IMU传感器获得足球飞行的准确参数后,还需要将数据传输到场外主机,由裁判进行判断。传输数据的方式有很多种,比如蓝牙、Wi-Fi等常见的通信方式。但首先要解决IMU与通信芯片的互联。IC和SPI是目前常用的选择。
一般IC指的是IC总线。IC总线是Philips公司开发的一种简单的双向双线同步串行总线。它只需要两根导线就可以在连接到总线的设备之间传输信息。这种模式总线上的主从、发送和接收的关系不是恒定的,传输取决于此时数据传输的方向。如果只需要足球里的传感器单方面发射信号,也就是主机会接收从设备发来的数据,这个过程就是主机先给从设备寻址,然后主机接收从设备发来的数据,最后主机终止接收过程。
另外,IC是多主总线。如果两个或更多主机同时初始化数据传输,可以通过冲突检测和仲裁来防止数据损坏。任何器件都可以用作主机或从机,但同一时间只能有一个主机工作。
SPI是串行外设接口的缩写,是一种高速、全双工、同步的通信总线。与IC的多主机多从机模式相比,SPI只允许一个主机。SPI的硬件性能更强,芯片的管脚上只占用了四根线,节省了芯片的管脚,所以功能节省了PCB空间。板内短距离通信采用IC和SPI两种方式,需要一个无线通信模块无线传输到异地主机。
选择无线通信的方式也有很多种。从球场的现实来看,如果采用常规的蓝牙通信,人多设备多的环境会很不稳定。如果信号传输造成延迟或丢包,可能会严重影响裁判对比赛结果的判断。虽然常规的Wi-Fi传输速度更快,传输范围更广,但仍然会受到异地信号的干扰,而且Wi-Fi模块通常耗电量较大,不适合在狭小的空间内携带。因此,不同于常规蓝牙和Wi-Fi的无线透明传输技术是更好的选择。
透明传输也叫串口透明传输,就是透明传输的意思。通过将串行端口与目标设备连接,可以将接收到的数据透明地传输到目标设备。透明传输是一种工作模式,可以基于蓝牙或Wi-Fi技术进行传输,传输底层信号时不需要关注各种协议的实现,简单、稳定、可靠。把它想象成一条相连的线。当有数据传输时,数据会从连接的一端发送到另一端,不会对信号进行其他处理,这也降低了发送端的信息能耗。因此,使用Wi-Fi透明传输模式进行通信,既可以利用Wi-Fi远距离传输的优势,又可以避免能耗高、不稳定的缺点。
裁判在判断球员是否越位或者进球有效时,需要知道足球被踢出前一瞬间的位置以及最终落地的位置。IMU传感器结合了加速度计和陀螺仪,可以精确测量每个参数。这些数据还会通过IC或SPI总线传输到集成无线传输模块,再通过Wi-Fi透明传输传输到异地主机。进球时,场外多角度高速摄像和足球内部传感器相结合的VAR技术,可以帮助裁判做出准确的判断,实现各种“毫米越位”的判罚。