فناوریهای شناسایی و ردیابی

بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسور

فناوریهای شناسایی و ردیابی

توپ‌های هوشمند؛ من گل شدم آقای داور!

(Radio-frequency identification) یا شناسایی از طریق امواج رادیویی استفاده می‌کند. این تراشه در هر ثانیه 2 هزار بار سیگنال هایش را از درون توپ به 12 آنتن قرار گرفته در اطراف زمین می‌فرستد. رایانه مرکزی با استفاده از سیگنال‌های دریافت شده توسط آنتن‌ها به صورت لحظه‌ای می‌تواند موقعیت توپ را در زمین مشخص کند. علاوه بر این 4 حسگر قرار گرفته روی دروازه می‌توانند در زمان نزدیک شدن توپ به خط دروازه در هر لحظه موقعیت آن را در هر نقطه فضا مشخص کنند.

من گل شدم آقای داور!
محمد کرباسی- همشهری آنلاین
سال 1966، جام جهانی انگلستان. همه نفس‌ها در سینه حبس شده است. فینال بازی‌ها بین آلمان غربی و انگلستان در حال برگزاری است و با تمام شدن 90 دقیقه قانونی بازی تیم‌ها به نتیجه 2-2 رسیده‌اند. 93 هزار تماشاگر داخل استادیوم ویمبلی لندن و میلیونها تماشاگر تلویزیونی جرات تکان خوردن ندارند. در دقیقه دوازدهم وقتهای اضافه، توپ خطرناکی به تیرک افقی دروازه آلمان‌ها می‌خورد و پایین می‌آید. مدافعان تیم ملی آلمان سریع توپ را دور می‌کنند.

اما توپ کجا فرود آمده بود؟ داور بازی هم مطمئن نیست. «تافیک باخراموف» کمک داور آن مسابقه اعلام کرده توپ از خط دروازه رد شده و انگلیسی‌ها شاد می‌شوند و فریاد می‌کشند: گل! آن بازی در نهایت با نتیجه 4 بر 2 به سود تیم ملی انگلیس تمام می‌شود تا آنها قهرمان جهان شوند. 41 سال از آن زمان می‌گذرد. آلمانها از آن موقع تا کنون بر سر آن گل بحث و ادعا دارند. فیفا در مقابل اعتراض آنها نظر داورش را تأیید و از او دفاع کرد. اما واقعیت چه بود؟ توپ از خط دروازه گذشت یا روی خط پایین آمد؟

این مشکل منحصر به این دیدار نمی‌شود. این قضیه هزاران بار در مسابقه‌های فوتبال اتفاق افتاده است و حتی دیگر این روزها با سامانه‌های پیشرفته تصویربرداری هم نمی‌شود در مورد بعضی از صحنه‌ها ‌ باز ‌ به‌طور قاطع نظر داد. اگر تصاویر ویدیویی به درد هم بخورند در لحظه کارآیی ندارند و هیجان را از بین می‌برند.سپ بلاتر در این باره می‌گوید: «ویدئو، خارق العاده بودن فوتبال را از بین می‌برد. ما می‌خواهیم این ویژگی‌ها حفظ شوند.»

مسئولان فیفا به خاطر این مشکلات چند سالی است که طرح «گل لاین» را به‌عنوان تنها راه حل این موضوع در دست اجرا دارند. طرحی که‌ توپ‌های هوشمند (Smart-Ball) هم نامیده می‌شود و قرار است برای تست‌های نهایی تا چند هفته آینده در جام باشگاه‌های جهان در ژاپن مورد آزمایش قرار گیرد.

توپ در نقش کمک داور
میشل پلاتینی، رئیس یوفا، هنوز هم بر عقیده‌‌ سنتی خودش پافشاری می‌کند. او عقیده دارد به جای 3 داور باید به خاطر کاهش این مشکلات از 5 داور در مسابقه‌ها استفاده کرد. اما فیفا متوجه شده است در بعضی از وضعیت‌ها چشم هیچ انسانی نمی‌تواند موقعیت توپ را تشخیص دهد و اگر هزار داور هم داخل و کنار زمین باشند فایده‌ای نخواهد داشت. به خاطر همین فیفا طرح توپ‌های هوشمند را به شرکت آدیداس -که سال‌هاست توپ‌های مسابقه‌های جام جهانی را تهیه می‌کند- سپرده است. آدیداس با همکاری دو شرکت آلمانی کایروس و فرانهوفر چند سالی است که مشغول آزمایش این توپ‌های جدید هستند تا ضریب خطای داوران کاهش پیدا کند.

در هسته توپ‌های جدید یک چیپ (تراشه هوشمند) جاسازی شده است که درصورت رد شدن توپ از خط دروازه داور از طریق مچ بند یا ساعت مچی ویژه‌اش متوجه می‌شود توپ وارد دروازه شده است. ممکن است مچ بند داور در این موقع بوق بزند یا روی ساعتش مچی‌اش نوشته شود: گل! این تراشه به همراه باطری اش 12 گرم وزن و اندازه تقریبی یک سکه را دارد.

تراشه هوشمند این توپ‌ها از فناوری
(Radio-frequency identification) یا شناسایی از طریق امواج رادیویی استفاده می‌کند. این تراشه در هر ثانیه 2 هزار بار سیگنال هایش را از درون توپ به 12 آنتن قرار گرفته در اطراف زمین می‌فرستد. رایانه مرکزی با استفاده از سیگنال‌های دریافت شده توسط آنتن‌ها به صورت لحظه‌ای می‌تواند موقعیت توپ را در زمین مشخص کند. علاوه بر این 4 حسگر قرار گرفته روی دروازه می‌توانند در زمان نزدیک شدن توپ به خط دروازه در هر لحظه موقعیت آن را در هر نقطه فضا مشخص کنند.

درصورت رد شدن توپ از خط، سیگنال خاصی به ساعت مچی ویژه داور ارسال می‌شود تا همه از گل شدن توپ مطمئن شوند. شرکت کایروس، علاوه بر این، طرح قرارگیری چیپ روی ساق بند هر بازیکن را هم به فیفا ارائه داد که با اجرای آن مخالفت شد. با قرار گیری این چیپ‌ها رایانه مرکزی می‌توانست موقعیت هر بازیکن را در زمین مشخص کند تا مشکل تشخیص خطای آفساید هم حل شود.

علاوه بر این رایانه می‌توانست حرکت‌های هر بازیکن را در طول بازی تحلیل نموده و مربی‌ها به آنالیز بسیار دقیق از حرکت‌های بازیکنان شان برسند. اما فیفا با اعتقاد به اینکه این اطلاعات می‌تواند توسط تیم‌های دیگر مورد سوء استفاده قرار بگیرد با این طرح موافقت نکرد. فدراسیون جهانی فوتبال سخت گیری خاصی در مورد دقت و درستی کار توپ‌های جدید دارد. فیفا توپ‌های هوشمند را اولین بار به صورت رسمی در سپتامبر سال 2005 و در جریان مسابقات جام جهانی زیر 17 سال در پرو مورد آزمایش ویژه قرار داد. نتیجه خیلی راضی‌کننده ، نبود. داوران در هر بازی چند بار مجبور شدند توپ‌ها را عوض کنند چون تراشه داخل توپها در اثر ضربه‌های شدید از کار افتاده بود. فیفا به غیراز این، اطلاعات دیگری در مورد خطاهای احتمالی سامانه در آن مسابقات فاش نکرده است.

اما به خاطر مشکلات به وجود آمده مسئولان فیفا از به کارگیری توپ‌های هوشمند در جام جهانی 2006 صرف‌نظر کردند تا تحقیقات و آزمایش‌های بیشتری صورت بگیرد. توماس ون شایک، سخنگوی Adidas در این باره می‌گوید: «ما به کیفیت این شیوه ایمان داریم، اما باید دقت آن را 100 درصد ثابت کنیم تا به خانواده فوتبال معرفی شود. نباید عجولانه کاری را انجام داد. هنگامی که داوران نمی‌توانند قضاوت کنند، این توپ به کمک آنهاخواهد آمد.» اگر آزمایش این توپ در جام باشگاه‌های جهان موفقیت آمیز باشد این توپ‌ها در جام جهانی سال 2010 درآفریقای جنوبی استفاده خواهند شد.

همه چیز زیر سر RFID
RFID یا «سامانه تشخیص هویت با استفاده از امواج رادیویی» اولین بار در سال 1960 مورد استفاده قرار گرفت اما در چند سال اخیر استفاده از آن بسیار گسترش یافته است. به‌طور کلی RFID یک میکروچیپ کوچک (ریزتراشه) است با مقداری مدار چاپی و یک آنتن. اما بخش دوم این سامانه هم یک دستگاه رمزخوان (Reader) است که امواج رادیویی را در یک فرکانس مشخص (مثل سامانه قفل از راه دور اتومبیل‌ها) برای میکروچیپ ارسال یا از آن دریافت می‌کند. اطلاعات به دست آمده در رایانه تحلیل و شناسایی می‌شود. در جام جهانی 2006 آلمان با اینکه توپ‌های هوشمند شانس حضور نداشتند اما از فناوری RFID برای تهیه بلیت مسابقات استفاده شد.

هر بلیت این مسابقه‌ها دارای یک تراشه خاص بود تا به هیچ عنوان امکان جعل بلیتها وجود نداشته باشد. علاوه بر اینکه تراشه، اطلاعات کامل خریدار را داشت باعث می‌شد که تماشاچیان تنها بتوانند از ورودی‌های خودشان وارد ورزشگاه‌ها ‌شده و در جاهای خاص خودشان هم مستقر شوند.در توپ‌های هوشمند از ترکیب فناوری RFID با استفاده از روش مثلث بندی در مکان‌یابی استفاده شده است. در روش مثلث بندی از اندازه گیری سه فاصله برای پیدا کردن موقعیت استفاده می‌شود. با استفاده از تجربیات مسابقات جام جهانی زیر 17 سال تراشه‌های جدید به شکلی طراحی شده‌اند که در برابر هر شدت ضربه‌ای مقاومت کرده و آسیبی نبینند.

شرکت کایروس در ساخت این تراشه‌ها از تگ فعال RFID استفاده کرده که در فرکانس4/2 گیگاهرتز فعالیت می‌کند. فعالیت در این فرکانس بالا امکان انتقال بسیار سریع اطلاعات را برآورده می‌کند. تگ‌ ‌‌‌‌‌‌‌‌های فعال و نیمه فعال، برای تأمین توان موردنیاز ریزتراشه خود و ارسال سیگنال به سوی دستگاه رمزخوان، یک باطری درون خویش دارند. تگ‌های نیمه‌‌‌‌‌‌‌‌‌ فعال نیز دارای باطری هستد، اما در غیاب امواج رادیویی منتشر‌شونده از دستگاه رمزخوان، به حالت خواب رفته و به محض حضور تگ در محدوده تشعشعی آنتن و دریافت سیگنال دستور بیداری، شروع به تبادل اطلاعات می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند.

این امر باعث صرفه‌‌‌‌‌‌‌‌‌جویی در مصرف باطری و افزایش طول عمر تگ می‌شود. تگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌های غیرفعال برای خوانده شدن باید در محدوده تشعشعی آنتن دستگاه رمزخوان قرار بگیرند و پس از دریافت سیگنال این دستگاه، آن را با اطلاعات خود مدوله کرده و دوباره به سوی رمزخوان بازگردانند. اینگونه تگ‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها توان موردنیاز ریزتراشه خود را از طریق سیگنال AC ارسالی از سوی دستگاه رمزخوان تأمین می‌کنند. ریزتراشه داخل توپ‌های هوشمند در هر ثانیه 2000 هزار بار سیگنال‌هایش را به گیرنده‌هایی که در محدوده 300 متری آن قرار دارند، ارسال می‌کند.

استفاده از آنتن‌های زیاد و به علاوه 4 سنسور روی دروازه‌ها به خاطر دقت بیشتر در دریافت اطلاعات است. به گفته مسئولان این شرکت دقت سامانه بسیار بالا بوده و حتی درصورتی که توپ با سرعت بسیار بالا (مثلا تا 140 کیلومتر در ساعت) در حال حرکت باشد مکان آن به صورت لحظه‌ای با خطای حداکثر یک سانتی متر تشخیص داده می‌شود.

گران ولی مؤثر
استفاده از فناوری RFID هر روز وسیع‌تر می‌شود. از مدیریت کتابخانه و فروشگاه‌ها بگیر تا کنترل وسایل نقلیه یا حتی صدور گذرنامه. گذرنامه‌های جدید با استفاده از این فناوری و تراشه نصب شده روی آن دیگر به هیچ عنوان امکان جعل ندارند. مسئولان فرودگاه هم لازم نیست حتما گذرنامه افراد را ببینند. به محض قرار گرفتن فرد در محدود دستگاه رمزخوان اطلاعات گذرنامه اش روی رایانه فرودگاه مشاهده می‌شود.

اما با تمام این حرف‌ها این فناوری هنوز نسبت به روش‌های مرسوم بسیار گران به حساب می‌آید. فیفا به همین خاطر تصمیم دارد برای این مورد برنامه‌ریزی ویژه داشته باشد تا به تدریج ورزشگاه‌های اصلی همه کشورهای عضو به این فناوری مجهز شوند. سر بابی چارلتون که در جام جهانی 1966 برای تیم ملی انگلیس بازی می‌کرد در مورد توپ‌های هوشمند می‌گوید:‌«من دلم می‌خواهد این فناوری خیلی سریع‌تر فراگیر شود.

کاش زمان ما هم توپ‌های هوشمند بودند تا بالاخره می‌فهمیدیم حق با ما بود یا با آلمان‌ها. 40 سال است داریم درباره‌اش بحث می‌کنیم، هنوز هم کسی حقیقت را نمی‌داند».