Zeitmessung im Laufsport

Bei Sportveranstaltungen werden zur Zeitnahme sowie Streckenkontrolle sog. Zeitmesstransponder verwendet. Bei der Registrierung wird dem Teilnehmer eine Startnummer zugewiesen, welche entweder direkt auf dem Transponder gespeichert oder mit dessen ID-Nummer verknüpft wird. Auf diese Weise ist es möglich die individuelle Netto- und Bruttozeit tausender Sportler während eines Laufevents zu erheben.

Sowohl die Anwesenheit des Teilnehmers als auch die Zeiten werden an Zeitmessstellen erfasst. Um zu überprüfen, ob der Streckenverlauf eingehalten wird, sind somit Systeme zur Erfassung von Zwischenzeiten an sämtlichen kritischen Stellen vorgesehen.

Geschichte

Die allerersten Laufchips, genauer gesagt die RFID-Laufchips, wurden 1993 an der Universität Nimwegen von Studenten entwickelt und hatten auch beim dortigen Zevenheuvelenloop ihre Premiere. Im darauffolgenden Jahr wurden sie beim Marathon in Berlin verwendet. Da die RFID-Systeme sehr einfach sind und eine hohe Messgenauigkeiten aufweisen, kommen sie ebenfalls zur individuellen Zeitmessung bei kleineren Events zum Einsatz.

Technik

Doch wie genau funktioniert denn nun so ein Transponder? Prinzipiell besteht die Funktion eines Transponders darin, seine ID-Nummer an das Zeitmesssystem zu senden. Auf diesem Wege können Start-, Ziel- wie auch die Zwischenzeiten aufgezeichnet und dem jeweiligen Sportler zugeordnet werden. Die erhobenen Daten sind in Realtime für Presse, Fernsehen, Internet und Teilnehmer verfügbar. Um die Messung noch zuverlässiger zu machen, werden bei wichtigen bzw. größeren Veranstaltungen für passive Systeme häufig unmittelbar hintereinander positionierte Doppelmatten verwendet. Bei aktiven Systemen ist soetwas nicht nötig.

Passive RFID-Systeme

Als passives System bezeichnet man diejenigen Technologien, bei welchen der vom Läufer getragene Transponder bzw. Tag batterielos ist. Stattdessen wird dieser von einem Timing-System über elektromagnetische Strahlung (UHF) oder auch Induktion (zumeist 125 kHz oder 13,56 MHz) mit Energie gespeist. Derartige Tags verzeichnen lediglich die Anwesenheit des Läufers im Bereich der Empfangsantenne, erfassen aber weder Daten noch verarbeiten sie diese.

UHF Gen2

Dieser Tag-Typ hat sich bei Breitensportveranstaltungen durchgesetzt und ist aufgrund seiner weiten Verbreitung sehr preiswert zu bekommen.

Zur Zeiterhebung werden ein oder zwei Tags, d.h. Antenne und Microchip, auf der Wendeseite der Startnummer befestigt. Üblicherweise müssen diese Tags weder zurückgegeben werden noch sind sie bepfandet. Sie können also nach dem Event vom Läufer mit Heim genommen und dort entsprechend entsorgt werden. Manche Hersteller bieten auch Startnummern mit aufgeklebten Tags und fertig programmierten Chips an, was für den Zeitnehmenden wesentlich zeiteffizienter ist, da vor Ort nur mehr das System aufgebaut und die Startnummern ausgegeben werden müssen.

Proprietäre Systeme

Bevor die UHF Gen2 ihren Siegeszug antraten, war der Markt auf viele, einzelne Hersteller aufgeteilt. Zumeist mussten die Transponder aufgrund der Produktionskosten von den Teilnehmern erworben oder für die Events gemietet werden. Diese Transponder konnten dann auf allen Veranstaltungen, sofern diese das System desselben Produzenten nutzen, eingesetzt werden.

Der sog. ChampionChip des Herstellers mika:timing GmbH war hier lange Zeit unumstrittener Marktführer. Dennoch werden die niederfrequenteren Systeme nach und durch UHF-Systeme, welche dazu noch eine einfachere Handhabung und bessere Detektionsleistung mitbringen, ersetzt.

Aktive Transponder

Bei Wettkämpfen größerer Rangordnung kommen immer öfter aktive Transponder zum Einsatz, welche eine Batterie enthalten.

Aktive Tags

Meistens arbeiten aktive Systeme mit zwei Frequenzen: einer hohen, die eine größere Reichweite hat und für die Kommunikation mit dem Timing-System gedacht ist (z.B. 2,4 GHz), sowie einer niedrigeren für die Detektionslinie bzw. Loop (z.B. 125 kHz) zur Detektionsauslösung. Dies gewährleistet eine verlässlichere Auslösung sowie genauere Zeitmessung und bietet zudem, je nach System, zusätzliche Funktionen:

  • Zwischenzeitnahme: Ist kein Internetzugang oder Handynetz vorhanden, besteht die Möglichkeit, im Transponder eine Uhr zu starten, mit deren Hilfe das Überqueren eines Zeitmesspunktes mitsamt Zeitpunkt aufgezeichnet wird.
  • Höhere Detektionssicherheit: Der Zeitpunkt der Detektionsauslösung wird vom Transponder so lange übermittelt, bis das Timing-System deren Empfang bestätigt hat. Dies verhindert, dass eine Auslösung verloren geht.
  • Keine Kollisionen: Während bei passiven Systemen alle Transponder prinzipbedingt auf der Detektionslinie gleichzeitig senden, können bei aktiven Systemen auch noch Sekunden nachdem die Detektionslinie überquert wurde, Detektionen übermittelt werden, wobei mehrere 100 Transponder zeitgleich ausgelöst werden können.

GPS nutzende Systeme

Auch GPS-basierte Systeme – GPS steht für Global Positioning System – werden ab und an eingesetzt, konnten sich aber bisher nicht wirklich durchsetzen. Der Grund dafür sind der hohe Energieverbrauch und die damit einhergehende Notwendigkeit des häufigen Aufladens sowie die Überlastung von Mobilfunknetzen beim gleichzeitigen Einsatz tausender Transponder.

Vorteile

Mit dem Zeitmesstransponder kann die Zeit vollautomatisch erfasst und ausgewertet werden. Schon mit dem Zieleinlauf des Teilnehmers ist das Ergebnis verfügbar, wodurch menschliche Fehler vermieden werden können.

Transponder ermöglichen überhaupt erst die Nettozeitmessung, da nur auf diese Weise das Überqueren der Startlinie für jeden einzelnen Läufer getimt werden kann. Dennoch wird für Siegerehrungen weiterhin die Bruttozeit, also die Zeit seit dem Startschuss, herangezogen, womit das Missbrauchspotential maßgeblich gemindert wird.

Die einzelnen Antennenmatten, welche sowohl in Form wie auch Funktion einer Kabelbrücke ähneln und systemabhängig entweder mit Antennenelementen oder Drahtschleifen versehen sind, können modular eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass sie in verschiedenen Breiten und an unterschiedlichen Punkten Verwendung finden. Beim Berlin-Marathon beispielsweise kommen aktuell Systembreiten von bis zu 16 Metern zum Einsatz, was die Zeiterhebung bei gleichzeitiger Überquerung eines Zeitmesspunktes durch mehrere Sportler ermöglicht. Ebenso können auf diese Weise häufig vorkommende Wartezeiten im Startbereich oder etwa Verzögerungen im Zielbereich bzw. bei Kontrollpunkten vermieden werden.

Nachteile

Die ersten passiven Systeme funktionierten nicht einwandfrei. Ist nämlich die Empfangsspule senkrecht zur Sendespule der Antennenmatten positioniert oder zu weit von ihr entfernt, kommt es zu keiner Spannungsinduktion und der Chip bleibt stumm. Dieses Problem trat vor allem dann auf, wenn der Tag am Körper, nicht aber am Knöchel oder Schuh getragen wurde. Ist jedoch der Tag am Knöchel oder Schuh angebracht, wird der Rumpf des Läufers nicht gemessen, was allerdings laut IAAF-Regeln verpflichtend ist.

Die Leistung des UHF Gen2 hingegen reicht aus, um auch noch Detektionen auf Kopfhöhe zu gewährleisten. Hierfür muss aber die Antennenmatte auf dem Boden mit der Polarisationsrichtung der Antennen im Transponder übereinstimmen. Dank der 3D-Spule bei neuen aktiven Systemen ist die Ausrichtung für die Auslösung nicht mehr relevant.

Bei hochklassigen Events wird dennoch zusätzlich eine Zielkamera eingesetzt, um die Richtigkeit der Wertung durch Redundanz zu gewährleisten.

Anbieter

Die meisten Hersteller bieten sowohl aktive als auch passive Systeme an. Am verbreitetsten sind zur Zeit:

  • Smartrac: Der Produzent stellt Gen2-UHF-Chips her, welche beliebig programmierbar sind. Besonders beliebt: DogBone-Transponder.
  • Micro Talk Systems: Der Hersteller ist mit seinem aktiven System J-Chip stark am Markt vertreten.
  • race|result: bietet das UHF Gen2 race|result Passiv-System sowie das race|result Aktiv-System an.
  • MYLAPS: Von diesem Hersteller gibt es ChampionChip, das passive System ChipX sowie das aktive System TranX zu kaufen.