Inverting the theoretical expression for the voltage measured at the terminals of the receiving loops to determine 3D position and orientation resulted in a mean and median geometric position error of 0.77 m and 0.71 m, respectively, an inclination orientation mean and median error of 9.67° and 8.24°, respectively, and an azimuthal orientation mean and median error of 2.84° and 2.25°, respectively.