CN109078317A - 一种足球无人裁判系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种足球无人裁判系统，包括感知足球、球场上球门及球网、球员可穿戴设备和后台控制系统，所述感知足球包括WIFI数据芯片、定位芯片、以及材料感知芯片；所述球门的门柱均采用形状记忆金属合金和形状复原金属复合制成，其内部还有光导纤维、压电传感器和稼砷化合物半导体电路；所述球员可穿戴设备包括两队的球衣、球裤、球袜、球鞋、护臂及手套；所述后台控制系统中，通过分析不同规格的数字信号，根据这些数字信号值判断是哪一队在控球、是否手球和是否进球。以及提供一种足球无人裁判系统的实现方法。本发明为无人裁判方式，实时性和准确性较高。

Description

一种足球无人裁判系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种足球无人裁判系统及其实现方法。

背景技术

现代足球比赛，已经加入了不少现代科技手段来保证对于比赛过程和结果的公平、公正和公开。例如，在2018年俄罗斯世界杯中首次使用VAR(视频助理裁判)技术，用来帮助裁判人员判定球场上的犯规动作是否该判手球、球员射门时足球是否在守门员防守下已经完全过门线等问题。诸如此类的问题说明，球场上裁判人员无法时刻注意球场情况，也无法对球场上某瞬间的情况立即做出正确判定。

发明内容

为了克服已有足球裁判方式的实时性和准确性较差的不足，本发明提供一种足球无人裁判系统及其实现方法，两队球员穿着特质球服，球鞋在球场上比赛，比赛采用特制足球进行，而且球场上没有裁判人员，关于球场情况完全根据赛场采集的数据在后台进行裁判。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种足球无人裁判系统，所述系统包括感知足球、球场上球门及球网、球员可穿戴设备和后台控制系统，所述感知足球包括WIFI数据芯片、定位芯片、以及材料感知芯片，所述WIFI数据芯片用于向后台传递GPS信号和不同材料接触产生的不同电信号，所述定位芯片用于定位；所述感知足球蒙皮的材料为PU革结合微结构铁电蒙皮的复合材料；所述材料感知芯片配合足球微结构铁电蒙皮材料，根据微结构铁电蒙皮与不同粗糙度的智能材料接触、碰撞或挤压而产生的不同的电信号来识别出不同的材料；

所述球门的门柱采用形状记忆金属合金和形状复原金属复合制成，其内部还有光导纤维、压电传感器和稼砷化合物半导体电路；当球门被击中时，通过压电效应将电信号传递给所述感知足球，再通过网络传递给后台控制系统；球网的材料为白色纤维线，内置相同长度的网线状柔性压电传感器，用于在球场上收集任意角度的进球而产生的电信号，所述柔性压电传感器分布在球网和球门的内侧；

所述球员可穿戴设备包括两队的球衣、球裤、球袜、球鞋、护臂及手套，两队分别取名为甲队与乙队；甲队球员的球衣、球裤和球袜均选用聚酯纤维，内置柔性压电传感器；乙队球员的球衣、球裤和球袜均选用纯棉布料，内置柔性压电传感器；甲队的球鞋采用袋鼠皮配合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器，乙队的球鞋采用牛皮结合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器；两队的守门员的手套材料“D3O”复合材料，内置柔性压电传感器；除了守门员外，两队的所有上场球员穿戴护臂，甲队的超薄护臂由柔性电子皮肤和涤纶面料粘合制成，乙队的超薄护臂采用由柔性电子皮肤和纯棉面料粘合制成，所述柔性电子皮肤用于同时感知和区分多个时空的能力触觉刺激，柔性电子皮肤在异构上集成多个传感器基板；柔性电子皮肤通过压电传感效应与足球蒙皮材料通过接触、挤压产生和传递电信号，用于后台控制系统通过判定是否有该种规格的电信号，来判定是否手球；

甲、乙两队的球员的球衣均可以与足球碰撞来产生电信号，通过不同的材料的表面粗糙度不同，其和足球产生的电信号不同来通过后台数据分析处理来辨别不同的队伍和球场情况；而且两队穿着特质球衣的球员之间肢体接触也会产生其它不同规格的电信号；

所述后台控制系统中，通过足球内部的材料感知芯片接收电信号通过芯片内部的A/D转换器，将其转化为数据信号，之后借助WIFI数据芯片将数字信号实时传递给后台控制系统，通过分析不同规格的数字信号，根据这些数字信号值判断是哪一队在控球、是否手球和是否进球。

进一步，所述后台控制系统中，将粗糙度分等级，建立等级表；根据不同的粗糙度材料与同种材料接触挤压碰撞，会产生不同规格地电信号；通过接收不同规格的电信号来区识别场上的情况，建议不同规格电信号与初判定情况的对应表。

再进一步，所述足球无人裁判系统还包括基于GPS和WIFI的赛场定位系统，由于足球内置了WIFI芯片和GPS芯片，后台控制系统能够获得赛场上足球的实时位置；在赛场四周布置若干GPS接收器和WIFI接收器，用于确定球场上感知足球的精确位置信息，并通过网络将信号实时传入后台控制系统；

在球场周围布置若干电信号接收器，电信号也通过网络传入后台控制系统，接收的电信号分为两类，一类是与足球接触而产生的，此类电信号通过感知足球传递；另一类不与足球接触产生的电信号，是通过球场四周的电信号接收器传递。

所述后台控制系统包括一台用于实时接收赛场上足球的位置信息的计算机、一台用于实时获取赛场上不同材料接触产生的各种电信号的计算机以及一台用于汇总前两台的位置信息和电信号并结合两种信息判断场上情况的计算机。

一种足球无人裁判系统的实现方法，所述实现方法包括以下步骤：

步骤一：确定足球无人裁判系统要的各个组件：两队球衣、感知足球、赛场局部定位系统和后台控制系统；

步骤二：确定系统各个组件的设计和材料选型：所述球员可穿戴设备包括两队的球衣、球裤、球袜、球鞋、护臂及手套，两队分别取名为甲队与乙队；甲队球员的球衣、球裤和球袜均选用聚酯纤维，内置柔性压电传感器；乙队球员的球衣、球裤和球袜均选用纯棉布料，内置柔性压电传感器；甲队的球鞋采用袋鼠皮配合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器，乙队的球鞋采用牛皮结合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器；两队的守门员的手套材料“D3O”复合材料，内置柔性压电传感器；除了守门员外，两队的所有上场球员穿戴护臂，甲队的超薄护臂由柔性电子皮肤和涤纶面料粘合制成，乙队的超薄护臂采用由柔性电子皮肤和纯棉面料粘合制成；

步骤三：确定赛场的定位系统构成：球场的定位系统采用了基于GPS和WIFI相结合的方式，来保证赛场的定位精度；在赛场四周布置若干GPS接收器和WIFI接收器，用于确定球场上感知足球的精确位置信息，并通过网络将位置信号实时传入后台控制系统；

步骤四：开球后，根据实时采集的不同电信号来判断球场的情形，同时根据同步收集的感知足球的位置信息，相结合进一步判断球场上情况。

本发明的有益效果主要表现在：无人裁判方式，实时性和准确性较高。

附图说明

图1是足球无人裁判系统的判定流程图。

图2是球出界前的电信号种类及可能的裁判情况流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种足球无人裁判系统，所述系统包括感知足球、球场上球门及球网、球员可穿戴设备和后台控制系统，

本实施例的感知足球设计和工作原理：在足球无人裁判系统中，新设计的足球是核心关键所在。其除了承担传统有人裁判比赛中常规足球的作用之外，在这个无人裁判系统中，它更是一个数据接收，传递的媒介。所以它必须要满足可以连接互联网向后台传输数据及实时位置信息，同时满足判断是否进球，是否判定手球，角球以及传带、无人控球等功能。为了实现这些功能，该足球内部要集成WIFI数据芯片、定位芯片、以及材料感知芯片(结合足球蒙皮用)。此处，所述定位芯片可以进行简易定位，WIFI数据芯片向后台传递GPS信号和不同材料接触产生的不同电信号。

足球蒙皮选用的材料为：PU革(Polyurethane即聚氨基甲酸酯)结合微结构铁电蒙皮(压电材料)的复合材料。足球内部的WIFI数据芯片选用BCM4358(博通公司的5G/WIFI芯片，2018)；GPS定位芯片选用BCM47755(博通公司的全球首款双频(L1/L5)GPS定位芯片(全球定位精度20cm到30cm)，2018)；材料感知芯片其必须配合足球微结构铁电蒙皮材料一起使用。其可以根据微结构铁电蒙皮与不同粗糙度的智能材料接触、碰撞或挤压而产生的不同的电信号来识别出不同的材料。

球场上球门及球网的材料选型和工作原理：球门的门柱均采用形状记忆金属合金和形状复原金属复合制成，其内部还有光导纤维，压电传感器和稼砷化合物半导体电路。保证如果球门被击中的话，除了通过压电效应将电信号传递给足球，再通过网络传递给后台之外。其形变可以被快速还原，保证球门门柱的完整。

球网的材料选择白色纤维线，内置相同长度的网线状柔性压电传感器。将柔性传感器加工为网线状是为了配合球网的外形形状，可以在球场上收集任意角度的进球而产生的电信号。在传统白色纤维线中加入聚氨酯和他高聚物，保证了球网的抗冲击性，也保护了其内部的柔性压电传感器不易受冲击而损坏。为了避免对于进球的误判，柔性压电传感器只分布在球网和球门的内侧。

球员可穿戴设备设计，具体涉及两队的球衣(含球裤、球鞋)，超薄护臂及手套的材料选型及工作原理：

足球场上两队竞技，为了方便表述，后面将这两队分别取名为甲队与乙队。

甲队球员的球衣选用聚酯纤维(涤纶)，内置柔性压电传感器；球裤选用聚酯纤维(涤纶)，内置柔性压电传感器；球袜选用聚酯纤维(涤纶)，内置柔性压电传感器；球鞋选用袋鼠皮配合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器。

乙队球员的球衣选用纯棉布料，内置柔性压电传感器；球裤选用纯棉布料，内置柔性压电传感器；球袜选用纯棉布料，内置柔性压电传感器；球鞋选用牛皮结合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器。

聚酯纤维(涤纶)和纯棉均是传统织物材料，结合快速排汗的裁剪技术保证了运动服的透气性。同时在传统足球服织物材料中加入仅有十几克的柔性压电传感器，将两者材料通过后期加工的粘合技术结合在一起使其在成为一种新式的感知材料，通过接触产生不同的电信号进行对不同材料的进行感知。

两队的守门员除了各自队伍的球衣等设备外，还各自需要一副手套，其选用材料为新型“D3O”复合材料，内置柔性压电传感器。新型“D3O”复合材料以聚氨酯材料为主，其他高聚物为辅，可设计应用于足球守门员运动员手套之中。当材料受到撞击力时，该材料分子间运动迅速提升，并相互缠结，瞬间形成致密结构，形成刚性保护体，借此缓冲撞击力，所以该新型材料具有十分可靠的抗冲击性。同时配合遍布手套的柔性压电传感器可以有效地接收传递与其它材料(足球蒙皮)碰撞时候产生地电信号。

特别地，为了方便对于比赛中犯规，手球等判定，除了守门员外，两队的所有上场球员都必须穿戴超薄护臂，该护臂除了基础的保护功能外，更重要的是其主要是由柔性电子皮肤(e-skins)结合其它传统织物制作而成。柔性电子皮肤有高触感，能够模仿人体皮肤的触觉感应能力。电子皮肤的一个关键是对于人类皮肤般的触觉传感器应用，是同时感知和区分多个时空的能力触觉刺激，如静态和动态压力，温度和振动。柔性电子皮肤在异构上集成多个传感器基板。此外，互连线路的复杂布局例如开放式网格和蛇形布局需要最小化机械应变效应。其内部集成了多个压电电阻，即通过挤压，碰撞改变电阻值的压电效应，将形变转化为电阻值的变化，再转化为电信号。柔性电子皮肤就是通过压电传感效应与足球蒙皮材料通过接触、挤压等产生和传递电信号，用于后台通过判定是否有该种规格的电信号，来判定是否手球。而为了区别是哪一队判定手球，两队的护臂中采用不同传统织物，甲队的超薄护臂由柔性电子皮肤和涤纶面料粘合制成，乙队的超薄护臂采用由柔性电子皮肤和纯棉面料粘合制成。以此用以保证足球与两队球员(除守门员)的手臂接触后所产生的电信号不同。

两队球员的球衣属于智能电子类传感服，与传统纺织织造设计不同，电子传感智能服装，利用传感器、电子以及通讯系统设备，进行信息的交互设计。因此，智能服装设计的基本元素为数字交互技术和理念，从而扩大了智能服装的应用范围。例如，在服装面料中植入电子元件和传感器，成为当前时代电子智能服装的重要实现途径。甲，乙两队的球员智能球衣均可以与足球碰撞来产生电信号，通过不同的材料的表面粗糙度不同，其和足球产生的电信号不同来通过后台数据分析处理来辨别不同的队伍和球场情况。而且两队穿着特质球衣的球员之间肢体接触也会产生其它不同规格的电信号(不通过感知足球传递的其它电信号由球场四周布置的若干电信号收集器接收，并通过网路传入后台)。

球场情况的初判定方法和原理说明：辨别与判定原理，上述的多种内置压电传感器的智能材料均化学成分各不相同的材料，其表面粗糙度也必然各不相同。所以，不同表面粗糙度的材料与同种足球蒙皮材料所接触，挤压等必然会产生各自不同规格的电信号。通过足球内部的材料感知芯片接收电信号(模拟信号)通过芯片内部的A/D转换器，将其转化为数据信号。之后借助WIFI芯片将数字信号实时传递给后台系统，通过分析不同规格的数字信号，后台就可以根据这些数字信号值判断是哪一队在控球，是否手球，是否进球等。

可以人为将上述智能材料的粗糙度分等级(此处一共人为地分为10级，粗糙度数据越小，越光滑；数值越大，越粗糙)，由具体可见表1。不同地粗糙度材料与同种材料接触挤压碰撞等，必然会产生不同规格地电信号。后台系统可以通过接收不同规格的电信号来区识别场上的情况，此处为了说明方便，将人为命名不同规格电信号，初判定情况由表2所示(表2中给出了常见的11种初判定类别情况，其他不同类别，根据需要可以扩展定义)。

表1

表2

从表2中可以看出，随着比赛的进行，后台系统接收到的电信号也会随着变化，比如从电信号4—电信号5—电信号4可理解为甲队控球后被乙队反抢之后又被甲队夺回，等等诸如此类信号的转化可以理解为赛场上局势的变化。

但最终的电信号仅仅只可以初步判定赛场情况，如若接收到电信号3，只能初判断出进球，但无法判断具体的是哪一方进球，等诸如此类的问题无法解决。

所以为了解决仅从不同的电信号来判断赛场情况的单一性和片面性，下面将会设计一套赛场局部定位系统，用于实时确定足球的位置信息，进而获取与其发生碰撞关系的球员位置信息。借助该定位系统可以解决究竟是哪一方进球等问题。还可以借助该系统判断该球是否出界，但究竟是哪一方将球碰出界(是某一方自己将球踢出界，还是某一方将球踢到对方身上反弹出界或其它情况)则还需要根据实时采集的电信号规格来判断哪一方碰球出界，从而将球判给另一方。由此可见，实际足球赛场的情况十分复杂，瞬息万变，仅仅从电信号变化或仅仅从赛场的局部定位系统无法实现对于赛场情况的判定，此处设计的足球无人裁判系统需要同时借助足球场上智能穿戴运动设备的不同电信号传输、反馈和赛场局部定位系统来实现足球无人裁判。

考虑赛场实际情况的复杂性和枚举的困难性，此处只列举球场上常见的部分裁判判定情况,其它赛场情况可以通过其它不同的电信号或电信号的转换同时结合整个赛场的定位系统来判定实际的赛场具体情况。

赛场局部定位系统设计及无人裁判系统的实现过程如下：

GPS定位由于其在室外覆盖广、定位精度高和实时性强等特点，被广泛应用于开阔区域的定位。但是由于建筑物对卫星信号的遮挡，GPS定位在繁华市区和室内区域会有失效的现象发生。WIFI网络具有成本低、部署方便等优点，在室内场所广泛分布。

为了保证球场的定位的精度，此处设计了基于GPS和WIFI的赛场定位系统。由于足球内置了WIFI芯片和GPS芯片，后台系统可以获得赛场上足球的实时位置。在赛场四周布置若干GPS接收器和WIFI接收器，用于确定球场上感知足球的精确位置信息，并通过网络将信号实时传入后台。

为了保证可以接收各个新型智能材料接触碰撞而产生的电信号，要在球场周围布置若干电信号接收器，电信号也通过网络传入后台计算机。后台接收的电信号主要分为两类，一类是与足球接触而产生的，此类电信号通过电信号接收器(也通过感知足球)传递，是关注的焦点。另一类不与足球接触产生的电信号，是通过球场四周的电信号接收器传递，是次要的关注对象。

本实施例的无人裁判系统的实现步骤如下：

步骤一：确定系统需要的各个组件：两队特制队服、感知足球(内置WIFI、GPS芯片和材料感知芯片)、赛场局部定位系统(GPS和WIFI结合，布置GPS和WIFI接收器)、后台计算机(一台用于实时接收赛场上足球的位置信息，一台用于实时获取赛场上不同材料接触产生的各种电信号(两类)，一台用于汇总前两台的位置信息和电信号并结合两种信息判断场上情况)

步骤二：确定系统各个组件的设计和材料选型：两队球员队服，球袜分别采用聚酯纤维(涤纶)，内置柔性压电传感器和纯棉布料，内置柔性压电传感器，两队球鞋分别采用袋鼠皮配合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器和牛皮结合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器。两队守门员各自穿着各队队服，球鞋，球袜，佩带由新型“D3O”复合材料(以聚氨酯材料为主，其他高聚物为辅)，内置柔性压电传感器的新型手套。新型智能感知足球PU革(聚氨基甲酸酯)结合微结构铁电蒙皮，内置集成WIFI数据芯片、定位芯片、以及材料感知芯片(结合足球蒙皮用)。为了后续对于手球等行为的判罚，除两队守门员外，所有其余两队球员都必须佩戴由柔性电子皮肤和织物材料(一队用涤纶面料、另一队用纯棉面料)制成的超薄护臂。其余的两队球门，球网的材料详见表1。

步骤三：确定赛场的定位系统构成：球场的定位系统采用了基于GPS和WIFI相结合的方式，来保证赛场的定位精度。在赛场四周布置若干GPS接收器和WIFI接收器，用于确定球场上感知足球的精确位置信息，并通过网络将位置信号实时传入后台。

步骤四：开球后，根据实时采集的不同电信号来判断球场的情形，具体初步情况可见表2。同时根据同步收集的感知足球的位置信息，相结合进一步判断球场上情况。

以判定球出界和判定发球方为例：

对于判断足球是否出界情况可以直接用足球的GPS/WIFI定位来判断，感知足球的GPS位置坐标在规定球场坐标区域内即球在界内，反之则足球出界(足球的GPS坐标不在球场区域内)

对于判断足球出界后是哪一对发球，可以根据足球出界前接收到的电信号来判断，球出界前的电信号种类及可能的裁判情况流程如图2(电信号的判定结果见表2)。

Claims (5)

1.一种足球无人裁判系统，其特征在于，所述系统包括感知足球、球场上球门及球网、球员可穿戴设备和后台控制系统，所述感知足球包括WIFI数据芯片、定位芯片、以及材料感知芯片，所述WIFI数据芯片用于向后台传递GPS信号和不同材料接触产生的不同电信号，所述定位芯片用于定位；所述感知足球蒙皮的材料为PU革结合微结构铁电蒙皮的复合材料；所述材料感知芯片配合足球微结构铁电蒙皮材料，根据微结构铁电蒙皮与不同粗糙度的智能材料接触、碰撞或挤压而产生的不同的电信号来识别出不同的材料；

所述球门的门柱采用形状记忆金属合金和形状复原金属复合制成，其内部还有光导纤维、压电传感器和稼砷化合物半导体电路；当球门被击中时，通过压电效应将电信号传递给所述感知足球，再通过网络传递给后台控制系统；球网的材料为白色纤维线，内置相同长度的网线状柔性压电传感器，用于在球场上收集任意角度的进球而产生的电信号，所述柔性压电传感器分布在球网和球门的内侧；

所述球员可穿戴设备包括两队的球衣、球裤、球袜、球鞋、护臂及手套，两队分别取名为甲队与乙队；甲队球员的球衣、球裤和球袜均选用聚酯纤维，内置柔性压电传感器；乙队球员的球衣、球裤和球袜均选用纯棉布料，内置柔性压电传感器；甲队的球鞋采用袋鼠皮配合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器，乙队的球鞋采用牛皮结合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器；两队的守门员的手套材料“D3O”复合材料，内置柔性压电传感器；除了守门员外，两队的所有上场球员穿戴护臂，甲队的超薄护臂由柔性电子皮肤和涤纶面料粘合制成，乙队的超薄护臂采用由柔性电子皮肤和纯棉面料粘合制成，所述柔性电子皮肤用于同时感知和区分多个时空的能力触觉刺激，柔性电子皮肤在异构上集成多个传感器基板；柔性电子皮肤通过压电传感效应与足球蒙皮材料通过接触、挤压产生和传递电信号，用于后台控制系统通过判定是否有该种规格的电信号，来判定是否手球；

甲、乙两队的球员的球衣均可以与足球碰撞来产生电信号，通过不同的材料的表面粗糙度不同，其和足球产生的电信号不同来通过后台数据分析处理来辨别不同的队伍和球场情况；而且两队穿着特质球衣的球员之间肢体接触也会产生其它不同规格的电信号；

所述后台控制系统中，通过足球内部的材料感知芯片接收电信号通过芯片内部的A/D转换器，将其转化为数据信号，之后借助WIFI数据芯片将数字信号实时传递给后台控制系统，通过分析不同规格的数字信号，根据这些数字信号值判断是哪一队在控球、是否手球和是否进球。

2.如权利要求1所述的一种足球无人裁判系统，其特征在于，所述后台控制系统中，将粗糙度分等级，建立等级表；根据不同的粗糙度材料与同种材料接触挤压碰撞，会产生不同规格地电信号；通过接收不同规格的电信号来区识别场上的情况，建议不同规格电信号与初判定情况的对应表。

3.如权利要求1或2所述的一种足球无人裁判系统，其特征在于，所述足球无人裁判系统还包括基于GPS和WIFI的赛场定位系统，由于足球内置了WIFI芯片和GPS芯片，后台控制系统能够获得赛场上足球的实时位置；在赛场四周布置若干GPS接收器和WIFI接收器，用于确定球场上感知足球的精确位置信息，并通过网络将信号实时传入后台控制系统；

在球场周围布置若干电信号接收器，电信号也通过网络传入后台控制系统，接收的电信号分为两类，一类是与足球接触而产生的，此类电信号通过感知足球传递；另一类不与足球接触产生的电信号，是通过球场四周的电信号接收器传递。

4.如权利要求1或2所述的一种足球无人裁判系统，其特征在于，所述后台控制系统包括一台用于实时接收赛场上足球的位置信息的计算机、一台用于实时获取赛场上不同材料接触产生的各种电信号的计算机以及一台用于汇总前两台的位置信息和电信号并结合两种信息判断场上情况的计算机。

5.一种如权利要求1所述的足球无人裁判系统的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括以下步骤：

步骤一：确定足球无人裁判系统要的各个组件：两队球衣、感知足球、赛场局部定位系统和后台控制系统；

步骤二：确定系统各个组件的设计和材料选型：所述球员可穿戴设备包括两队的球衣、球裤、球袜、球鞋、护臂及手套，两队分别取名为甲队与乙队；甲队球员的球衣、球裤和球袜均选用聚酯纤维，内置柔性压电传感器；乙队球员的球衣、球裤和球袜均选用纯棉布料，内置柔性压电传感器；甲队的球鞋采用袋鼠皮配合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器，乙队的球鞋采用牛皮结合人造纤维和碳纤复合材料，内置柔性压电传感器；两队的守门员的手套材料“D3O”复合材料，内置柔性压电传感器；除了守门员外，两队的所有上场球员穿戴护臂，甲队的超薄护臂由柔性电子皮肤和涤纶面料粘合制成，乙队的超薄护臂采用由柔性电子皮肤和纯棉面料粘合制成；

步骤三：确定赛场的定位系统构成：球场的定位系统采用了基于GPS和WIFI相结合的方式，来保证赛场的定位精度；在赛场四周布置若干GPS接收器和WIFI接收器，用于确定球场上感知足球的精确位置信息，并通过网络将位置信号实时传入后台控制系统；

步骤四：开球后，根据实时采集的不同电信号来判断球场的情形，同时根据同步收集的感知足球的位置信息，相结合进一步判断球场上情况。