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2月4日，大年初四，恰逢立春，2022年北京冬奧會(huì)開幕式進(jìn)入最后的倒計(jì)時(shí)。
2015年7月31日，國際奧委會(huì)主席巴赫先生向世界宣布中國獲得2022年冬奧會(huì)舉辦權(quán)。
與多年前2008年北京奧運(yùn)會(huì)申奧成功一樣，整個(gè)中國再次沸騰。
截至2021年10月，全國居民參與過冰雪運(yùn)動(dòng)的人數(shù)為3.46億人，冰雪運(yùn)動(dòng)參與率24.56%，實(shí)現(xiàn)了帶動(dòng)三億人參與冰雪運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)，極大加快了冰雪產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。
冰雪運(yùn)動(dòng)熱下，在新春的喜氣中，全球矚目的北京冬奧如約而至。
從申辦到籌辦，“科技”成為了北京冬奧會(huì)的一大底色，這讓拉滿北京冬奧會(huì)期待值的，不僅是比賽本身，更來自比賽背后的科技力量支撐。
北京冬奧會(huì)唯一新建的冰上項(xiàng)目競(jìng)賽場(chǎng)館國家速滑館（也稱為 "冰絲帶"），就是綠色、環(huán)保、節(jié)能、低碳、可持續(xù)性的綜合體。在這里，它將見證14塊金牌誕生。
它擁有世界上最大跨度的正交雙向馬鞍形索網(wǎng)屋頂、3360塊曲面玻璃單元打造高工藝曲面幕墻系統(tǒng)（“冰絲帶”名字的由來），還是能直接蒸發(fā)制冷的“綠色”冰上運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館。
它更是一個(gè)擁有超級(jí)大腦的智慧場(chǎng)館。接入了36個(gè)系統(tǒng)、近10萬點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，整合了速滑館的視覺系統(tǒng)、聽覺系統(tǒng)、嗅覺系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
這個(gè)數(shù)字基座是如何讓場(chǎng)館有感覺，會(huì)呼吸，有記憶，會(huì)思考？
整個(gè)場(chǎng)館各類傳感器，實(shí)時(shí)捕捉室內(nèi)外溫度、濕度、空氣質(zhì)量、光照度等場(chǎng)館運(yùn)行數(shù)據(jù)。
根據(jù)氣象參數(shù)，進(jìn)行空氣質(zhì)量控制和光線控制等；通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，給出場(chǎng)館運(yùn)行參數(shù)。
根據(jù)不同比賽場(chǎng)景和需求，自動(dòng)控制座椅送風(fēng)系統(tǒng)、制冰溫度、場(chǎng)地除濕系統(tǒng)、屋頂電動(dòng)窗系統(tǒng)、防疫消殺系統(tǒng)等等。
據(jù)悉，這顆“超級(jí)大腦”還能實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)管控，5萬點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢時(shí)間為0.82秒。
基于“超級(jí)大腦”，場(chǎng)館可視化運(yùn)維系統(tǒng)和全域數(shù)字孿生系統(tǒng)，讓場(chǎng)館公共安防、設(shè)備監(jiān)控、能源優(yōu)化、健康環(huán)境運(yùn)行情況直觀可見。周邊城市信息也被集成顯示在大屏中，幫助研判場(chǎng)館外圍交通情況等城市層面運(yùn)行情況。
冰壺有“冰上象棋”之稱。
這項(xiàng)起源于16世紀(jì)的蘇格蘭的運(yùn)動(dòng)，于1998年在第18屆冬奧會(huì)成為正式冬季奧會(huì)比賽項(xiàng)目。
作為一種“策略游戲”，雖然沒有激烈的身體對(duì)抗，但也是智力、體力的雙重較量，兼具技巧與謀略。
冰壺運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)運(yùn)動(dòng)員至關(guān)重要。他們要時(shí)刻關(guān)注冰壺的位置與速度，據(jù)此調(diào)整策略。
為了實(shí)現(xiàn)比賽場(chǎng)館真實(shí)場(chǎng)景的數(shù)字化呈現(xiàn)，此次冬奧會(huì)，采用了“冰壺運(yùn)動(dòng)軌跡捕捉”技術(shù)。
在冰立方場(chǎng)館內(nèi)部署多路高清攝像頭基礎(chǔ)上，結(jié)合視覺AI感知、深度學(xué)習(xí)、三維建模和空間定位等技術(shù)，基于超3500個(gè)AI模型，讓這項(xiàng)技術(shù)可以在1000平方米的大空間范圍內(nèi)對(duì)初速度約6m/s的冰壺實(shí)現(xiàn)檢測(cè)跟蹤和軌跡捕捉。
冰立方場(chǎng)館內(nèi)有一個(gè)長24米、寬7米，面積達(dá)170平方米的大屏。冰壺軌跡，通過實(shí)時(shí)渲染、虛實(shí)同步技術(shù)被精準(zhǔn)還原，投射到大屏上，比如運(yùn)動(dòng)員擲出冰壺的同時(shí)，大屏?xí)?shí)時(shí)繪出一條曲線。
這個(gè)與整個(gè)冰場(chǎng)等寬的智慧大屏，可以同時(shí)展現(xiàn)4個(gè)大本營的實(shí)時(shí)畫面，也能還原運(yùn)動(dòng)員捕捉制勝瞬間。
參賽隊(duì)伍可以判斷大本營的冰壺分布情況，了解比賽局勢(shì)，以及幫助教練員和運(yùn)動(dòng)員研究戰(zhàn)術(shù)、指導(dǎo)訓(xùn)練。而觀眾，可以借此了解冰壺運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和精髓，欣賞之余關(guān)注競(jìng)技雙方的策略戰(zhàn)術(shù)，獲得更多參與感。
高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤拍攝系統(tǒng)，是登陸冬奧賽場(chǎng)的又一項(xiàng)硬科技。
高山滑雪項(xiàng)目以刺激性和挑戰(zhàn)性著稱，運(yùn)動(dòng)速度快，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)多。
滑雪過程中，高山滑雪速降選手滑行速度在每小時(shí)110公里至130公里，甚至能達(dá)到170公里/小時(shí)的速度。
此外，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地形復(fù)雜、天氣環(huán)境多變，環(huán)境溫度通常會(huì)達(dá)到零下20度以下，拍攝環(huán)境惡劣，對(duì)人工操作技術(shù)要求頗高。
傳統(tǒng)人工操作，不僅需要在陡峭的雪道上架設(shè)數(shù)十臺(tái)專業(yè)攝影平臺(tái)，滑雪賽道也需要人工拍攝駐守。
在前端采集上，冬奧會(huì)采用了“高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤拍攝系統(tǒng)”，攝像頭通過智能控制中臺(tái)，自動(dòng)對(duì)焦，快速鎖定高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤拍攝，能在500米距離外，進(jìn)行時(shí)速170公里運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤拍攝。
這項(xiàng)技術(shù)由北京理工大學(xué)開發(fā)，這是冬奧場(chǎng)景中首次實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的無人化全局搜索、自動(dòng)捕捉與智能跟蹤拍攝。
與夏季奧運(yùn)會(huì)不同，冬奧會(huì)更加依賴氣象，賽場(chǎng)環(huán)境更復(fù)雜，對(duì)精細(xì)度要求更高，氣候要素預(yù)報(bào)難度更大。
影響因素多。比如雪上項(xiàng)目，陽光多十分鐘，飄來的一朵云，都會(huì)讓風(fēng)發(fā)生比變化。
特例多。不同比賽項(xiàng)目對(duì)風(fēng)、氣溫、能見度、雨雪相態(tài)等要素的氣象條件要求不同。
可能產(chǎn)生的大風(fēng)、低溫、低能見度、降雪等復(fù)雜的天氣條件，影響賽程安排、比賽成績甚至比賽安全。
比如比賽的山區(qū)地形復(fù)雜，環(huán)境變化大。不僅“一天變四季”、“十里不同天”，同一時(shí)空的不同位置氣候也不同，高山滑雪，垂直落差約900米、坡面長度約3000米的賽道，海拔落差每一百米，氣象環(huán)境就有天壤之別。
充分的氣象預(yù)報(bào)服務(wù)必不可少，但縱觀歷屆冬奧會(huì)氣象服務(wù)保障，國際上并沒有成熟的、完全適用于北京冬奧會(huì)的方案。
中國的高精度天氣預(yù)報(bào)“睿圖”模式體系（RMAPS），為冬奧定制研發(fā)了“睿圖-睿思”、“睿圖-大渦”等百米級(jí)預(yù)報(bào)技術(shù)。
不同項(xiàng)目和場(chǎng)地對(duì)氣象條件的關(guān)注重點(diǎn)不同，冬奧會(huì)氣象團(tuán)隊(duì)精細(xì)到“一場(chǎng)一策”甚至“一項(xiàng)一策”。
在往屆冬奧會(huì)期間，客觀氣象預(yù)報(bào)基本以千米網(wǎng)格為主，時(shí)間更新頻率是半小時(shí)至1小時(shí)。而北京冬奧會(huì)，空間網(wǎng)格分辨率最高可達(dá)67米，時(shí)間更新頻次最高達(dá)到10分鐘。
在空間上，每隔100米甚至更短，就有一個(gè)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；在時(shí)間上，每隔10分鐘，就能更新一組預(yù)報(bào)。
“百米級(jí)、分鐘級(jí)”，是往屆冬奧會(huì)從未實(shí)現(xiàn)過的氣象服務(wù)目標(biāo)。
人工智能預(yù)報(bào)技術(shù)也在國際上首次被應(yīng)用于冬奧會(huì)氣象服務(wù)。
基于人工智能深加工技術(shù)的0-10天冬奧關(guān)鍵點(diǎn)位‘定時(shí)定點(diǎn)定量’預(yù)報(bào)，通過對(duì)海量的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和大量的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行“再解讀”，從而實(shí)現(xiàn)客觀氣象預(yù)報(bào)的“再訂正”，提升冬奧氣象預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度。
防疫機(jī)器人、引導(dǎo)機(jī)器人、遞送機(jī)器人、物流機(jī)器人、炒菜機(jī)器人、送餐機(jī)器人等各類機(jī)器人一一亮相場(chǎng)館。
防疫監(jiān)督智能機(jī)器人，具備多功能，如測(cè)量體溫、人臉識(shí)別、識(shí)別綠碼、迎賓接待、講解介紹、物品速遞等。它們還具備自動(dòng)充電和維護(hù)、自動(dòng)避障功能，可適應(yīng)大流量人群，適應(yīng)長時(shí)長連續(xù)工作。
5G送餐機(jī)器人和物流機(jī)器人，采用5G室內(nèi)多功能云端技術(shù)，融合3D語義地圖，結(jié)合激光雷達(dá)、超聲、攝像頭、紅外傳感器等多模態(tài)自主導(dǎo)航及避障的智能行走能力，可以進(jìn)行自主規(guī)劃路徑、自主避障的智能送餐服務(wù)。
翻譯機(jī)器人，不僅進(jìn)行各國語言翻譯，還能將進(jìn)行手語、言語翻譯，為聽障人士與外界交流提供了便利。
消毒機(jī)器人，通過頭頂上的四向噴頭將液化出來的氣霧噴灑至空氣中，一分鐘消毒面積可達(dá)36平方米，單臺(tái)機(jī)器人消毒面積最多可覆蓋1000平方米以上，續(xù)航時(shí)間4-5小時(shí)。
電力巡檢機(jī)器狗，還有“不怕撞墻”的無人機(jī)，確保賽時(shí)電力保障，實(shí)現(xiàn)電力巡檢無人化。
冬奧場(chǎng)館除了5G信號(hào)全覆蓋、8K比賽畫面實(shí)時(shí)傳輸，還實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)場(chǎng)陣列采集、云端三維重建、編碼傳輸?shù)浇K端解碼渲染端到端實(shí)時(shí)處理。
比如競(jìng)賽場(chǎng)地，設(shè)置了數(shù)十臺(tái)相機(jī)組成的相機(jī)陣列，可以進(jìn)行多方位拍攝，再通過VR技術(shù)再現(xiàn)空間，讓場(chǎng)外觀眾可以在家觀看比賽。
在終端呈現(xiàn)方面，冬奧場(chǎng)館配有面向移動(dòng)終端用戶的“超級(jí)現(xiàn)場(chǎng)”手機(jī)應(yīng)用服務(wù)，通過嵌入多視角、三維聲、VR等技術(shù)，提供沉浸式觀賽體驗(yàn)。
為了更好地呈現(xiàn)冰雪賽事，運(yùn)動(dòng)員頭戴的360度攝像頭，在高速滑行的雪撬上進(jìn)行拍攝，把拍攝的畫面保存下來，觀眾可以以第一視角體驗(yàn)在雪撬上的高速、刺激和沉浸感。
現(xiàn)場(chǎng)的觀眾，可以利用“AI+AR”智能室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)提供立體實(shí)景導(dǎo)航，以最快速度定位到目的地，VR虛擬導(dǎo)覽系統(tǒng)，也可以讓觀眾自由觀賽視角無死角觀賽。
冬奧會(huì)場(chǎng)館還應(yīng)用了虛擬場(chǎng)館仿真系統(tǒng)（VSS），通過可視化“數(shù)字孿生”模型，對(duì)賽事場(chǎng)館進(jìn)行了1:1還原，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景仿真，工作人員可以在線上進(jìn)行業(yè)務(wù)領(lǐng)域流線、區(qū)域的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，媒體攝像機(jī)位的模擬部署等。
據(jù)悉，這是奧運(yùn)賽歷史上首次使用虛擬場(chǎng)館仿真方式進(jìn)行運(yùn)行設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)播規(guī)劃的系統(tǒng)平臺(tái)。
虛擬場(chǎng)館仿真系統(tǒng)其實(shí)基于北京8分鐘的視覺仿真系統(tǒng)。
在全世界面前，以科技形式呈現(xiàn)中國繽紛多彩的文化，那場(chǎng)驚艷世界的北京8分鐘，離不開技術(shù)團(tuán)隊(duì)的支持。
隱藏在一面面“冰屏”之下的機(jī)器人，不僅需要冰屏的運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，更需要與演員、地面投影進(jìn)行聯(lián)動(dòng)表演，需要精準(zhǔn)的機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)，理解復(fù)雜的動(dòng)作。
參演要素多、創(chuàng)意過程復(fù)雜、排練關(guān)聯(lián)復(fù)雜度高，現(xiàn)場(chǎng)燈光干擾多。
團(tuán)隊(duì)采用了激光導(dǎo)航加上慣性導(dǎo)航組合的技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，同時(shí)用獨(dú)立的無線電技術(shù)配合精度和準(zhǔn)度，
其中用到了兩套視覺系統(tǒng)：“OpenGL表演輔助訓(xùn)練系統(tǒng)”和“北京8分鐘文藝表演預(yù)演系統(tǒng)”，兩者分別充當(dāng)“眼睛”和“指揮棒”。
前者采用了影視虛擬和數(shù)字表演與仿真技術(shù)，后者則是團(tuán)隊(duì)專門研發(fā)的廣場(chǎng)表演預(yù)演系統(tǒng)和訓(xùn)練彩排與數(shù)字驗(yàn)證系統(tǒng)。
兩套系統(tǒng)可以根據(jù)導(dǎo)演的創(chuàng)意方案將文藝表演過程全部仿真，以可視化的界面和圖紙、視頻等多種形式展現(xiàn)演員的運(yùn)動(dòng)軌跡、位置信息、隊(duì)形變化、運(yùn)動(dòng)速度等，幫助導(dǎo)演把控、決策及完善表演方案。
文藝表演預(yù)演系統(tǒng)利用定位系統(tǒng)，加入演員真實(shí)排練數(shù)據(jù)，并融入燈光、音樂、道具、視頻、場(chǎng)景等，對(duì)演出全要素進(jìn)行同比例建模，從而用可視化的界面將各種方案的真實(shí)效果進(jìn)行逼真的線上“彩排”，幫助導(dǎo)演把控、決策和完善表演方案。雷峰網(wǎng)(公眾號(hào)：雷峰網(wǎng))雷峰網(wǎng)雷峰網(wǎng)
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