一、系統概述
在田徑、馬拉松、鐵人三項、自行車、摩托車、越野滑雪、短道速滑等眾多體育比賽項目中，需要記錄運動員從起點到終點的運動時間和先後名次，一般比較古老而經典的方法是人工掐秒錶計時。隨着科技的發展，出現了紅外線計時設備、終點全自動電子攝影 / 攝像計時設備 [1] 。由於紅外線計時設備只能記錄運動員沖過終點線時的成勣，不能判斷運動員過終點線的名次順序，當眾多運動員同時過終點線時，不能記錄每個運動員的成勣。而終點全自動電子攝影 / 攝像計時設備可以通過記錄並保存運動員沖過終點線時的圖像和時間信息，需要時，通過調出計時膠片或計時圖像來讀出運動員的先後名次和運動時間。由於該設備能長期保存時間圖像，可重複查驗，而廣氾用於田徑、自行車、賽艇、皮划艇、摩托車等競賽項目中。但該設備也有一定的侷限：它較適合距離短、每組參賽運動員數量在几十人以下、分道、計時精度不低於 1/100 秒的項目；而對於不分道、運動員在几十人以上以至萬人、計時精度為秒級的項目（如田徑長跑、競走、馬拉松、自行車等），要準確記錄運動員到達終點的名次就很困難，需要裁判協助人工計圈，不僅難度大，而且需要的裁判數量龐大，人工記錄還很容易出錯，不能確保萬無一失。另外，對馬拉松比賽，由於運動員太多，有時第一個出發的與最後一個出發的人離開起跑線能相隔几十分鐘，全自動終點電子攝影 / 攝像計時設備很難滿足比賽的要求，也不能完全準確無誤地記錄每個運動員名次和成勣。

對田徑中長跑（ 5 千米 、 10 千米 、 10 千米 競走、 20 千米 競走等），几十名運動員在 400 米 的跑道上進行比賽，水平參差不齊，準確記錄每名運動員行進的圈數，一直是一大難題：多年以來一直是裁判員通過人工擺棋盤和人工畫表格等形式記錄，除耗費大量的人力物力外，還不可避免存在人為失誤，影響成勣的準確性。然而，田徑比賽的不可重複性決定了：不能因為裁判員的失誤而讓運動員重賽（如我國第二屆全運會田徑比賽，萬米少記一圈，而使這屆運動會萬米無成勣），因此對準確性和可靠性具有很高的要求，特別需要高科技的競賽電子設備——自動計圈設備，並與終點全自動電子攝像計時設備相結合，準確地判讀運動員的名次和成勣，確保比賽的公開、公平、公正。場地自行車、短道速滑等項目也是如此。
為此，我們結合當今射頻識別這一高新技術，研製出適合中長距離比賽的運動會自動計時計圈系統。
二、 系統的工作原理及基本組成

運動會計圈系統採用 Cryptag Census 射頻識別系統和先進的 RFID 技術、計算機信息處理等高新技術與體育競賽相結合，便於運動員攜帶而不影響其競技狀態，當 運動員 帶着射頻識別卡經過計時線圈時，讀卡天線能夠立即檢測到通過的卡片信息，讀卡器再將讀到的卡號送到連接的計算機，計算機得到 運動員 的有關信息，並使用專用軟件對信息作一系列處理。 由系統軟件將採集到的卡片信息與相應運動員信息對應，統計比賽情況， 從而實現自動計圈和對長距離項目自動計時的目的。 2000 年悉尼奧運會和美國冬季奧運會上就採用 Cryptag Census 感應卡用於運動會的計時計圈。

系統主要功能有： 1 、統計 運動員 成勣：比賽結束后，計算機即統計出各 運動員 的起訖時刻、完成圈數、最快圈時間，以及名次等成勣，並打印成勣單； 2 、顯示比賽實況：經計算機處理后的信息，可以通過大屏幕或電視屏幕，即時、動態顯示比賽實況，激烈賽況一目瞭然； 3 、儲存比賽記錄：由計算機記載的全部比賽記錄，可供隨時查看或打印，為賽場的經營管理、財務管理、車輛管理等提供如實的數據。

整套系統由遠距離讀卡器、射頻天線、遠距離感應卡、控制計算機及軟件四部分構成。



1 、 CR1A－MS 遠距離讀卡器

產品特性 :
讀卡距離遠，提供 25cm -4.5m 的讀出距離
安裝通道寬，讀卡寬度範圍可達 3 至 24 米
對多個電子卡同時進行識別，每秒可同時識別 55 張卡
識別速度快，讀出速度可達 100 公里 / 小時
安裝方便，天線製作方法簡單
讀卡沒有方向限定， 360 度任意角度都能讀到，
真正的自動識別 ,
能夠實現準確的進出方向判斷
可用於物品車輛或人員的自動識別
卡片低電池自動報警
同時提供 26/34 位 Wiegand, RS232 輸出
工作頻率 : 發射頻率 153KHZ; 接收頻率 115KHZ;
FCC 認証
產品應用 :
適用領域：運動員比賽計時系統、物品或人員的跟蹤 , 控制或定位 , 如機場內部人員的通道安全控制管理系統、停車場管理以及車輛自動收費管理、卡丁車計時系統。工作方式靈活，讀卡器可配製成多達十幾種工作模式 , 應用於不同的場合。
2 、 TC5SA 感應卡：

產品特性 :
讀出距離：使用 CR 1A 讀出器並外接 2m x 2m 的天線 , 在無外界干擾的情況下 , 讀卡距離可達 2.5 米 ，使用內部天線，讀卡距離可達 1 米
多重讀出 : 在 CR 1A 讀卡器上可同時識別 55 張感應卡
讀卡速度 : 在 CR 1A 讀卡器上可達 100 公里 / 小時
技術參數 :
工作壽命：使用 CR1225 鈕扣電池，電池可更換 , 電池壽命 1 年以上
工作溫度： -20 ～ + 60 ℃
工作頻率： 153KHZ ；
尺寸：外徑 35mm ;
顏色：白色、黑色、透明紅黑色
美國 FCC 認証
產品應用 :
可戴于腳上， 2.5 米 讀卡距離，可用做身份識別卡，人員移動速度可達 100 公里 / 小時， 64 位卡片編碼，亂序加密通訊，誤讀率低於 10 億分之 1 ，讀卡沒有方向限定， 360 度任意角度都能讀到，低頻工作 ----- 對人體無任何傷害，全自動識別， CE 、 DTI 、 FCC 認証。適合於要求讀卡距離遠、識別速度快以及要求對多個電子卡同時進行識別的應用領域 , 如門禁通道管理系統、運動會計時系統以及自動考勤管理系統等場合。
三、 長距離比賽自動計時功能的實現
在馬拉松、鐵人三項、越野滑雪等比賽時，在比賽的起點線放置一套天線、讀卡器及相應的控制系統，在比賽的終點線放置另一套天線、讀卡器及控制系統。當發令槍響，運動員開始出發，發令的聲音信號啟動系統定時器開始計時，但由於參賽運動員眾多，多至几百乃至上萬人，這些運動員不可能同時在一條起跑線上，其離開起跑線就存在時間差，為此，應用該系統就能解決此問題：每當每名運動員經過起跑線處的天線時，控制系統接收到該運動員攜帶讀卡器發出的特征信息，並記錄下通過時的對應時刻，傳給控制計算機存儲。當運動員跑完全程，到達終點時，位於終點線處的天線接收每位到達終點運動員攜帶讀卡器發出的信號，經控制系統處理后，確認運動員的身份，並記錄下對應時刻，傳給控制計算機，由計算機自動進行處理，從而計算出運動員的成勣及相應名次。

四、 計圈功能的實現
對於在田徑場、滑冰場等場內進行的中、長距離比賽，運動員要在場內行進几圈到几十圈，需要記錄運動員行進的圈數，以便確認運動員是否跑完全程。為此在終點線安裝一套系統天線及讀卡器，並給每個運動員攜帶能發出不同特征信息的感應卡，當運動員聽到發令槍聲，起跑后，運動員每經過一次終點線時，位於終點線處的天線接收到運動員攜帶的感應卡發出的信號，經讀卡器處理后，識別出該位運動員的身份，並記錄下相應圈數，從而完成了自動記錄所有參賽運動員行進圈數的目的。
五、 結論
該系統是以射頻識別技術為基礎，研究解決中長距離體育比賽中長期存在的記錄運動員行進圈數和時間成勣的急迫問題，具有明顯的實際意義。它的研製成功，必將提高我國競技體育項目的裁判水平，提高競賽設備的高科技含量，使我國舉辦的國際國內體育賽事上一個臺階，進一步與國際水平接軌。
系統設計方案：
方案 1 、使用 CR 1A -MS 讀卡器及 TC 5A 感應卡：
系統拓扑圖：


附件：
1 、 Cryptag Census 產品的 RS232 通訊協議：
波特率（ Baud Rate ）： 9600 ；
數據位（ Data bits ）： 8 位；
奇偶校驗（ Parity ）：無；
停止位（ Stop bits ）： 1 位
讀卡器標準輸出格式為： [ 五位十進制 HID] [ ： ] [ 五位十進制 PID][LF][CR]
LF ， CR 為回車，換行符。
例如： HID 為 00102 ， PID 為 00012 的電子卡在讀卡器上的輸出為：
00102:00012 [LF][CR] ,

2 、配置及價格清單：
序號 產品名稱 型號規格 數量 備註
1 遠距離讀卡器 CR 1A -MS 2
2 遠距離卡片 TC5SA 100
3 專用線性電源 4NIC-X21 2
4 6 單股銅線 6 2 mm 150 米 自備，天線用，粗 6 平方毫米 ,
5 通訊線 ZR-RVSP4x 0.5mm 100 米 自備
合計：