Satnav holder øje med rugbyspillere

Som Frankrigs bedste rugbyspillere scrum, løbe og tackle de bliver sporet af mere end bare tv-kameraer og publikums iagttagende øjne. Satnav-baserede sporingsenheder mellem deres skulderblade holder øje med deres position og ydeevne – og hjælper med at beskytte deres helbred.

Rugby er i sagens natur meget fysisk, men sporten gør alt, hvad den kan for at begrænse spillere, der spiller med hjernerystelse. Reglerne er strenge:enhver spiller, der mistænkes for at have fået hjernerystelse, skal forlade banen og testes.

Problemet er, at ofte dommere, læger eller endda spillerne selv kan ikke fortælle, hvornår de har oplevet tilstrækkeligt kraftige påvirkninger til at udgøre en risiko for hovedskader.

Oprettet i 2002, det franske rugbyforbunds præstationsstøtteafdeling opsatte bærbare GPS-udstyrede enheder til at spore spillernes positioner, hastighed og fysiologiske detaljer såsom deres puls.

"Disse var nyttige til at overvåge deres præstationer og træthed, " kommenterer ESA navigationsingeniør Nicolas Girault, "men i praksis kan overvågning af spillernes bevægelser være usammenhængende, især på kampdage, hvor der var mest brug for dem."

Et nyt innovativt projekt kaldet GEONAV havde til formål at designe et forbedret overvågningssystem, der leverer forbedret overvågning og ydeevne og sikkerhed. ESA gik sammen med Thales og det franske rugbyforbund.

"Det største problem var selve det omgivende miljø - stadionet, " tilføjer Nicolas. "Disse er typisk halvt indendørs, halve udendørs steder. Det udvidede tag udelukker udsigten til mange GPS-satellitter, og nogle signaler kan reflekteres fra dens høje vægge. Kendt som 'multipath, "Dette kan ofte føre til positioneringsfejl.

"Ud over, på kampdage kan der være interferens fra tv-signaler og mobil-/mobilnetværk, såvel som de tusindvis af tilskuere, der bærer smartphones eller andre enheder."

Det første element i løsningen var at opgradere satellitnavigationsmodtagerne til at fungere på multikonstellationsbasis, modtager signaler fra Europas Galileo-system, og eventuelt Ruslands Glonass og Kinas BeiDou frem for GPS alene. Denne øgede satellittilgængelighed overvinder 'urban canyon'-effekten, samt at øge den samlede præcision af sporingen ned til sub-meter nøjagtighed.

Derefter, for at forhindre frafald, når satnav-positionering bliver utilgængelig, derudover udnyttes et ultrabredbåndsnetværk med kort rækkevidde, men højpræcision, baseret på beacons placeret rundt omkring på stadionerne.

Sideløbende blev de bærbare enheder også redesignet og miniaturiseret, ned til nogenlunde smartphone-størrelse 10 x 8 x 2 cm pakker. Disse inkorporerer accelerometre baseret på MEMS (mikroelektromekaniske systemer) teknologi, af samme slags, der bruges i biler til at udløse airbags eller automatisk alarmere nødtjenester.

Den sidste del af puslespillet var at sikre, at data fra op mod 40 af disse enheder kunne modtages pålideligt og spores på en samtidig, kontinuerlig basis i realtid. Holdet udnyttede to separate lavenergi-wide area-netværk, kendt som Sigfox og LoRa, normalt ansat for tingenes internet. Førstnævnte bruges til at sende alarmer om hjernerystelse, hvorimod sidstnævnte bruges til kontinuerlig realtidskommunikation.

"FFR har testet en prototype af dette opgraderede system under en Six Nations-kamp, og hele løsningen vil blive yderligere testet med nogle franske landshold - junior, Kvinder, syvere…, " siger Nicolas. "GEONAV teknologi bør også finde mange andre applikationer, såsom sporing af lageraktiver."

GEONAV blev støttet gennem ESA's Navigation Innovation and Support Program (NAVISP), at anvende ESA's hårdt tilkæmpede ekspertise fra Galileo og Europas EGNOS satellitforstærkningssystemer til ny satellitnavigation og – mere bredt – positionering, navigation og timing udfordringer.