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Engenharia Procedia 72 (2014) 202 – 207
A conferência de 2014 da Associação Internacional de Engenharia Esportiva
Sistema de temporização RFID permanente em um atletismo de atletismo
Estádio para fins de treinamento e análise
H. Woellik*, A. Mueller, J. Herriger*
Departamento de Engenharia de Rede e Comunicação, Universidade de Ciências Aplicadas da Caríntia, 9020 Klagenfurt, ÁUSTRIA
Abstrato
Neste trabalho é apresentado um sistema de cronometragem RFID, que é instalado permanentemente em vários estádios de 
atletismo para uso estacionário e contínuo. Os componentes devem ser integrados durante o tempo de construção de forma 
que seja possível manter ou trocar partes do sistema de temporização também após a conclusão do processo de construção. Os 
atletas usam transponders RFID ativos nos sapatos ou nos tornozelos. Medições e comparações entre os sistemas convencionais 
de temporização de barreira de luz e o sistema de temporização RFID com transponders usados no tornozelo mostram desvios 
de cerca de 25ms. Isso é muito menor do que a resolução de tempo das regras de competição para corridas cronometradas 
(100ms) e pode ser negligenciada para fins de treinamento e até mesmo para competições de corrida de meia distância. O 
carimbo de hora de cada atleta é registrado,
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s .sobLicença CC BY-NC-ND.
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Palavras-chave: temporização RFID; projeto do estádio; equipamento de treino; pista e campo
1. Introdução
Sistemas de temporização para eventos de corrida em massa normalmente usam dispositivos de identificação por radiofrequência (RFID) como 
mostrado por Finkenzeller (2003). Esses dispositivos, chamados de transponders, tags ou apenas chips, são fixados no cadarço ou são
* Autor correspondente. Tel.:+43-463-90500-3101; fax: +43-463-90500-3110. 
Endereço de email:woellik@cuas.at
1877-7058 © 2014 Publicado por Elsevier Ltd.Acesso aberto sobLicença CC BY-NC-ND.
Seleção e revisão por pares sob responsabilidade do Center for Sports Engineering Research, Sheffield Hallam University 
doi:10.1016/j.proeng.2014.06.034
Traduzido do Inglês para o Português - www.onlinedoctranslator.com
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1016/j.proeng.2014.06.034&domain=pdf
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
https://www.onlinedoctranslator.com/pt/?utm_source=onlinedoctranslator&utm_medium=pdf&utm_campaign=attribution
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usado com uma tira ao redor do tornozelo. As tecnologias mais recentes de etiquetas RFID para eventos de corrida usam 
transponders de ultra-alta frequência (UHF) como os descritos por Howell (2009), que também podem ser usados em partes 
mais altas do corpo ereto.
Esses transponders podem ser detectados por um decodificador RFID e uma linha de detecção formada por um loop de 
detecção ou antenas no piso ou no piso. oMYLAPS ProChipO sistema que também é utilizado para as medições apresentadas 
neste trabalho pode, por exemplo, cobrir distâncias de até 0,9 metros entre o transponder e a antena conforme especificado por 
MYLAPS (2010). É possível detectar dois ou mais corredores passando pela linha de detecção ao mesmo tempo. O decodificador 
registra todos os transponders que cruzam a linha de detecção e armazena uma tupla de ID de tag e timestamp para cada 
passagem. Esses componentes fixos do sistema de temporização são alojados em estojos portáteis e robustos com fontes de 
energia autônomas e armazenamento de dados dedicado e altamente confiável.
A conectividade com a unidade de processamento de dados é realizada via rede cabeada, WIFI ou modems para redes celulares. Um 
computador pode então ler as passagens registradas do decodificador e produzir uma lista de resultados com todos os corredores e seus 
tempos. A cronometragem de toda uma competição de corrida pode ser feita de maneira muito confortável, sem a necessidade de 
relógios operados manualmente e tabelas escritas à mão.
O período designado de utilização de tais dispositivos é normalmente limitado à duração de um evento esportivo, 
principalmente devido aos altos custos e partes sensíveis do equipamento. Este artigo descreve uma aplicação dessas 
tecnologias em um ambiente mais permanente.
A nova abordagem é instalar esse sistema permanentemente na pista de corrida de 400 metros de um estádio de atletismo 
ao ar livre. No caso do treinamento, isso pode ser usado para executar várias voltas nos 400 metros e tentar ficar dentro de 
intervalos de tempo específicos para cada volta. Quando uma equipe inteira usa a pista de corrida, os corredores podem 
comparar seus tempos parciais, tempos totais ou distâncias totais. Além disso, um treinador pode medir o desempenho de um 
atleta e ajustar o plano de treinamento de acordo. Finalmente, os corredores podem copiar todos os seus tempos parciais em 
seu diário esportivo individual com a ajuda de tecnologias modernas. Até a apresentação e troca dos resultados do treino para a 
comunidade desportiva pode ser feita de forma muito cómoda (redes sociais, etc.).
2. Obras de Construção
Esta seção descreve os requisitos para a instalação e configuração do hardware de um sistema de temporização RFID 
permanente em um estádio de atletismo. Além do próprio hardware de detecção e medição de tempo, componentes de 
apresentação como monitores ou uma parede de vídeo podem ser adicionados e devem ser conectados ao sistema.
2.1. Estrutura do sistema
Como referência a disposição dos componentes no estádio de atletismo da cidade de Klagenfurt, Áustria, pode ser vista na 
Figura 1. O loop de detecção (dois fios paralelos, semelhantes aos loops indutivos nos cruzamentos com semáforos ou na 
entrada/saída de estacionamentos) é colocado exatamente abaixo da linha de partida/chegada da pista de 400 m. Outro laço é 
colocado no lado oposto (a cerca de 200 m). Os tubos para os fios são embutidos na placa de base de concreto da pista conforme 
mostrado na Figura 2. Os decodificadores RFID estão localizados próximos a esses loops e estão situados dentro de caixas à 
prova de intempéries com conexão de rede e energia. Os tempos registrados são mostrados por um curto período de tempo em 
um display externo próximo à linha de 400 m. Opcionalmente, um segundo display no lado oposto pode ser usado para o tempo 
fracionado de 200 m.
Um computador estacionário, chamado computador de pontuação, é necessário para gerenciar a comunicação entre os 
decodificadores e os displays e para processar os tempos registrados pelos decodificadores. Este computador está situado 
dentro do prédio do estádio em uma sala de TI e deve ter conexão com todos os componentes via rede. Se os resultados forem 
publicados e apresentados na World Wide Web, também é necessária uma conexão com a Internet.
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Decodificador RFID
circuito de detecção (200m)
exibição
(optar.)
exibição
PC com software de processamento/visualização decodificador RFID loop de detecção
(0/400m)
Figura 1. Localização dos componentes no estádio.
Figura 2. Tubos de cabos sendo instalados abaixo da superfície da pista de corrida.
Para todas as instalações, a energia e a conectividade de rede devem estar disponíveis. Devido às grandes distâncias, cabos 
de fibra óptica são recomendados para a conexão de rede. Outra possibilidade é conectar os componentes ativos com a rede 
WiFi do estádio, o que reduz significativamente os custos de instalação.
2.2. Trabalho de instalação necessário
O trabalho de preparação para a implementação de um sistema permanente de cronometragemRFID numa pista de atletismo inclui a 
instalação dos seguintes elementos de infraestrutura:
Tubos de loop de detecção abaixo da pista nos pontos de medição.
Caixas resistentes à água para o hardware do decodificador perto dos loops, idealmente também no 
subsolo. Energia e conectividade de rede nessas caixas.
Uma sala de TI também equipada com energia e conectividade de rede para dar suporte ao computador de pontuação.
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3. Análise de precisão em comparação com barreiras de luz
Quando comparados aos sistemas convencionais de cronometragem para competições de corrida em pista, como detecção de barreira de luz, 
conforme descrito por exemplo por Duxbury (2010) ou câmeras de varredura de linha de alta velocidade, os sistemas RFID têm algumas vantagens 
óbvias. Alguns deles são:
Suporte fácil para mais de um corredor na pista. Barreiras de luz/câmeras de varredura de linha só 
podem fazer isso com assistência manual porque não podem identificar o corredor que passa por elas.
Os transponders podem ser atribuídos aos corredores permanentemente. Neste caso, nenhuma entrada adicional é necessária antes ou depois 
de uma corrida e os resultados podem ser gerados em tempo real.
O sistema pode funcionar sozinho sem ter que depender de um operador durante os tempos de treinamento.
De acordo com o livro de regras de competição da International Association of Athletics Federations (IAAF, 2013), para todas 
as corridas até 10.000m, inclusive, o tempo medido deve ser registrado com resolução de 10ms. O uso de cronometragem RFID 
em corridas oficiais de pista como único meio de cronometragem não é permitido. Uma razão para isso é a precisão insuficiente 
e outra é a necessidade de imagens da câmera para decidir em casos questionáveis quando o hardware relata um empate 
(photo finish).
Para fins de treinamento, no entanto, um sistema RFID instalado permanentemente e totalmente automatizado pode fornecer uso e 
manuseio de dados mais simples. É por isso que foi feita uma comparação entre um sistema convencional de cronometragem de pista e 
um sistema RFID, ambos disponíveis no centro de atletismo ao ar livre na cidade de Klagenfurt.
3.1. Configuração de medição
O sistema RFID utilizado foi umMYLAPS Tipo 3decodificador conectado a um loop de detecção com comprimento de 12 metros (uma 
direção) na linha de partida/chegada da pista.
O sistema de barreira de luz de referência consistia em doisHL2-31fotocélulas porTAG Heuer. As duas fotocélulas foram alinhadas em 
um tripé uma sobre a outra e direcionadas para um painel refletor do outro lado da pista (como pode ser visto na Figura 3). Para ter uma 
base de tempo comum as duas fotocélulas foram conectadas em série a uma entrada digital noMYLAPSdecodificador. O decodificador 
armazena as passagens através da barreira de luz da mesma forma que aqueles com chips RFID distinguíveis por um valor especial de 
identificação do transponder.
Dois atletas gentilmente ofereceram sua ajuda para nossa medição e foram equipados com um total de dozeMYLAPS ProChip
transponders RFID cada. Cada atleta usava dois transponders no tornozelo esquerdo, dois no tornozelo direito, dois em uma 
alça ao redor do quadril, dois no pulso esquerdo, dois no pulso direito e dois em uma alça ao redor do peito.
Os atletas tiveram que realizar velocidades típicas de corrida e posições do corpo ao cruzar a linha de chegada. Estes incluem velocidade 
de treinamento lenta, velocidade de meia distância e velocidade de sprint. Além disso, os atletas tentaram passar a linha de chegada com 
diferentes posições de pernas e braços.
3.2. Resultados
Os dois corredores primeiro se revezaram correndo e passando a linha de chegada 14 vezes (28 passes). Em seguida, eles 
passaram a linha simultaneamente cinco vezes de tal forma que a barreira de luz foi acionada apenas uma vez (como pode ser 
visto na Figura 3). Este procedimento resultou em uma lista de detecções que foram atribuídas primeiramente ao atleta e à parte 
do corpo em que o respectivo chip foi usado. Em uma segunda etapa, as detecções foram agrupadas pela passagem de onde se 
originaram e foi pesquisada a detecção de barreira de luz correspondente a cada uma delas. Em seguida, foram calculadas 
algumas medidas estatísticas que são mostradas em detalhes a seguir.
Após calcular o desvio entre os tempos de barreira de luz e os tempos de RFID para todas as detecções, as detecções 
foram agrupadas por partes do corpo. Para remover o erro sistemático resultante da posição do loop RFID em relação à 
linha de chegada real, as médias dos desvios sobre todas as detecções de cada parte do corpo foram subtraídas dos 
valores de desvio desta parte do corpo. Então a detecção de erros aleatórios pode ser obtida tomando o valor absoluto 
do desvio.
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3.2.1. Erro ao usar tempos de chip único
A primeira abordagem é apenas fazer as detecções, calcular diretamente o seu erro e agrupá-las por partes do corpo. As 
médias de erro resultantes e os desvios padrão da amostra corrigidos do erro podem ser vistos na Tabela 1.
O erro médio é a principal medida de qualidade para a colocação do chip em uma parte do corpo. O desvio padrão do erro 
fornece uma estimativa para a variação do valor do erro. A porcentagem de detecções bem-sucedidas indica a taxa de detecção 
experimentada durante este experimento. A contagem de acertos é um indicador da qualidade do sinal. Um valor mais alto 
indica que o transponder passou mais tempo dentro da faixa de detecção.
A partir desses resultados pode-se observar que a colocação do chip no quadril do atleta produz os resultados mais precisos 
(menor erro médio) e a colocação no tornozelo é a mais confiável (baixo desvio padrão de erro e alta contagem de acertos). Os 
chips de baú mostram um desvio padrão de erro alto e uma contagem média baixa de acertos, ambos indicadores de más 
condições de sinal (como esperado ao considerar o máximo recomendado de 0,9 metros entre loop e chip). O pior desempenho, 
de longe, foi observado com chips montados no pulso.
Neste ponto, deve-se dizer que as taxas de detecção dadas aqui não são representativas para uma configuração real devido ao 
pequeno número de passagens. Na prática, não se pode esperar uma taxa de detecção de 100% para chips usados no nível do peito.
Tabela 1. Números estatísticos das detecções agrupadas por partes do corpo.
Parte de
Corpo
Erro médio
em ms
Desvio padrão
de erro em ms
Número de
detecções (amostras)
Porcentagem de
detecções bem-sucedidas
Acerto médio
contar
Tornozelo
Pulso
Peito
Quadril
32,6
67,3
23,0
21,7
24,9
64,8
21,6
16,9
152
115
76
71
100%
86%
100%
93%
46,2
26,6
24,5
23,4
3.2.2. Erro ao combinar tempos de vários chips
Os resultados na seção 3.2.1 sugerem que a precisão e a confiabilidade podem ser melhoradas combinando (avaliando a 
média) as detecções de chips de uma única passagem por várias partes do corpo e calculando as mesmas medidas estatísticas 
de antes com os resultados. Os resultados podem ser vistos na Tabela 2.
Tabela 2. Números estatísticos para combinações de detecções de diferentes partes do corpo.
Combinação de partes do corpo Erro médio
em ms
Desvio padrão
de erro em ms
Número de fichas
considerado
Duas fichas no quadril Quatro fichas nos dois 
tornozelos Duas fichas no quadril e duas fichas 
no peito Duas fichas no quadril e quatro fichas 
no tornozelo
20.2
20.1
16,0
16,7
15,9
15.2
17,4
12,9
15,8
15,5
2
4
4
6
6Duas vezes duas fichas de quadril e quatro 
fichas de tornozelo (média ponderada)
Uma primeira abordagem pode ser combinar os dois chips usados no quadril do atleta. Isso leva a um erro estimado ligeiramente menor do 
que com apenas um chip de quadril usado de uma só vez. Um problema com essa configuração é que a confiabilidade dos chips montados no 
quadril não é alta o suficiente para usá-los exclusivamente.
Para melhor confiabilidade, por outro lado, os quatrochips de tornozelo podem ser usados. Como a quantidade de chips 
usados é dobrada em comparação com a primeira abordagem, o erro médio também é menor. Um maior grau de 
aleatoriedade é visível na forma do maior valor do desvio padrão do erro. Isso ocorre porque a posição da perna não é muito 
representativa para a posição de todo o corpo neste caso.
O resultado mais preciso pode ser obtido combinando os resultados dos chips de quadril e peito. No entanto, esta não é uma 
alternativa prática porque seria altamente não confiável.
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Combinar resultados de chip de quadril e tornozelo é uma opção viável novamente. Acontece que também é uma alternativa muito 
precisa. Em comparação com a abordagem apenas do quadril ou apenas do tornozelo, o erro médio é significativamente menor, 
mantendo um pequeno desvio padrão. A desvantagem dessa configuração é o alto número de chips necessários.
Outra pequena melhoria pode ser alcançada colocando um peso maior nos tempos do quadril ao combiná-los com os 
tempos do tornozelo.
Figura 3. Atletas a caminho da linha de chegada combinada de RFID e barreira de luz.
4. Conclusão
Um tópico importante no contexto deste tipo de sistema de cronometragem RFID é o desvio dos tempos de volta medidos 
em relação aos sistemas oficiais de cronometragem por foto sensor que usam uma barreira de luz para detectar a parte superior 
do corpo do atleta. As medições mostram que um erro médio (desvio em comparação com a medição da barreira de luz) de 
menos de 4/100 segundos pode ser alcançado, o que é adequado para fins de treinamento normal. No caso de usar vários 
transponders RFID espalhados por várias partes do corpo, os erros médios podem ser reduzidos para apenas 2/100 segundos.
Para condições de corrida, não apenas o erro médio, mas também sua variância é de importância crucial. Esta é uma das 
razões pelas quais o tempo RFID não é aprovado para competições de corrida em pista. As medições provam que o tempo RFID 
não é (ainda) capaz de fornecer repetibilidade adequada neste contexto. Mesmo para configurações mais complexas os erros 
atingiram valores em torno de 7/100 segundos e os valores de desvio padrão do erro mostram que erros ainda maiores devem 
ser esperados na prática.
No entanto, o tempo durante o treinamento pode se tornar significativamente mais fácil com sistemas de temporização RFID instalados 
permanentemente. Os resultados mostram que mesmo com um sistema de cronometragem não oficial, mas muito fácil de usar, os tempos de 
execução medidos são 20-60ms (dependendo da posição do transponder) próximos aos resultados fornecidos por um sistema de cronometragem 
oficial. A manutenção dos resultados do treinamento e o acompanhamento do desempenho para os próprios atletas, bem como para os 
treinadores, podem ser simplificados e menos trabalho manual é necessário ao fazer o treinamento em si.
Referências
Duxbury, B., 2010. Método e aparelho de detecção e temporização a laser, US Patent App. PCT/AU2010/000707 por Dux Technologies Pty Ltd. 
Finkenzeller, K., 2003. Manual de RFID: Fundamentos e aplicações em cartões inteligentes sem contato e identificação, segunda edição. John
Wiley & Sons Ltd, Chichester, Reino Unido
Howell, D., 2009. Timing tag, US Patent App. 12/553.369 por Chronotrack Systems, Inc.
IAAF - Associação Internacional de Federações de Atletismo, 2013. Regras da Competição 2014-2015, Regra 165 p. 162. Disponível em:
http://www.iaaf.org/about-iaaf/documents/rules-regulations#rules (último acesso em 28 de janeiro de 
2014) MYLAPS, 2010. Manual do MyLaps ProChip, p. 15. Disponível
em: http://support.mylaps.com/kb/en/b2b/Manuals/MyLaps_ProChip_Manual_Dec2010.pdf (último acesso em 1º de novembro de 2013)