FR3067614A1 - Systeme et procede de collecte et de traitement de donnees associees aux joueurs d'un jeu de ballon - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système (1) de collecte et de traitement de données associées aux joueurs d'un jeu de ballon, dans lequel le ballon comporte au moins un émetteur RFID (2) sous la forme d'une étiquette radiofréquence passive, caractérisé en ce qu'il comporte : - pour chaque joueur, un capteur radiofréquence RFID (3) actif porté au niveau de chaque membre autorisé à entrer en contact avec le ballon, ledit capteur RFID étant apte à mesurer, à partir de la puissance (RSSI) du signal radiofréquence reçu de l'émetteur RFID (2), la distance instantanée entre ledit capteur RFID et ledit émetteur RFID, et un accéléromètre apte à mesurer l'accélération instantanée dudit membre, ainsi qu'un microprocesseur et une mémoire pour horodater et mémoriser les mesures issues du capteur RFID et de l'accéléromètre à des fins de post-traitement, et - une unité centrale (4) pourvue d'un programme configuré pour lire et traiter les données enregistrées dans les mémoires portées par les joueurs et pour en déduire des données représentatives de certaines informations physiques ou techniques liées à la pratique sportive des joueurs.

Description

Système et procédé de collecte et de traitement de données associées aux joueurs d'un jeu de ballon
La présente invention concerne un système de collecte et un procédé de traitement de données associées à des joueurs d'un jeu de ballon, par exemple dans le cadre de la pratique du football.
ETAT DE LA TECHNIQUE
On connaît déjà dans l'état de la technique plusieurs systèmes pour suivre des paramètres représentatifs de l'activité physique et technique de sportifs, en particulier dans le domaine des jeux de ballon pratiqués en équipe.
Dans le domaine des sports collectifs professionnels, il existe des systèmes de suivi des 15 paramètres physiques et techniques des joueurs, basés sur la technologie de traitement d'image. Ils impliquent l'utilisation de caméras et de logiciels de traitement d'image, ainsi que l'intervention humaine pour éliminer les erreurs informatiques éventuelles.
Il existe aussi des systèmes d'analyses video autonomes, sans intervention humaine. Leur but est également de quantifier l'activité physique et technique du sportif.
Cependant, le nombre et le type d'évènements capturés est alors limité. Enfin, ces systèmes sont confrontés à de réels problèmes de fiabilité lorsque plusieurs personnes participent à un évènement de jeu.
Au total, les systèmes connus sont très complexes et très coûteux et sont hors de portée de la plupart des sports, notamment ceux pratiqués en amateur.
On connaît par ailleurs de par le document US 2011/304487 Al un système de collecte et de traitement de données associées à des joueurs utilisant un ballon, dans lequel le ballon porte un circuit électronique pourvu d'une antenne, et chaque joueur porte également un circuit radiofréquence (RF) capable d'envoyer au ballon un signal RF de balayage et de recevoir en réponse un signal RF à une fréquence différente de la fréquence du signal de balayage, et le circuit porté par le joueur est configuré pour calculer à partir de la différence de fréquence entre le signal émis et le signal reçu, une approximation de la distance instantanée entre le joueur et le ballon.
Ce système connu présente plusieurs inconvénients. L'utilisation du déphasage entre le signal de balayage entraîne des calculs complexes et plus longs. Il en découle une vitesse de lecture trop faible de la distance entre le joueur et le ballon, ce qui nuit à la réactivité du système. En outre, le signal reçu peut être dégradé lorsque le ballon est en mouvement relatif rapide par rapport au pied du joueur. Ces problèmes sont amplifiés lorsque le système suit plusieurs joueurs en même temps. Il en résulte une limitation aussi bien qualitative (certaines statistiques de jeu deviennent indisponibles) que quantitative (un nombre important d'informations utiles peuvent être perdues).
BUTS DE L'INVENTION
Un but général de l'invention est de proposer un nouveau dispositif et un nouveau procédé d'acquisition et de traitement de données physiques ou techniques liées à la pratique de sports de ballon pratiqués en équipe, qui soient susceptibles de remédier aux inconvénients des systèmes connus.
Un but particulier de l'invention est de proposer un système simple mettant en œuvre un procédé d'utilisation robuste, non intrusif et peu coûteux, permettant la récupération de données physiques et techniques des joueurs et des équipes de football, notamment de football en salle, en particulier dans le monde amateur dans lequel les systèmes doivent être d'un coût limité.
Un autre but de l'invention est de proposer un système et un procédé simples à mettre en œuvre, aptes à fournir un plus grand nombre de données physiques et/ou techniques plus précises que ce qui est obtenu dans l'état de la technique, tout en étant utilisable par le plus grand nombre.
Un autre but de l'invention est de proposer un système et un procédé très réactifs, permettant un temps de détection de présence du ballon dans un rayon de 50 centimètres en moins de 50 ms, pour pouvoir capturer la totalité des évènements de jeu jusqu'à une vitesse du ballon atteignant 80 km/h.
RESUME DE L'INVENTION
Dans le principe, tous les évènements liés au déroulement d’un match de football sont enregistrés grâce à l'interaction entre les capteurs du système. Ces interactions sont alors couplées à une donnée de temps, ce qui va permettre de retranscrire les évènements dans leur ordre de réalisation.
Contrairement aux systèmes de l'état de la technique utilisant le déphasage entre l'émission et la réception d'un signal de balayage RF, l'invention repose sur l'utilisation de la valeur de puissance réceptrice, notée RSSI (acronyme pour « Received Signal Strength Indication » en terminologie anglo-saxonne) pour déterminer la distance entre des joueurs et le ballon, en fonction du temps. Puis on utilise à nouveau le RSSI pour classer chronologiquement des séquences de jeu et pour en déduire un ensemble de statistiques correspondant à des situations de jeu.
L'invention a donc pour objet un système de collecte et de traitement de données associées aux joueurs d'un jeu de ballon, dans lequel le ballon comporte au moins un émetteur RFID sous la forme d'une étiquette radiofréquence passive, caractérisé en ce qu'il comporte :
- pour chaque joueur, un capteur radiofréquence RFID actif porté au niveau de chaque membre autorisé à entrer en contact avec le ballon, ledit capteur RFID étant apte
- à mesurer, à partir de la puissance (RSSI) du signal radiofréquence reçu de l'émetteur 15 RFID, la distance instantanée entre ledit capteur RFID et ledit émetteur RFID, et un „ accéléromètre apte à mesurer l'accélération instantanée dudit membre, ainsi qu'un microprocesseur et une mémoire pour horodater et mémoriser les mesures issues du capteur RFID et de l'accéléromètre à des fins de post-traitement, et
- une unité centrale pourvue d'un programme configuré pour lire et traiter les 20 données enregistrées dans les mémoires portées par les joueurs et pour en déduire des données représentatives de certaines informations physiques ou techniques liées à la pratique sportive des joueurs.
Selon un mode de réalisation avantageux, chaque capteur RFID est configuré pour émettre un signal radio périodique pour détecter l'étiquette RFID du ballon, pour déterminer de façon périodique la valeur de RSSI et pour y associer un horodatage de la détection.
Dans une version optimisée pour le jeu de football en salle, permettant une analyse du jeu en temps réel, le système selon l'invention comporte une chevillière pour chaque pied des joueurs, chaque chevillière intégrant un capteur RFID et un accéléromètre, et chaque capteur est pourvu d'un numéro d'identification associé à un joueur unique.
L'invention a également pour objet un procédé de traitement des données enregistrées par le système tel que décrit plus haut, de manière à générer des statistiques de jeu pour les différents joueurs, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à déduire de la valeur absolue de chaque valeur de puissance RSSI enregistrée par un capteur RFID, la distance instantanée entre ce capteur RFID d'un joueur et le ballon, cette valeur absolue de la puissance RSSI étant d'autant plus faible que le ballon est proche du capteur RFID dudit joueur.
Le procédé comporte une étape consistant à enregistrer chaque valeur de puissance RSSI détectée inférieure à une valeur de seuil prédéfinie RSSImax, ainsi que
Thorodatage de sa détection.
Le procédé comporte aussi de préférence une étape consistant à enregistrer à intervalles réguliers les valeurs issues des accéléromètres portés par chaque joueur, ainsi que Thorodatage correspondant à chaque enregistrement et l'identification (ID) du joueur . correspondant à chaque enregistrement.
A la fin du temps de jeu, ou en cours de jeu pour le football en salle, les données . (identification ID, horodatage d'enregistrement, valeur de RSSI) des capteurs RFID de tous les joueurs et les données (identification ID, date d'enregistrement, triplet d'accélération sur 3 axes XYZ) des accéléromètres de tous les joueurs sont collationnées et triées par ordre chronologique en vue d'un post-traitement pour identifier des évènements de jeu et déterminer des statistiques de jeu.
En particulier, le procédé comporte une étape consistant à déterminer à partir des valeurs (identification ID, date d'enregistrement, valeur de RSSI) issues des capteurs RFID un évènement de jeu consistant en la détention du ballon à un instant donné, le détenteur du ballon étant défini comme étant le joueur dont la valeur absolue de la puissance RSSI est la plus faible à cet instant.
De préférence, le procédé comporte une étape consistant à déterminer à partir de la détention du ballon, un évènement de jeu consistant en la possession du ballon, le possesseur du ballon pendant une période étant défini comme étant le joueur détenteur du ballon à plusieurs horodatages successifs des données issues des capteurs RFID.
A partir de l'information de possession du ballon, on définit une statistique de perte de ballon pour chaque joueur, incrémentée à chaque fois que les relevés de la valeur RSSI montrent que la possession du ballon est passée à un joueur de l'équipe adverse.
' 5
En outre, à partir de l'information de possession du ballon, on définit une statistique de récupération de ballon pour un joueur donné, incrémentée à chaque fois que les relevés de la valeur RSSI montrent que la possession du ballon est passée d'un joueur de l'équipe adverse, audit joueur.
Le procédé selon l'invention comporte une étape consistant à identifier un tir effectué par un joueur, lorsqu'à la fin d'un moment de possession du ballon par un joueur, la puissance RSSI en valeur absolue indiquée par le capteur RFID de ce joueur est strictement croissante (signifiant que le ballon s'éloigne du joueur), sans que la valeur RSSI des capteurs RFID des autres joueurs n'indique une prise de possession du ballon par un autre joueur.
Le procédé selon l'invention comporte en outre une étape 1 apte à distinguer un tir d'un joueur et une passe, consistant à mesurer la durée écoulée entre la dernière date d'un moment de jeu où le joueur est encore en possession du ballon, et la date du début
- d'action, et (i) si la durée constatée est inférieure à un seuil prédéterminé correspondant 15 à la durée d'un tir, alors il s'agit d'un tir, et (ii) si la durée constatée est supérieure à u . seuil prédéterminé correspondant à la durée d'une passe, alors il s'agit d'une passe, et (iii) si la durée écoulée est comprise entre le seuil de durée de tir et le seuil de durée de passe, les données des accéléromètres permettent d'identifier l'action, une action avec une accélération supérieure à une valeur moyenne prédéterminée correspondant à un tir, et une action avec une accélération inférieure à une valeur moyenne prédéterminée correspondant à une passe.
Le procédé selon l'invention comporte par ailleurs une étape consistant à identifier une passe réussie par un joueur lorsqu'à la fin d'un moment de possession du ballon par un joueur, les valeurs RSSI montrent qu'à la date suivant ledit moment de jeu, la possession du ballon est passée à un autre joueur de la même équipe.
Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte une étape consistant à identifier une passe ratée par un joueur lorsqu'à la fin d'un moment de possession du ballon par un joueur, les valeurs RSSI montrent qu'à la date suivant ledit moment de jeu, la possession du ballon est passée à un joueur de l'équipe adverse.
D'autres statistiques peuvent être obtenues grâce à l'invention en utilisant le même système et le même procédé.
DESCRIPTION DETAILLEE
L'invention est maintenant décrite plus en détail grâce aux figures annexées, dans 5 le cadre d'une application au jeu de football, notamment au football en salle, étant entendu que l'adaptation à d'autres jeux de ballons comme le basketball, le volleybalI, le handball, ne pose pas de problème technique particulier et fait partie intégrante à la présente invention.
- La figure 1 est un schéma représentant de façon schématique les composantes 10 du système selon l'invention.
- La figure 2 est un schéma représentant les principaux composants d'un capteur radiofréquence autonome du système de la figure 1.
- La figure 3 est un schéma représentant les principaux composants de l'unité centrale du système de la figure 1.
- - La figure 4 est un graphe du signal délivré par un accéléromètre du système de la figure 1.
- La figure 5 est un schéma de la chaîne d'acquisition d'un capteur RFID permettant de mesurer la valeur de puissance RSSI pour un joueur.
- La figure 6 est un graphe de la valeur de puissance RSSI en fonction du temps.
- La figure 7 est un organigramme du procédé mis en œuvre par le système de la figure 1.
- La figure 8 est un schéma montrant à titre d'exemple l'obtention des données du capteur RFID et des données d'accéléromètre pour trois joueurs.
Comme schématisé en figure 1, les joueurs sont équipés d'un capteur radiofréquence (3) autonome comportant un ou plusieurs capteurs RFID actifs émettant un signal radiofréquence, et un ou plusieurs accéléromètres. Les capteurs radiofréquence (3) sont disposés par exemple dans les chaussures ou dans des chevillières portées par les joueurs. Chaque capteur RFID et chaque accéléromètre d'un capteur (3) possède un numéro d'identification (ID) propre correspondant au joueur et permettant de différencier les joueurs les uns des autres.
Le ballon est équipé d'un capteur radiofréquence (2), composé d'une ou de plusieurs étiquettes RF encore appelées tags, et comportant une antenne miniaturisée permettant la communication radiofréquence avec les capteurs radiofréquence (3) des joueurs. Les capteurs radiofréquence (2) sont de préférence passifs pour des questions d'encombrement et de coût, mais des capteurs actifs alimentés seraient envisageables s'ils sont d'un format suffisamment réduit pour être intégrés au ballon.
La figure 2 montre la structure d’un capteur radiofréquence (3) positionné sur un joueur. Ce type de capteur est connu en soi. Il comporte :
- un lecteur/émetteur RFID (31) fonctionnant à haute fréquence, par exemple en UHF entre 865 et 960 MHz,
- un module de communication BLE (32) dans la bande de 2,4 GHz permettant la communication avec l'unité centrale (4), ;
- une mémoire (43) pour le stockage des données issues des capteurs RFID (3) ;
- une source d'alimentation rechargeable autonome ;
- une mémoire (34) pour stocker les données,
- un processeur (35) pourvu d'une mémoire de programme faisant fonctionner l'algorithme de traitement et faisant un prétraitement local pour allgéger le processus de traitement final par l'unité centrale (4)
- un système IMU (36) qui est un système intégrant un accéléromètre, un gyroscope ainsi qu'un magnétomètre. Ce dernier intègre des algorithmes permettant le lissage des données et donnant accès à des valeurs stables dans le temps.
La figure 3 montre la structure de l’unité centrale (4) du système (1). Elle est connectée à une console d'affichage (5) (figure 1).
L'unité centrale (4) comporte essentiellement :
- un lecteur / émetteur UHF (41) pour la communication radiofréquence avec les capteurs RFID (3) ;
- un module de communication (42) BLE ;
- une mémoire (43) pour le stockage des données en provenance des capteurs RFID et des accéléromètres ;
- un processeur (44) pour la mise en oeuvre du procédé de traitement selon l'invention ;
- une source d'alimentation électrique (non représentée) ;
- ainsi qu'une connexion internet (wifi ou RJ45) permettant d'incrémenter une base de données en temps réel, par exemple une base de données stockée dans le cloud.
Le procédé mis en œuvre par le système repose principalement sur l'analyse combinée des données recueillies par les capteurs RFID et par les accéléromètres portés par les joueurs.
Les données des capteurs RFID, et principalement la valeur de puissance réceptrice (RSSI), sont primordiales dans le calcul des statistiques techniques des joueurs (par exemple le nombre de passes, de tirs, etc.) tel que cela sera détaillé plus loin.
Les données des accéléromètres sont en revanche primordiales dans le calcul des statistiques physiques des joueurs (par exemple la distance parcourue, etc.).
Utilisation des accéléromètres
Les données des accéléromètres situés sur les capteurs (3) portés par les joueurs sont relevées de manière automatique à une fréquence donnée, par exemple 30 Hz, indépendamment du fait que le capteur soit dans la zone du ballon ou non. Les accéléromètres donnent une information sur 3 axes X, Y, Z, comme représenté en figure 4. Une étape de filtrage peut s'avérer nécessaire pour éliminer le bruit présent dans les séries de données X, Y, Z.
A partir de là, comme schématisé en gigure 4, un algorithme simple basé sur l'analyse de l'amplitude de l'accélération sur chaque axe permet d'identifier les différents modes d'activité du joueur en fonction du temps. Par exemple, un signal d'accélération de faible amplitude correspond à une phase de marche, un signal de plus forte amplitude et de fréquence plus élevée correspond à une phase de course, et un signal de forte amplitude pendant un temps court correspond à une phase de passe ou de tir. Ces informations permettent de construire des statistiques de premier ordre concernant l'activité des joueurs, avec et sans ballon.
Afin d'identifier ces différentes phases ou évènements de jeu, il est possible de procéder par reconnaissance de courbes, par comparaison avec des indicateurs préalablement mémorisés dans une phase de caractérisation.
Par exemple, les évènements de jeu de type course, marche, passe, tir peuvent au préalable être caractérisés à partir de 8 indicateurs de référence (6 indicateurs issus du domaine temporel des données XYZ, et 2 issus du domaine fréquentiel). Ces indicateurs sont calculés sur les séries X, Y, Z ainsi que sur la composante de magnitude dX2 + K2 + Z2 .
Pour obtenir une qualité suffisamment bonne de la caractérisation de ces évènements de jeu, il est préférable d'utiliser les données des accéléromètres d'au moins 15 joueurs différents.
L'identification des nouvelles données recueillies après la phase de caractérisation se fait en parcourant chaque série de données d'accéléromètre, et en calculant les indicateurs prédéfinis sur une fenêtre glissante, par exemple avec un chevauchement de 50% d'une fenêtre à l'autre.
L'identification est alors faite en rapprochant les données sur les axes Χ,Υ,Ζ issues des accéléromètres avec les indicateurs de référence, ce qui permet pour chaque séquence de jeu d'un joueur de déterminer s'il marche, court, fait une passe, ou tire. L'algorithme de reconnaissance consiste par exemple à minimiser la norme quadratique entre les données recueillies et les indicateurs de référence.
A titre d'exemple, comme représenté en figure 4, à l'issue de cette étape appliquée au joueur ID1, les séries de données d'accéléromètre de ce joueur sont segmentées en fonction du temps, en évènements de course, de marche, de tir ou de passe.
Utilisation des capteurs RFID pour calculer le RSSI
En télécommunications, le RSSI est une mesure de la puissance en réception d'un signal reçu d'une antenne. Son utilité est de fournir une indication sur l'intensité du signal reçu. Ainsi, le signal est souvent mesuré à partir d'une échelle de puissance négative généralement exprimée dans une échelle logarithmique (souvent en dBm).
La figure 5 est un schéma simplifié de l'architecture d'un récepteur RF. Le signal reçu par l'antenne est d'abord amplifié à l'aide d'un amplificateur faible bruit (LNA- Low Noise Amplifier), puis filtré par un filtre passe-bande afin de mesurer la puissance réceptrice (RSSI) à la fréquence d'opération.
Dans ces conditions, on peut montrer que la distance d entre le capteur RFID porté par un joueur et le tag positionné sur le ballon est liée au RSSI par la formule (1) suivante :
Figure FR3067614A1_D0001
(D où:
d représente la distance entre le lecteur et le tag.
Pt est la puissance de transmission.
Ga est le gain de l'antenne du capteur RFID.
Comme les grandeurs GA et PT sont continues, il est possible de calculer la distance d entre le lecteur RFID (sur la cheville du joueur) et le tag RFID (sur le ballon de football) à chaque instant en utilisant la formule (1).
En pratique, les données des capteurs RFID sont relevées à une fréquence de 25 Hz, soit un relevé toutes les 50 ms, pour obtenir une réactivité suffisante du système. En outre, les données des capteurs RFID sont uniquement relevées lorsque les capteurs RFID sont en communication avec un ou plusieurs tags du ballon, autrement dit lorsqu'au moins un joueur est à proximité du ballon.
Comme schématisé en figure 6, la valeur de puissance réceptrice RSSI est une valeur négative, et plus la valeur de puissance relevée est proche de 0, plus le joueur est proche du ballon. Afin de rendre plus facile la compréhension de la corrélation entre la valeur de RSSI et la distance entre le ballon et un membre du joueur portant le capteur RFID, il est utile de considérer la puissance réceptrice en valeur absolue.
Il est à noter qu'un signal réfléchi par le tag (2) du ballon est acceptable par le lecteur ou capteur RFID si et seulement si en valeur absolue, la valeur de RSSI(t) est inférieure à une valeur limite RSSImax dépendant du lecteur RFID, et correspondant à une distance maximale de détection du ballon par le capteur RFID.
Selon le procédé de l'invention, lorsque le ballon se trouve dans la zone d'émission d’un capteur RFID (3) porté par un joueur, un enregistrement est fait par ce capteur RFID. Un enregistrement comporte trois données: un numéro d'identification correspondant au joueur associé, une date d'enregistrement précise (un horodatage), et une valeur de puissance réceptrice (RSSI).
Dans le cadre de l'invention, la valeur de puissance réceptrice (RSSI) correspond à la puissance d'émission nécessaire au capteur RFID (3) porté par le joueur pour qu'il y ait communication entre le capteur radiofréquence (2) du ballon et le capteur RFID (3) du joueur à une distance donnée. Plus le capteur RFID du joueur est éloigné du ballon, plus la puissance nécessaire doit être grande. Il y a donc un lien direct entre la valeur de RSSI et la distance entre le capteur RFID du joueur et le ballon, comme exprimé dans la formule (1) plus haut.
Par conséquent les valeurs successives de RSSI sont enregistrées dans une mémoire (34) de chaque capteur RFID, pour pouvoir ensuite en déduire les distances successives entre le ballon et un joueur à proximité du ballon.
Selon un aspect de l'invention, on en déduira ensuite des évènements de jeu à partir de ces distances successives.
En revanche, lorsque le ballon n'est pas dans la zone d'émission du capteur RFID (3), d’un joueur, aucun enregistrement n'est effectué par le capteur RFID.
Regroupement de l'ensemble des données
Selon l'invention, les données des capteurs RFID et des accéléromètres de chaque joueur sont collectées et mémorisées pendant tout le temps de jeu. A la fin du temps de jeu, chaque joueur a donc acquis deux types de données dans les mémoires (34) de ses capteurs : les données issues de son ou de ses capteurs RFID (ID, dates d'enregistrement, valeurs successives de RSSI) et les données issues de son ou de ses accéléromètres (ID, dates d'enregistrement, valeurs successives du triplet X, Y, Z).
A l'issue de cette collecte, c'est-à-dire à la fin du match, les données de tous les joueurs sont collationnées et triées par date selon un ordre ascendant. On obtient donc deux ensembles de données datées et triées par ordre chronologique : les données issues de tous les capteurs RFID de l'ensemble des joueurs et les données de tous les accéléromètres de l'ensemble des joueurs.
Il est à noter que dans une version plus complexe du système selon l'invention, permettant une collecte des données en temps réel, il serait possible de télétransmettre toutes les données en temps réel à une station de traitement déportée, en particulier dans le cadre d'une installation du système dans une salle pour la pratique du football en salle.
En plus du système décrit précédemment et du procédé de collecte des données issues des capteurs (3), l'invention a également pour objet le procédé de traitement de ces données. Cette phase a pour objectif final de reconstruire l'ensemble de la séquence de jeu qui se s'est déroulée lors du match, pour définir un certain nombre d'évènements de jeu, puis de calculer des statistiques individuelles ou collectives basées sur ces évènements de jeu.
Les étapes du procédé de traitement sont schématisées en figure 7.
1 12
Dans une première étape 71, le système (1) relève à l'aide des accéléromètres et des capteurs RFID des joueurs, les données d'accélération sur 3 axes Χ,Υ,Ζ et les données de puissance RSSI. Ces données sont mémorisées et horodatées dans les capteurs (3) respectifs.
A la fin du match (ou en temps réel si le système possède une architecture de transmission en temps réel, connue en soi), dans l'étape 72, les données d'accélération et de puissance RSSI sont restituées et triées en fonction de leur horodatage, ce qui permet de créer une succession d'évènements de jeu. Les données issues des accéléromètres sont analysées pour détecter des évènements de jeu de premier ordre: course, marche, tir, passe.
En 73, les évènements de jeu sont analysés et triés en fonction de la puissance RSSI associée, pour ne garder pour chaque joueur que les évènements de jeu utiles, à savoir ceux qui ont une valeur RSSI inférieure à un seuil prédéterminé, c'est-à-dire ceux des évènements dans lesquels le joueur est à proximité immédiate du ballon.
En 74, le procédé confronte les séquences de jeu individuelles retenues, puis reconstruit la séquence de jeu globale correspondant au match, grâce aux valeurs de RSSI. Grâce à cette confrontation, il devient possible de définir et d'incrémenter une série de statistiques individuelles ou collectives de second ordre, par exemple : duel entre deux joueurs, réussi pour l'un et raté pour l'autre, dribble réussi ou raté, passe réussie ou ratée, ballon récupéré ou perdu, interception du ballon, possession du ballon.
Enfin, le procédé se termine par le calcul et l’incrémentation de statistiques de jeu individuelles ou collectives, grâce aux valeurs de puissance RSSI et aux valeurs d'accélération.
Un exemple de ce traitement est schématisé en figure 8 pour une séquence de jeu impliquant 3 joueurs notés ID1, ID2, ID3, ID1 et ID2 faisant partie de la même équipe.
En haut à gauche de la figure 8, on a représenté en fonction du temps les activités de chaque joueur basées sur leur relevé d'accéléromètre, comme expliqué en relation avec la figure 4. Par exemple, le joueur ID1 passe successivement par une phase de marche, puis une phase de course, une passe, une nouvelle phase de marche, une nouvelle phase de course, et enfin une passe.
En haut au centre de la figure, on a représenté pour chaque joueur par un trait horizontal, la présence d'un relevé RFID pourvu d'une valeur de RSSI inférieure au seuil RSSImax, indiquant qu'à ces instants le joueur était à proximité du ballon.
En haut à droite de la figure, on a représenté le résultat de la confrontation entre les séquences de jeu individuelles de chacun des 3 joueurs, ce qui permettra de calculer des statistiques de second ordre et de reconstruire entièrement la séquence de jeu du match. Les évènements qui correspondent à une succession d'instants où un joueur est à proximité du ballon forment des intervalles de temps (parties grisées) qui correspondent à des évènements de jeu impliquant un joueur et le ballon. C'est à partir de ces évènements de jeu qu'il est utile de dériver des statistiques de jeu, en utilisant à nouveau si nécessaire les données provenant des accéléromètres.
Par exemple, si on analyse l'évènement de jeu encadré en bas à droite de la figure 8, on constate la succession d'un évènement de course par ID2, suivi d'une passe par ID2, tandis que pour le joueur ID3 se produit la succession d'un évènement de course puis d'un très court évènement de marche.
Le joueur ID2 fait une passe en fin de séquence, ce qui suppose a priori qu'il était en possession du ballon avant cela. Or dans le même temps, le relevé RFID de valeur RSSI indique que le joueur ID3 est aussi dans la zone du ballon avant cet évènement de passe. Il y a donc deux joueurs autour du ballon.
Afin de déterminer précisément la possession du ballon, l'algorithme exploite de nouveau les valeurs de RSSI en analysant quel joueur est le plus proche du ballon pendant cette phase de jeu.
Dans ce cas précis, supposons que les valeurs de RSSI indiquent que le joueur ID2 était plus proche du ballon, ce qui vient confirmer que c'est bien lui qui avait la possession du ballon avant la passe.
En définitive, l'analyse de jeu dans ce cas est la suivante :
- Le joueur ID2 a la possession du ballon (incrémentation de la statistique « possession de balle » de ID2), le joueur ID3 vient disputer cette possession. Il y a duel (incrémentation de la statistique « duel »). Le joueur ID2 fait une passe (incrémentation de la statistique « passe » de ID2), ce qui implique que le joueur ID2 a réussi son duel (incrémentation de la statistique « duel réussi » de ID2), tandis que le joueur ID3 a raté le sien (incrémentation de la statistique « duel raté » de ID3).
La reconstitution de l'ensemble de la séquence de jeu permettra de déterminer un ensemble de statistiques individuelles ou collectives, comme le nombre de passes, de tirs, de duels gagnés ou perdus, comme cela sera détaillé plus loin.
Il est à noter qu'à chaque date de relevé de capteur RFID, plusieurs données provenant de joueurs différents peuvent être présentes. Il est en effet possible qu'à une même date de relevé, plusieurs joueurs aient été à proximité du ballon et qu'un relevé RFID ait été effectué à la même date pour plusieurs joueurs. Il faut donc déterminer quel joueur parmi ceux à proximité du ballon, était en possession du ballon.
Selon l'invention, la confrontation, en fonction de leur horodatage, des données RSSI issues des capteurs RFID permet de déterminer la possession du ballon. La possession de ballon est calculée à partir de la statistique de détenteur de ballon. La statistique de possession de ballon est la pierre angulaire du calcul de toutes les autres statistiques. Il faut noter que la statistique de possession de ballon est uniquement calculée à partir des valeurs de RSSI et d'ID issues des capteurs RFID.
Au contraire, la confrontation des données RSSI issues des capteurs RFID et des données des accéléromètres permet de reconstituer l'ensemble de la séquence de jeu du match et d'en déduire un ensemble de statistiques de second ordre, comme par exemple les statistiques de passes et de tirs, de duels, de dribbles, etc.
Selon l'invention, les valeurs de RSSI ont donc deux utilités primordiales. La première utilité est de pouvoir faire une sélection des événements de jeu utiles à l'analyse globale du match (c'est-à-dire ceux où au moins un joueur est à proximité du ballon). La seconde utilité est de permettre de calculer la plupart des statistiques de jeu en confrontant les données RSSI avec les données des accéléromètres pour déterminer les évènements de jeu individuels et en déduire toutes les statistiques de jeu désirées : possession de ballon, passe, passe réussie/ratée, duel, duel réussi/raté, action défensive/offensive, tir, tir réussi/raté, dribble, dribble réussi/raté, etc.)
On va maintenant décrire plus en détail l'utilisation du procédé et du dispositif selon l'invention pour l'obtention d'exemples de statistiques portant sur des évènements de jeu dans le cadre de la pratique du football.
Détention du ballon :
On définit le détenteur du ballon à l'instant t comme étant le joueur qui est le plus proche du ballon lors de la date d'un relevé RFID. Ainsi, à un horodatage de relevé RFID donné, le détenteur du ballon est le joueur dont le capteur RFID présente la puissance RSSI la plus faible en valeur absolue.
‘ 15
Possession de ballon :
Etre détenteur du ballon à une date donnée ne signifie pas forcément que le joueur est en « possession » du ballon. Il est en effet possible qu'un joueur n'étant pas en possession du ballon ait été plus proche du ballon que le possesseur de ballon pendant un très court moment. La possession du ballon implique donc la détention du ballon pendant une période correspondant à plusieurs relevés de capteur RFID successifs.
La possession du ballon, exprimée en temps, est une variable incrémentée à chaque date de relevé RFID. A la date initiale de début de match la possession de ballon de chaque joueur est initialisée à zéro. A chaque date de relevé RFID, cette variable est incrémentée pour chaque joueur selon les trois cas de figure ci-dessous :
1er cas : le joueur est détenteur du ballon lors de la date courante de relevé RFID et le joueur était détenteur du ballon lors de la date de relevé RFID précédente : le fait de jeu correspondant est que le joueur a simplement gardé le ballon.
2ieme cas : le joueur détenteur du ballon lors de la date courante de relevé RFID n'était pas détenteur du ballon lors de la date précédente, et est détenteur lors de la date suivant la date actuelle de relevé RFID : le fait de jeu correspondant est que le joueur vient de prendre le ballon.
3ieme cas : le joueur n'est pas détenteur du ballon lors de la date courante de relevé RFID, mais était détenteur du ballon lors des deux dates de relevé RFID précédentes, et lors de la date de relevé suivant la date courante de relevée RFID: le fait de jeu correspondant est que le joueur a gardé le ballon mais lors de la date courante de relevé RFID, un autre joueur était plus proche que lui du ballon sans qu'il en prenne la possession.
Lorsqu'un de ces 3 cas se présente pour un joueur, sa statistique de possession de ballon est incrémentée de l'intervalle de temps entre la date courante de relevé RFID et la date précédente.
Perte de ballon :
La perte de ballon, exprimée en nombre, est une variable incrémentée à chaque date de relevé RFID. A la date initiale de début de match la statistique de perte de ballon de chaque joueur est initialisée à zéro.
A chaque date de relevé RFID, cette variable est incrémentée dans les cas cidessous :
1er cas : le joueur avait la possession du ballon lors de la date précédent la date actuelle de relevé RFID et les données RSSI montrent qu'un joueur de l'équipe adverse a pris possession du ballon lors de la date actuelle de relevé.
2ieme cas : le joueur avait la possession du ballon lors de la date précédent la date actuelle de relevé RFID et les données RSSI montrent qu'il en a perdu la possession lors de la date actuelle de relevé sans qu'aucun autre joueur n'ait pris la possession du ballon (i.e., personne n'est en possession du ballon lors de la date actuelle de relevé).
Récupération de ballon :
La récupération de ballon, exprimée en nombre, est une variable incrémentée à chaque date de relevé RFID. A la date initiale de début de match la statistique de récupération de ballon de chaque joueur est initialisée à zéro.
A chaque date de relevé RFID (RSSI), cette variable est incrémentée dans les deux cas de figure suivants:
- 1er cas : le joueur a la possession du ballon lors de la date actuelle de relevé RFID tandis qu'un joueur de l'équipe adverse avait la possession du ballon lors de la date précédant la date actuelle de relevé RFID.
- 2ieme cas : le joueur a la possession du ballon lors de la date actuelle de relevé
RFID alors qu'aucun joueur n'avait la possession lors de la date précédant la date actuelle de relevé RFID.
Passe et tir :
Afin de pouvoir identifier les actions de passe et de tir, il est important de définir les moments où le joueur garde la possession du ballon pendant un ensemble de relevés consécutifs. On appelle ces moments des « moment de jeu ». Un moment de jeu est un intervalle constitué de deux dates de relevés RFID : une date de début et une date de ' 17 fin. Entre ces deux dates, le joueur a la possession du ballon. Avant et après ces dates, le joueur n'a pas la possession du ballon.
Dans un moment de jeu on identifie deux dates importantes :
- La date de contact correspondant à la dernière date où le pied du joueur a été en contact avec le ballon. Après cette date la puissance RSSI en valeur absolue est strictement croissante : le ballon s'éloigne du capteur RFID. La date de contact correspond à la date où le pied entre en contact avec le ballon et effectue peutêtre une passe ou un tir.
- La date d'action correspondant à la dernière date avant la date de contact telle qu'avant cette date la puissance RSSI en valeur absolue est croissante et après cette date elle est décroissante. La date d'action correspond à la date de début de l'action de jeu, c'est-à-dire au moment où le pied du joueur commence sa descente vers le ballon jusqu'au contact final.
Une condition nécessaire pour être sûr qu'il y a bien eu contact entre le pied de joueur et le ballon au moment de la date de contact est que la puissance en valeur absolue à cette date soit inférieure à un seuil qu’on appelle puissance maximum de contact.
Dans ces conditions on peut alors identifier une action de passe ou de tir. Ces deux actions sont donc identifiées par l'analyse des données RFID complétée par l'analyse des données accéléromètre.
La différenciation entre action de tir et action de passe se fait dans un premier temps par l'étude de la durée écoulée entre la dernière date du moment de jeu, c'est-à-dire la dernière date où le joueur est encore en possession du ballon, et la date du début d'action, c'est-à-dire la date d'action définie précédemment.
On peut alors définir deux seuils de durée afin de différencier passe et tir : le seuil de durée de passe et le seuil de durée de tir.
- 1er cas : si la durée constatée est inférieure au seuil de durée de tir, alors il s'agit d'un tir.
- 2ieme cas : si la durée constatée est supérieure au seuil de durée de passe, alors il s'agit d'une passe.
- 3ieme cas : si la durée est comprise entre le seuil de durée de tir et le seuil de durée de passe, alors ce sont les données des accéléromètres accéléromètre qui viennent en complément de l'analyse et permettent d'identifier l'action.
Dans ce troisième cas, l'étude des données d’accéléromètre permet de conclure. Pour cela, on calcule les valeurs moyennes des données X, Y, Z de l'accéléromètre (en valeur absolue) entre la date d'action et la date de contact. Si les valeurs moyennes d'accélération constatées se situent dans l'intervalle constitué par les valeurs de seuils propres à l'action de passe alors l'action est une passe. Si les valeurs moyennes constatées se situent dans l'intervalle constitué par les valeurs de seuils propres à l'action de tir alors l'action est un tir.
Passe réussie :
La statistique de passe réussie, exprimée en nombre, est une variable incrémentée à chaque date de relevé RFID. A la date initiale de début de match la statistique de passe réussie de chaque joueur est initialisée à zéro.
A chaque date de relevé RFID, cette variable est incrémentée dans le cas de figure suivant: une action de passe est identifiée à la date actuelle de relevé RFID ET lors de la date suivante les données RSSI montrent qu’un autre joueur de la même équipe a la possession du ballon.
Passe ratée :
La statistique de passe ratée, exprimée en nombre, est une variable incrémentée à chaque date de relevé RFID. A la date initiale de début de match la statistique de passe ratée de chaque joueur est initialisée à zéro.
A chaque date de relevé RFID, cette variable est incrémentée dans les cas suivants :
- 1er cas : une action de passe est identifiée à la date actuelle de relevé RFID ET les données RSSI montrent lors de la date suivante qu’un autre joueur de l'équipe adverse a la possession du ballon.
- 2ieme cas : une action de passe est identifiée à la date actuelle de relevé RFID ET lors de la date suivante les données RSSI montrent qu'aucun joueur n'est en possession du ballon.
Duel :
Si deux joueurs d'équipe adverses sont, selon leurs données d'accéléromètre, en phase de marche ou de course au même moment et ont des relevés RSSI, ils sont alors en duel. Grâce aux données RSSI on sait qui a la possession avant et après ce duel. On sait alors si le duel est réussi ou raté.
Avantages de l'invention :
L'invention atteint les buts fixés. Le nouveau dispositif et le nouveau procédé d'acquisition et de traitement de données permettent d'obtenir de façon rapide et fiable un ensemble de statistiques de jeu des joueurs, grâce à l'utilisation de la puissance réceptrice RSSI. Le système est particulièrement simple et économique, et délivre pourtant un grand nombre de statistiques individuelles ou collectives de façon très précise. En outre, le système selon l'invention est bien plus réactif que ceux connus, puisqu'il permet un temps de détection de présence du ballon dans un rayon de 50 centimètres en moins de 50 ms, pour pouvoir capturer la totalité des évènements de jeu jusqu'à une vitesse du ballon atteignant 80 km/h.

Claims (15)

1 - Système (1) de collecte et de traitement de données associées aux joueurs d'un jeu de ballon, dans lequel le ballon comporte au moins un émetteur RFID (2) sous la forme d'une étiquette radiofréquence, caractérisé en ce qu'il comporte :
- pour chaque joueur, un capteur radiofréquence RFID (3) actif porté au niveau de chaque membre autorisé à entrer en contact avec le ballon, ledit capteur RFID étant apte à mesurer, à partir de la puissance (RSSI) du signal radiofréquence reçu de l'émetteur RFID (2), la distance instantanée entre ledit capteur RFID et ledit émetteur RFID, et un accéléromètre apte à mesurer l'accélération instantanée dudit membre, ainsi qu'un microprocesseur et une mémoire pour horodater et mémoriser les mesures issues du capteur RFID et de l'accéléromètre à des fins de post-traitement, et
- une unité centrale (4) pourvue d'un programme configuré pour lire et traiter les données enregistrées dans les mémoires portées par les joueurs et pour en déduire des données représentatives de certaines informations physiques ou techniques liées à la pratique sportive des joueurs.
2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque capteur RFID (3) est configuré pour émettre un signal radio périodique pour détecter l'étiquette RFID (2) du ballon, pour déterminer de façon périodique la valeur de RSSI et pour y associer un horodatage de la détection.
3 - Système selon la revendication 1 ou la revendication 2, optimisé pour le jeu de football en salle, caractérisé en ce qu'il comporte une chevillière pour chaque pied des joueurs, chaque chevillière intégrant un capteur RFID (3) et un accéléromètre, chaque capteur étant pourvu d'un numéro d'identification associé à un joueur unique.
4 - Procédé de traitement des données enregistrées par le système (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, de manière à générer des statistiques de jeu pour les différents joueurs, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à déduire de la valeur absolue de chaque valeur de puissance RSSI enregistrée par un capteur RFID (3), la distance instantanée entre ce capteur RFID d'un joueur et le ballon, ' 21 cette valeur absolue de la puissance RSSI étant d'autant plus faible que le ballon est proche du capteur RFID (3) dudit joueur.
5 - Procédé de traitement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à enregistrer chaque valeur de puissance RSSI détectée inférieure à une valeur de seuil prédéfinie RSSImax, ainsi que l'horodatage de sa détection.
6 - Procédé de traitement selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à enregistrer à intervalles réguliers les valeurs issues des accéléromètres portés par chaque joueur, ainsi que l'horodatage correspondant à chaque enregistrement et l'identification (ID) du joueur correspondant à chaque enregistrement.
7 - Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'à la fin du temps de jeu, les données (identification ID, horodatage d'enregistrement, valeur de RSSI) des capteurs RFID (3) de tous les joueurs et les données (identification ID, horodatage d'enregistrement, triplet d'accélération sur 3 axes XYZ) des accéléromètres de tous les joueurs sont collationnées et triées par ordre chronologique en vue d'un post-traitement pour identifier des évènements de jeu et déterminer des statistiques de jeu.
8 - Procédé de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à déterminer à partir des valeurs (identification ID, date d'enregistrement, valeur de RSSI) issues des capteurs RFID (2) un évènement de jeu consistant en la détention du ballon à un instant donné, le détenteur du ballon étant défini comme étant le joueur dont la valeur absolue de la puissance RSSI est la plus faible à cet instant.
9 - Procédé de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à déterminer à partir de la détention du ballon, un évènement de jeu consistant en la possession du ballon, le possesseur du ballon pendant une période étant défini comme étant le joueur détenteur du ballon à plusieurs horodatages successifs des données issues des capteurs RFID (3).
10 - Procédé de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à déterminer à partir de l'information de possession du ballon, une statistique de perte de ballon pour chaque joueur, incrémentée à chaque fois que les relevés de la valeur RSSI montrent que la possession du ballon est passée à un joueur de l'équipe adverse.
11 - Procédé de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à déterminer à partir de l'information de possession du ballon, une statistique de récupération de ballon pour un joueur donné, incrémentée à chaque fois que les relevés de la valeur RSSI montrent que la possession du ballon est passée d'un joueur de l'équipe adverse, audit joueur.
12 - Procédé de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape apte à distinguer un tir d'un joueur et une passe, consistant à mesurer la durée écoulée entre la dernière date d'un moment de jeu où le joueur est encore en possession du ballon, et la date du début d'action, et (i) si la durée constatée est inférieure à un seuil prédéterminé correspondant à la durée d'un tir, alors il s'agit d'un tir, et (ii) si la durée constatée est supérieure à u seuil prédéterminé correspondant à la durée d'une passe, alors il s'agit d'une passe, et (iii) si la durée écoulée est comprise entre le seuil de durée de tir et le seuil de durée de passe, les données des accéléromètres permettent d'identifier l'action, une action avec une accélération supérieure à une valeur moyenne prédéterminée correspondant à un tir, et une action avec une accélération inférieure à une valeur moyenne prédéterminée correspondant à une passe.
13 - Procédé de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à identifier un tir effectué par un joueur, lorsqu'à la fin d'un moment de possession du ballon par un joueur, la puissance RSSI en valeur absolue indiquée par le capteur RFID (3) de ce joueur est strictement croissante (signifiant que le ballon s'éloigne du joueur), sans que la valeur RSSI des capteurs RFID des autres joueurs n'indique une prise de possession du ballon par un autre joueur.
' 23
14 - Procédé de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à identifier une passe réussie par un joueur lorsqu'à la fin d'un moment de possession du ballon par un joueur, les valeurs RSSI montrent qu'à la date suivant ledit moment de jeu, la possession du ballon est passée à un autre joueur
5 de la même équipe.
15 - Procédé de traitement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à identifier une passe ratée par un joueur lorsqu'à la fin d'un moment de possession du ballon par un joueur, les valeurs RSSI montrent qu'à la
10 date suivant ledit moment de jeu, la possession du ballon est passée à un joueur de l'équipe adverse.
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