Effectivity_of_Sports_Timing_RFID_System_Field_Study en pt

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2019 IEEE International Conference on RFID Technology and Applications (RFID-TA)
Eficácia do sistema RFID de cronometragem esportiva,
Estudo de campo
1ruaJan Kolaja 2ndJana Kolaja Ehlerova
Instituto de Novas Tecnologias e Informática Aplicada
Universidade Técnica de Liberec
Liberec, República Tcheca
jan.kolaja@tul.cz
Instituto de Novas Tecnologias e Informática Aplicada
Universidade Técnica de Liberec
Liberec, República Tcheca 
jana.kolaja.ehlerova@tul.cz
Abstrato—Este estudo resume as experiências obtidas ao usar o sistema 
RFID UHF para cronometragem esportiva (de hardware RFID de prateleira e 
software personalizado projetado pelos autores). O sistema utiliza quatro 
layouts básicos de leitores/tags RFID para quatro grupos de esportes. Os 
dados de vários eventos foram retomados em estatísticas onde a 
probabilidade de leitura e a imprecisão são monitoradas.
Termos de índice—UHF RFID, cronometragem esportiva
Além de todos os benefícios, também existem algumas limitações que 
aparecem quando o sistema de temporização baseado em RFID UHF é usado em 
condições do mundo real. Os sistemas RFID da prateleira são ajustados para 
atender às especificações necessárias para uma identificação confiável [2], [5].
Com base em anos de experiência no campo do tempo do esporte RFID, 
a principal razão dos problemas é simplesmente que os seres humanos são 
indivíduos, não peças uniformes no processo de produção. Essa é a razão 
pela qual eles
eu. euNTRODUÇÃO
A cronometragem esportiva para eventos ao ar livre em massa, como corridas 
ou corridas de ciclismo, usa com mais frequência a tecnologia que fornece 
resultados em tempo real. Atualmente, existem várias ferramentas e tecnologias 
industriais que são usadas para cronometragem de esportes online. Algumas 
dessas tecnologias são comumente usadas por uma ampla gama de 
temporizadores, algumas são exclusivas, como o Bluetooth [3].
A tecnologia RFID tornou-se comum no mundo do tempo. Um amplo 
espectro dessa tecnologia é usado para cronometragem em toda a sua 
faixa começando com NFC, passando por LF, HF, UHF a MW. A 
frequência MicroWave com etiquetas RFID ativas é provavelmente a 
solução mais precisa para o sistema de cronometragem sem contato, 
por outro lado, é também a maneira mais cara, especialmente no caso 
de grande quantidade de desportistas rastreados.
Os sistemas RFID são amplamente utilizados para eventos de massa sem 
necessidade de grande precisão onde o tempo ainda é essencial, mas não tem 
ambição de mudar as tabelas de recordes mundiais. Portanto, mesmo o melhor 
sistema RFID possível não é confiável o suficiente para atender aos regulamentos 
da IAAF, de modo que não pode ser usado para competições de corrida de pista 
[4].
De vários pontos de vista, o sistema RFID UHF com tags passivas 
tem o melhor valor pelo preço. Esta é a lista dos principais benefícios 
desta tecnologia para a cronometragem esportiva:
• fazer a etiqueta RFID não funcionar antes do uso (dobrar, choque),
• use babador inicial com etiqueta RFID de várias maneiras (não 
recomendadas),
• troque o babador inicial com os colegas.
Além das distrações deste usuário, também existem limitações que 
não são culpa do piloto, como
• várias probabilidades de leitura dependendo do clima 
(distrações atmosféricas), liberação de tags (lama, suor),
• RSSI (Relative Signal Strenght Identifier) nem sempre é 
preciso,
• a primeira marca vista nem sempre é a primeira na linha de chegada.
II. vocêTECNOLOGIA E CONFIGURAÇÕES SED
• uma rica oferta de leitores RFID, antenas e tags no 
mercado,
• preço de etiqueta baixo - não há necessidade de chip de tempo retornável,
• etiquetas na forma de adesivos - podem ser facilmente anexadas 
ao número inicial,
• o alcance de leitura é bom o suficiente para leitura sem a 
interação do piloto,
• disponibilidade
• eficácia
Fig. 1. Portão do Sportchallenge, duas antenas e leitor superior
978-1-7281-0589-5/19/$31,00 ©2019 IEEE
Piolhos autorizados9ns7e8d-1eu8tusar72imi1ed0t5 9-EU19/EUo:8UN5V/ERS$D3UMA1D.0E0EF©D2pronto-socorro0UMA1eu9DIEOEREIO GRANDE DO S2você2EU.0Baixado em 11 de agosto de 2022 às 23:19:31 UTC do IEEE Xplore. Restrições aplicadas.
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Fig. 2. Esquema do sistema de cronometragem Sportchallenge.
O hardware básico do sistema de cronometragem Sportchallenge 
consiste em antenas personalizadas conectadas ao leitor Impinj (veja a Fig. 
1) e tags DogBone (Impinj Monza 4D), veja a especificação na Tab. I [1] como 
transponders. O software Speedway Connect como parte do leitor Impinj 
envia todos os dados lidos para um servidor Linux que executa o software 
Sportchallenge personalizado. Este software baseado em PHP e MySQL é 
responsável pela interpretação final dos dados em resultados de corrida, 
veja a Fig. 2.
Fig. 3. Posição da tag e antena, esportes diferentes.
babador para corrida) e provavelmente não será destruído. O suor 
também não é um problema e mesmo a chuva forte não afeta a leitura. 
A lama pode criar uma barreira forte o suficiente para reduzir a 
probabilidade de leitura, mas no caso normal, a lama é pulverizada do 
lado oposto.
2) Executar:Por razões práticas e históricas, os corredores costumam usar 
números de partida no peito, de modo que a etiqueta incluída no número 
do peitoral seja usada no peito. Essa configuração apresenta um problema 
para um sistema RFID. A antena deve ser inclinada para frente para que o 
alcance de leitura não seja estritamente limitado.
Outro problema dessa configuração é a água: os pilotos podem 
facilmente suar sobre a etiqueta e fazer uma barreira para a antena. Este 
problema é evitado com bastante sucesso usando um espaçador - pedaço 
de espuma preso sob a etiqueta, que mantém a etiqueta afastada do corpo 
dos corredores.
Finalmente, o próximo problema relacionado à transpiração ou 
chuva é o material do número do babador, que é esticado e pode 
ser destruído manualmente, destruindo também a etiqueta.
3) Ciclocross/Ciclismo de estrada:O número do babador é o mesmo 
usado para corridas de estrada ou corrida de obstáculos. Devido às regras 
do CX, o babador não deve ser usado no meio das costas dos pilotos, pois é 
o primeiro local a ser pulverizado em condições de lama. Normalmente, o 
babador é usado no lado esquerdo das costas do piloto.
4) OCR, esqui XC:Corrida de obstáculos é um tipo específico de 
evento de corrida. O principal problema é que os participantes 
precisam rastejar na lama, o que limita o uso do babador no peito. 
A possibilidade é usar o babador nas costas. Coçar as costas dos 
participantes é muito menos provável do que coçar o peito.
Usar a etiqueta nas costas dos pilotos também parecia conveniente 
para o esqui XC. Especialmente com a técnica de pólo duplo, as costas 
do esquiador são a única parte visível da altura em todas as sequências 
do movimento. É por isso que este layout foi aplicado com sucesso ao 
esqui XC na neve e na estrada. Ele substituiu os babadores de tornozelo 
testados anteriormente, pois é muito mais confortável para o corredor, 
bem como para a pessoa que precisa classificar, limpar e armazenar 
etiquetas.
TABELA I
TESPECIFICAÇÃO AG, DGOB1EUMPINJMONZA4D
Frequência de operação 860 - 960 MHz
Tamanho da antena 86 x 24 milímetros
Tamanho recortado 97 x 27 milímetros
Memória Memória EPC até 496 bits memória 
do usuário até 512 bits
TID serializado
A. Layout de hardware
O layout básico de hardware do portão de temporização RFID é 
uma estrutura ajustável feita de perfis de aço quadrados. Leitor e 2 
antenas horizontais são montadas na parte superior do quadro. As 
antenas são geralmente niveladas aprox. 2,3m acima do solo, 
orientado em 45◦ângulo. O leitor é colocado entre essas 2 antenas. 
Esse layout fornece cabos de antena mais curtos possíveise a 
possibilidade de manter o leitor e as antenas juntos sem a 
necessidade de desmontagem a cada transporte.
O portão descrito acima é o mesmo para a variedade de 
esportes como corrida, patins em linha, ciclismo de estrada, 
ciclocross ou MTB. A diferença entre cada disciplina é onde o 
babador inicial é usado. Deste ponto de vista, a tarefa de 
inventário do corredor pode ser dividida em 4 grupos 
nomeados pelo exemplo mais típico de tal disciplina, ver Fig. 3.
• MTB - babador no guidão da bicicleta, próximo às 
antenas.
• Run - babador no peito do corredor, aproximando-se das antenas.
• CX, inline - babador nas costas dobradas do piloto (45◦) aparecendo de 
repente na visão das antenas e ficando mais distantes.
• OCR, esqui XC - babador nas costas do piloto (ângulo não ideal) 
aparecendo repentinamente na visão das antenas e ficando mais 
distante.
B. Especificidades de diferentes esportes III. RPROCESSAMENTO DE RESULTADOS
1) MTB:A etiqueta incluída no número do peitoral é usada no guidão. O 
número do babador geralmente é de material mais duro (mais firme que
Ao processar os resultados, existem duas fontes de informação. 
A primeira são os dados obtidos pelo leitor RFID filtrados por
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o sistema de cronometragem (número de início e hora). Filtrar 
significa que o sistema reconhece se o número deve estar na 
corrida, se o corredor está em sua primeira, segunda ou última 
volta, se essa tag já foi gravada, se o resultado é válido, etc. lista de 
números de partida dada pelo árbitro na linha de chegada. Como 
os árbitros não podem saber todos os dados sobre cada número 
(categoria, número da volta, hora de início), o sistema RFID não 
pode fornecer dados precisos para a linha de chegada por vários 
motivos. Portanto, os dados RFID devem ser verificados para 
seguir a lista de referência.
TABELA III
STAÍSTICAS DEMTBEM DETALHE
diferença [s] leituras trocado correto
0 217 56 74,19%
1 305 47 84,59%
2 204 19 90,69%
3 164 7 95,73%
4 134 2 98,51%
5 110 0 100%
6 105 1 99,05%
7 82 1 98,78%
8 76 0 100%
9 71 0 100%
TABELA II
STAÍSTICAS
disciplina eventos leituras adicionado trocado troca. Isso é dado pela velocidade com que os corredores passam pelo portão de 
chegada, de modo que passam pouco tempo no portão. Aba. III mostra em 
detalhes que a diferença de tempo é reconhecida muito bem, embora existam 
algumas exceções que são principalmente casos de corridas de crianças, quando 
esses pequenos corredores geralmente passam a linha de chegada muito 
lentamente e raramente param na área de chegada.
MTB 17 3528 22 (0,62%) 130 (3,68%)
Corre 19 4656 27 (0,58%) 492 (10,57%)
CX/ESTRADA 10 812 13 (1,6%) 5 (0,62%)
OCR/ESQUI 16 3003 6 (0,2%) 1 (0,03%)
Na Tab. II é uma visão geral dos dados processados coletados pelo 
sistema Sportchallenge. B. EXECUTAR
• A disciplina define o layout de hardware especificado na Fig.
3.
• A coluna chamada Eventos representa o número de eventos 
coletados usando esse layout.
• A coluna chamada Leituras é o número de leituras na linha de 
chegada. Cada tag é classificada nas estatísticas apenas uma vez (na 
linha de chegada), mesmo que a configuração da corrida forneça mais 
de uma volta (mais passando pelo portão de chegada).
Ele evita vários erros para uma etiqueta de mau funcionamento ou o fato 
de que apenas as voltas finais são verificadas.
• A coluna chamada Adicionado é o número de tags perdidas 
pelo sistema RFID.
• A coluna chamada Swapped é o número de tags que 
foram lidas em ordem inversa pelo árbitro. Afeta dois 
números, mas eles foram considerados como uma avaria.
TABELA IV
STATÍSTICAS DE CORRIDA EM DETALHE
diferença [s] leituras trocado correto
0 541 177 67,28%
1 725 154 78,76%
2 503 91 81,91%
3 389 39 89,97%
4 305 20 93,44%
5 229 6 97,38%
6 158 7 95,57%
7 151 1 99,34%
8 140 0 100%
9 94 0 100%
De acordo com a Tab. O layout II RUN tem quase a mesma probabilidade 
de leitura que o MTB, mas tem as piores estatísticas em precisão. Também, 
Tab. IV mostra muitas trocas em distâncias maiores. Isso é dado pela 
velocidade, os corredores passam a linha de chegada e também são comuns 
as mudanças bruscas dentro de alguns metros antes da linha de chegada. 
As corridas para crianças pequenas têm um impacto muito maior nas 
estatísticas ruins em comparação com outros layouts.
Eventualmente, layouts especiais de corrida estão sendo testados. 
Aba. V mostra 2 testes exclusivos em comparação com o layout RUN 
comum.
As Tabelas III a VI mostram estatísticas detalhadas de troca de 
posição dos pilotos de acordo com a verificação com a lista de árbitros.
• A coluna chamada Diff significa a diferença arredondada em 
segundos entre dois itens que foram lidos.
• A coluna chamada Leituras significa a quantidade total de 
resultados processados com diferença de tempo indicada.
• A coluna chamada Swapped significa a quantidade de substituições de 
um para um que tiveram que ser feitas na diferença de tempo 
indicada.
• A coluna chamada Correto significa a porcentagem de como o 
sistema foi bem-sucedido na estimativa de posição.
TABELA V
STESTES ESPECIAIS COM CORREDORES
Os dados em tabelas e gráfico foram obtidos na temporada 2018 e 
metade da temporada 2019 pelos autores. A razão pela qual os eventos mais 
antigos não foram incluídos é que não havia nenhuma regra para 
armazenar os dados registrados.
esquema eventos leituras adicionado trocado
Corre 19 4656 27 (0,58%) 492 (10,57%)
Corresem espaçador 1 248 8 (3,23%) 17 (6,85%)
Corre90◦ 1 294 6 (2,04%) 24 (8,16%)
A. MTB O primeiro (chamado de “sem espaçador”) foi o teste com layout 
RUN sem espaçador na parte de trás do número inicial (sem isolamento 
entre etiqueta e desgaste dos corredores). Resultados deste teste
Conforme mostrado na Tab. O layout MTB II é bastante poderoso na probabilidade de 
leitura e comparado ao layout RUN, ele tem menos necessidades de
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mostrou quão grande é o impacto dos espaçadores e provou seus 
benefícios. Na segunda (“90◦”) o ângulo de radiação das antenas foi 
alterado para que elas irradiassem de cima para o solo. Esta solução 
deveria tornar a borda de leitura mais nítida, embora a sobreposição 
pela cabeça do participante tivesse um impacto significativo. Mais uma 
vez, isso é possível resolver pela adição de um portão RFID secundário, 
o que tornaria o sistema mais demorado para montar e desmontar. De 
qualquer forma, este teste isolado foi sobrecarregado pelo uso do 
conjunto de jardineiras retornáveis que estava em uso na quarta 
temporada na época do evento. Este conjunto de babadores é usado 
constantemente em eventos de baixo custo e apresenta sinais de 
desgaste.
eventos mostraram apenas um impacto positivo sem problemas com a 
perda de números iniciais.
C. CX/ESTRADA
Fig. 4. Estatísticas de diferentes esportes.
TABELA VI
STAÍSTICAS DECX/ESTRADAEM DETALHE Finalmente a Fig. 4 mostra todos os dados das Tabelas III a VI. Pontos de 
diferença de tempo discretos são intercalados por um polinômio para mostrar a 
tendência.
diferença [s] leituras trocado correto
0 26 3 88,46%
1 45 0 100%
2 27 0 100% 4. CONCLUSÃO
3 34 0 100% Um sistema RFID UHF com etiquetas passivas é um sistema eficaz e 
fácil para cronometragem esportiva. Os limites do sistema como alta 
velocidade (ciclistas), sobreposições, etc. foram processados 
estatisticamente e os dados foram mostrados no texto acima. De 
acordo com as estatísticas, o maior problema parece ser a leitura do 
peito do corredor (layout RUN) porque quanto melhor a tag responde, 
mais rápido o corredor parece.Para resolver este problema é possível 
levar em consideração todos os valores lidos (incluindo RSSI) ao avaliar 
o resultado de cada número. Isso pode levar ao uso de centenas de 
registros para uma simples passagem de linha. No caso de uma linha 
de chegada lotada, isso causa um tráfego de dados extraordinário, com 
a maioria dos dados sendo redundantes. A solução (em perspectiva) 
seria um processamento dos dados RFID dentro do leitor RFID com um 
filtro personalizado. Este filtro retornaria apenas o registro quando o 
item começasse a diminuir seu RSSI. Tal algoritmo fornecido sobre os 
dados transferidos pelo leitor para o servidor ainda não apresentou 
muitas melhorias.
4 30 0 100%
5 27 0 100%
6 23 0 100%
7 17 0 100%
8 18 0 100%
9 27 0 100%
Aba. VI mostra excelentes resultados para este layout. Esta 
estatística é agravada pelo uso de babetes reversíveis que são usados 
na única corrida de estrada real da temporada. Como esses babadores 
são usados várias vezes, podem sofrer degradação e sua 
probabilidade de leitura está piorando.
A velocidade e a densidade (sobreposição) também dificultam a leitura em 
corridas de estrada.
D. OCR/ESQUI
TABELA VII
STAÍSTICAS DEOCR/ESQUIEM DETALHE UMAAGRADECIMENTO
diferença [s] leituras trocado correto Esta publicação foi apoiada pelo apoio institucional da 
Faculdade de Mecatrônica, Informática e Estudos 
Interdisciplinares, Universidade Técnica de Liberec.
0 119 2 98,32%
1 190 0 100%
2 116 0 100%
3 95 0 100% REFERÊNCIAS
4 49 0 100%
5 71 0 100% [1] Informações do produto, Smartrac, DogBone https://
www.smartracgroup.com/dogbone.html
[2] M. Polivka, M. Svanda e P. Hudec, "A otimização do sistema RFID para a 
identificação de desportistas em corridas de massa", em Anais da 37ª 
Conferência Europeia de Microondas, EUMC, Munique, Alemanha, 9-12 
outubro de 2007.
[3] S. Chun-I, H. Jung-Tang, W. Shih-Chi e C. Meng-Fan, “City Marathon 
Active Timing System Using Bluetooth Low Energy Technology”, 
Electronics, vol. 8, págs. 252-281, 2019.
[4] H. Wllik, A. Mller e J. Herriger. “Sistema de temporização RFID permanente em 
um estádio de atletismo de atletismo para fins de treinamento e análise”, 
Procedia Engineering, vol. 72, pág. 202-207, 2014.
[5] M. Paek, C. Leem e D. Bae, “Algoritmo de leitor múltiplo para sistemas de temporização de 
esportes e sua aplicação em largura de banda de baixa frequência”, em China 
Communications, vol. 10, não. 12, pp. 16-24, dezembro de 2013.
6 47 0 100%
7 49 0 100%
8 41 0 100%
9 47 0 100%
Embora este layout apresente os melhores resultados estatísticos (Tab.
VII) o método não parece ser o melhor para corridas de obstáculos. 
Especialmente em condições difíceis, muitos pilotos perderam seus 
números. Para fins estatísticos, os números perdidos não foram levados em 
consideração, pois não tem nada a ver com a leitura de RFID. Resultados 
estatísticos deste layout usado para cronometragem de esqui
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