最近在新西蘭舉行的三場鐵人三項賽上，一種跟車檢測系統(tǒng)投入了測試。為什么是新西蘭呢？
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是因為提供這種裝備的公司（RaceRanger）位于新西蘭，由兩名新西蘭的鐵人三項運動員在世界鐵聯(lián)的支持下和坎特伯雷大學合作開發(fā)的。今天來介紹一下這種新系統(tǒng)。
背景介紹
第一段是背景介紹，如果您比較熟悉，請?zhí)^：
鐵人三項從自行車階段是否允許跟車上看，分兩種類型的比賽：允許跟車和不允許跟車的比賽。跟隨可以借助前車的尾流，減少風阻，節(jié)省體力，提高速度，還會帶來不一樣的比賽策略。對于業(yè)余鐵人三項選手來說，通常他們的自行車技術(shù)距離集團性跟車的要求有所差距，安全性的考慮就有了禁止跟車的比賽。禁止跟車的比賽占全部鐵人三項比賽的大約85%
看奧運會或者其他專業(yè)運動員參加的比賽，我們會看到短道風格的比賽，運動員距離很近，這是典型允許跟車的比賽。而Ironman賽事是典型的禁止跟車的鐵人三項，除非超車，運動員不能進入跟隨區(qū)域（通常約 12 米長）， 超越必須在指定的時間段內(nèi)（例如 25 秒）內(nèi)完成，否則他就犯規(guī)了，并且可能會受到時間處罰。
對于禁止跟車的比賽，現(xiàn)實情況是有的運動員會主動犯規(guī)利用跟隨獲利。不想犯規(guī)的運動員依靠肉眼來判斷距離，而裁判們盡可能坐摩托車漫游，通常也靠肉眼判斷。這樣就導致禁止跟騎成為一個容易引起抱怨的熱點。
長距離比賽大多數(shù)賽事只有數(shù)量有限的裁判在摩托車上，路線長度單圈可以 113公里。這種賽道幾乎不可能抓住所有跟車犯規(guī)行為（甚至不可能抓住其中的一小部分）。因此，有目的的跟車（又名作弊）在鐵人三項中屢見不鮮。
設(shè)備和安裝
RaceRanger開發(fā)這套新系統(tǒng)用了幾年時間，有很多探索和試錯在里面。他們在自行車上安裝帶無線功能的設(shè)備。這種設(shè)備自動測量自行車之間的距離，還能建立從自行車到裁判員之間的連接。它不僅可以監(jiān)督比賽，還可以為運動員提供反饋，通知他們是否在跟車區(qū)，以及通知警告或者處罰。
RaceRanger系統(tǒng)由兩個電子設(shè)備組成，比賽報道的時候放在比賽包中和計時芯片一起發(fā)放。運動員布置換項區(qū)的最后時刻需要確保兩個電子設(shè)備已經(jīng)安裝。這兩個裝置由組委會事先充電，采用無線充電的方式，降低了操作的難度，工作時間可達（17小時），足以滿足最慢的運動員完成自行車階段的比賽。在T1換項進入自行車賽道之前，設(shè)備工作在待機狀態(tài)。裁判員采用電子和人工結(jié)合的方式檢查安裝是否正確，是否存在交換設(shè)備的作弊情況。
兩個設(shè)備中一個位于自行車后部鞍座下方，如上圖，第二個設(shè)備安裝到前叉，安裝方式為捆扎帶。單個重量為85克左右。對風阻有少量影響，但這個影響是一視同仁的存在。
設(shè)計與原理
為什么是兩個設(shè)備？
在介紹工作原理之前，先解釋一下為什么是兩個設(shè)備，而不是一個設(shè)備。
車車距離的測量不是用雷達，而是通過前后兩輛自行車的設(shè)備建立通信連接來測量距離。如果做成一個電子設(shè)備，無論放哪兒，或者前面或者后面測距的通信信號都會收到車架或者運動員肢體的阻擋。因此把它拆成兩個設(shè)備：車尾設(shè)備負責測量和后車的距離，同時為后方運動員提供信號，前叉裝置與裁判建立連接，同時為運動員發(fā)送處罰信號。
安裝位置的考慮：
車尾座管上安裝，信號燈照射方向與地面平行，這樣后車運動員只需要正常行駛就能看到前車的信號燈，提高了安全性。
鐵人三項自行車的車把區(qū)域是個非常個性化的地方，幾乎車車不同，安裝在車把就會打破這種個性化的狀態(tài)。因此選擇在前叉上捆綁，同時信號燈方向向上，方便運動員注意到處罰信息。另外安裝在前叉上，如果運動員想通過覆蓋設(shè)備來屏蔽測距信號，那將變得非常困難。
使用方法（Ironman設(shè)置為例）：
前車的尾部裝置向后發(fā)送信號，探測后車，當前后車距離達到60米的時候，兩車設(shè)備建立連接。
當距離接近到30米的時候，開始每秒10次測量距離，精度大約10cm。當達到15米的時候，前車開始亮起燈光提示后車需要注意距離了。
當距離達到12米，進入禁止跟車區(qū)域后，前車紅燈閃爍，提示后車必須在25秒之內(nèi)完成超越，超過25秒超車或者沒有超車退出12米的距離都被前車記錄為犯規(guī)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給裁判。
當后車完成超車之后，被超越的自行車亮起藍色的燈光，提示超車完成。然后兩車角色互換。超車自行車紅燈快閃，被超越的自行車必須離開禁止跟車區(qū)域（12米）之后才可以進行反超車。
跟車檢測設(shè)備將檢測到的犯規(guī)情況以及GPS位置信息通過遠程通信手段發(fā)送給賽道上的裁判。
自行車和裁判之間的通信距離3-10公里，具體距離跟賽道環(huán)境有關(guān)，市區(qū)近一些，郊區(qū)、平坦開闊的地方好一些。裁判實際能檢測的區(qū)域為前后2*（3-10）公里。
對犯規(guī)運動員的處罰并非“”睚眥必報”（每個犯規(guī)必須處罰）的形式，相反，裁判通過他的終端，可以篩選出最近一段時間犯規(guī)次數(shù)和犯規(guī)時間最長的運動員。裁判有多種選擇，可以讓摩托車手找到該運動員，進行實際檢查、下發(fā)口頭警告、出示藍牌甚至紅牌。
他也可以直接在裁判終端上進行操作，遠程下發(fā)處罰決定. 這種情況運動員前叉上的設(shè)備會閃燈，同時有聲音提示。
運動員的犯規(guī)信息存放在RaceRanger的私有云上，確保裁判員能共享信息，不會出現(xiàn)重復(fù)處罰的情況。
當被處罰的運動員接近處罰帳篷時候，會被路邊檢測設(shè)備識別，顯示屏會出現(xiàn)他的號碼和姓名，提示進帳篷接受罰時。
進入帳篷的瞬間，啟動計時，同時計時狀態(tài)也顯示在電子屏幕上。裁判將不再需要爭先恐后地將運動員的比賽號碼與桌子上的相應(yīng)紙片相匹配，然后為每個運動員單獨啟動秒表?，F(xiàn)在，這一切都將由RaceRanger系統(tǒng)處理。一旦處罰完成，記錄就會從系統(tǒng)中清除，只要他們沒有被取消資格，運動員就可以自由地繼續(xù)他們的比賽。
其實這個功能并不能算是RaceRanger系統(tǒng)引入獨特的技術(shù)，使用計時芯片很容易做出一樣的設(shè)計。
當然，在每場比賽中都有一些無法避免跟車的賽段，例如自行車階段的前幾公里，人員密度太高，比如賽道上更陡峭的山坡路段，比如路段狹窄的區(qū)域或許多轉(zhuǎn)彎路段，比如在通過城鎮(zhèn)時。比賽的這些區(qū)域?qū)⒈活A(yù)先定義為“可以跟隨”。這些區(qū)域出現(xiàn)跟車犯規(guī)不會向裁判發(fā)送信息。相反前車的跟車檢測設(shè)備會給后車運動員提供正常的光信號，讓運動員知道他們騎得是干凈的。另外賽后組委會可以進行數(shù)據(jù)分析，看看哪些賽段跟車狀況比較多，那里很可能是被動跟車，未來的比賽可以考慮在那里設(shè)置允許跟車。
在RaceRanger的宣傳視頻中，在設(shè)置允許跟車的片段使用的例子我看著是蘇黎世大鐵，記憶猶新的線路。
黃色的區(qū)域是標出的允許跟車的賽段，左上出發(fā)的區(qū)域設(shè)置成黃色可以理解，其他黃色區(qū)域感覺值得商榷。左側(cè)8%的“絕望坡”至少應(yīng)該設(shè)置成允許跟車吧。
技術(shù)分析
從公開的資料上看，RaceRanger的系統(tǒng)使用的核心技術(shù)包括藍牙、UWB、GPS、LoRa、NFC、加速度計、無線充電。大部分與射頻相關(guān)，他們解釋為什么把設(shè)備設(shè)計成圓形，是因為要讓眾多的天線找到合適的地方而不互相干擾，圓形是最佳選擇。
小編以猜測的方式說明一下各種技術(shù)的應(yīng)用。
UWB：適合定位的一種通信技術(shù)，精度可以達到10cm，符合RaceRanger的技術(shù)特征。
LoRa：物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，一個網(wǎng)關(guān)可以連接成千上萬個節(jié)點，城鎮(zhèn)可達2-5Km ，郊區(qū)可達15 Km，符合RaceRanger的技術(shù)特征。雖然帶寬比較低，但是對于跟車檢測系統(tǒng)來說足夠了
藍牙：前叉和座管的兩個設(shè)備協(xié)同工作，LoRa天線一般只在一個設(shè)備上做，那么兩個設(shè)備之間通信，藍牙是最佳的選擇
NFC：這是非接觸卡技術(shù)，適合賽前分配和設(shè)置跟車檢測裝置，寫入BIB碼，還可以在換項區(qū)進行半自動檢測，防止出現(xiàn)交換設(shè)備的作弊
加速度計：通過加速度計可以預(yù)測后車進入跟車區(qū)域的時間，使信號燈反應(yīng)更加敏捷。如果使用定位導航普遍使用的Kalman算法就更牛了。
無線充電：這個真是可以極大降低前期準備工作的工作量的技術(shù)，如果可以一股腦的放到微波爐一樣的設(shè)備中集中充電，就更牛了。
罰時帳篷：快速準確的檢測進入帳篷，用什么手段還猜不出來。
局限與拓展
開發(fā)這套系統(tǒng)最初的想法是針對長距離比賽的，長距離比賽賽道上運動員密度低，RaceRanger的性能更好。此外，由于長距離賽事的報名費通常較高，因此與較短的賽事相比，RaceRanger服務(wù)費更容易得到保障。
以后可能會在奧運距離進行嘗試。不過他們承認，在非常擁擠的賽段他們也力不從心。技術(shù)上的難度在于每輛車都要跟附近的所有的車建立連接，對軟硬件處理能力的壓力比較大。另外一個現(xiàn)實的問題，紅燈閃爍的時候是給誰看的呢？從這個角度看這套系統(tǒng)更加適合Ironman。對于常規(guī)標鐵， 40公里的自行車賽段要繞2圈甚至4圈，賽道上車的密度非常大，這個系統(tǒng)在這種場景下的效果有待觀察。
引入GPS之后，將GPS位置信息通過LoRa發(fā)給裁判，再通過裁判的通信系統(tǒng)向外發(fā)送位置信息，就可以帶來更有趣的應(yīng)用。比如運動員的實時位置可以在APP上查看。比如更加精細的計時分析（如某個爬坡路段的排名）。比如電視直播解說可以有更多的素材。
總結(jié)
這是一個市場不大的領(lǐng)域，RaceRanger能夠用5年以上的時間，做了各種嘗試，開發(fā)出這套系統(tǒng)，非常值得敬佩。希望RaceRanger的系統(tǒng)能夠盡快普及，解決蛋疼的問題，給大家良好的體驗，祝RaceRanger明天更美好。
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