11月22日晚，阿根廷队1：2不敌沙特阿拉伯队，成为本届世界杯目前的***大冷门。

这场比赛中，阿根廷队仅罚进一粒点球，其中有三粒进球因为越位被判无效。此外，这场比赛共被判罚10次越位，也创下了自2018年世界杯应用VAR（视频助力裁判）技术以来单场越位次数新高。本届世界杯又对VAR进行了升级，加入了半自动越位判罚技术（SAOT）。

其实这项技术在揭幕战中就已初露锋芒。

在开幕战卡塔尔对战厄瓜多尔的比赛中，开局仅三分钟厄瓜多尔队就攻进一球，然而主裁判在参考VAR给出的数据后认为进球无效，而射手在进球时仅越位了不到半个足球的身位。

不少媒体都介绍了VAR系统的作用，其中***大的变化就是***指定用球“Al Rihla”中内置了一颗IMU传感器，它可以以500Hz的频率发送信号，再通过人工智能系统整合分析，准确判断足球落点与传球点。那么问题来了，IMU传感器是什么？它是怎么判断球员是否越位的？

什么是IMU传感器？

IMU传感器全称Inertial Measurement Unit，中文名称为惯性测量单元，它是主要利用惯性原理来检测物体的旋转运动与加速度。IMU通常由三个方向的加速度计与各个方向陀螺仪组成，是测量惯性与运动的主要结构。3（加速度计）+3（陀螺仪）结构也是目前常见的6轴IMU传感器。

我们从需求角度来分析一下这颗球内IMU的功能。越位与否需要***判断足球何时被球员踢开以及足球的***终落点。

首先需要测量足球何时被踢出，我们可以测量足球的瞬时加速度进行判断，这就离不开IMU中的三向加速度计。加速度计可用于测量静态重力加速度以及由于冲击、运动、碰撞或振动（低频与超低频振动）引起的动态加速度。常见的MEMS加速度计有压电式、压阻式与电容式三种。其中MEMS电容式加速度计应用场景较多，它基于电容变化来对加速度进行检测。

MEMS电容加速度计依靠结构中可移动部分的惯性来工作。可移动部分是一种悬臂结构，当传感器整体受到的力超过它的支撑力时就会发生移动，悬臂两侧的电容也会变化，电容的变化量与加速度成正比。电容的变化被转换为数字信号，经过零点与灵敏度矫正后输出。电容加速剂具有制作工艺简单、温度系数小、稳定性好、阻尼系数容易控制等优点，通过改变悬臂的强度和弹性系数即可测量不同范围的加速度，因此得到了广泛的应用。

MEMS电容加速度计主要用于可穿戴设备与移动设备上，例如智能手表与手机。它与压电式与电阻式加速度计相比，***大的优点是可以安装在PCB板上。不过其测量精度较低，不适合测量高频变化，因此在工业测量与航空航天领域不适用，但用于足球上检测加速度则绰绰有余。

此外，在空中自旋的足球由于马格努斯效应，会划出一道弧线绕过防守队员射进球门，这也是“香蕉球”的原理。足球的旋转速度与方向决定了其飞行轨迹的弯折角度，也***终决定了它的落地位置。所以，可以检测足球角速度的陀螺仪至关重要，单纯靠加速度传感器也没办法测出IMU完整的旋转姿态。

本文摘自：网络 日期：2022-11-30
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