DEBS 2013 Grand Challenge: Soccer monitoring
Die DEBS 2013 Grand Challenge der Association for Computing Machinery (ACM) ist die dritte einer Reihe von Challenges mit dem Ziel, gemeinsame Grundlagen und Bewertungskriterien für ereignisbasierte Systeme in Forschung und Industrie zu entwickeln. Aufgabe der Teilnehmer dieser Grand Challenge ist es, eine Lösung für das von den Organisatoren gestellte Problem zu implementieren.
Die im Rahmen der DEBS Grand Challenges gestellten Probleme sind für die Branche insgesamt insofern hochrelevant, als sie eine Bewertung ereignisbasierter Systeme anhand authentischer Daten und realitätsnaher Abfragen ermöglichen.
Die Teilnehmer der DEBS 2013 Grand Challenge müssen erstens (1) ein sechsseitiges schriftliches Dokument im Format der SIG-Tagungsberichte von ACM einreichen, in der die Lösung kurz dargestellt und ihr innovativer Charakter sowie die Bewertungsmethode erläutert werden. Darüber hinaus (2) müssen sie zur Vorführung ihrer Lösung ein Video oder Screencast vorlegen. Alle Einsendungen werden einem Peer-Review unterzogen. Bei Annahme ihrer Beiträge dürfen die Teilnehmer ihr System auf der DEBS 2013 Conference präsentieren. Sofern sich die Teilnehmer ausdrücklich damit einverstanden erklären, werden die eingereichten Lösungen in die Gesamtwertung einbezogen.
Die Bekanntgabe des Gewinners der Grand Challenge und die Übergabe des Preises erfolgen feierlich im Rahmen eines Banketts. Die Gesamtwertung beruht auf den von den Reviewern erteilten Punktzahlen und der Leistungsbilanz der Lösung. Als Kriterien für das Leistungsvermögen gelten, unter der Annahme, dass die ausgegebenen Ergebnisse korrekt sind, der Datendurchsatz und die Latenz des Systems.
Problembeschreibung
Im Mittelpunkt der Challenge steht der Nachweis der Eignung ereignisbasierter Systeme zur komplexen Analyse von Daten hochschneller Sensoren in Echtzeit. Ein typisches Anwendungsbeispiel ist die Analyse eines Fußballspiels. Die Daten für die DEBS 2013 Grand Challenge stammen von einem Satz drahtloser Sensoren im Ball und den Schuhen der Teilnehmer eines Fußballspiels. Erfasst wurde der gesamte Spielverlauf. Die Echtzeitanalyse besteht in der kontinuierlichen Erstellung relevanter Statistiken für die Zuschauer (Ballbesitz, Torschüsse) sowie die Trainer und Team Manager (Laufanalysen der einzelnen Spieler).
Daten
Die Daten der diesjährigen DEBS Grand Challenge lieferte ein Echtzeit-Lokalisierungssystem auf dem Feld des Nürnberger Fußballstadiums. Und zwar stammen die Daten von Sensoren, die nahe den Schuhen der Spieler (1 Sensor pro Bein) sowie im Ball (1 Sensor) angebracht waren. Der Torwart wurde darüber hinaus auch mit einem Sensor an jeder Hand ausgestattet. Die Fühler nahe den Schuhen der Spieler sowie an den Händen des Torwarts übertragen mit einer Frequenz von 200 Hertz. Der Sensor im Ball überträgt mit 2000 Hertz. Damit umfasst der Datenfluss insgesamt ca. 15.000 Bewegungsereignisse pro Sekunde. Jedes Ereignis beschreibt die Position eines Sensors in einem dreidimensionalen Koordinatensystem. Dabei entspricht die Koordinate (0, 0, 0) der Mitte des Spielfeldes (vgl. Abb. 1 für die Abmessungen des Fußballfeldes und die Koordinaten zum Zeitpunkt des Anpfiffs). Das Ereignisschema ist wie folgt gegliedert:
sid, ts, x, y, z, |v|, |a|, vx, vy, vz, ax, ay, az
wobei sid die ID des Sensors, der das Bewegungsereignis erzeugt, und ts ein Zeitstempel in Pikosekunden, z.B. 10753295594424116 (10753295594424116 entspricht dem Spielbeginn und 14879639146403495 dem Ende der Begegnung), ist. x, y und z beschreiben die Position des Sensors in mm (der Ursprung des Koordinatensystems deckt sich mit der Mitte eines Fußballfeldes normaler Größe). |v| (in μm/s) sowie vx, vy, vz entsprechen der Ausrichtung eines Vektors der Größe 10.000. Somit lässt sich die Geschwindigkeit des Objekts in x-Richtung wie folgt berechnen und in SI-Einheiten (m/s) angeben:
v’x = |v| * vx * 1e-4 * 1e-6
(vx in m/s wird durch |v| * 1e-10 * vx abgeleitet) und |a| (in μm/s²), ax, ay, az drücken die absolute Beschleunigung und ihre Komponenten in den drei Dimensionen aus (die Beschleunigung in m/s² wird auf ähnliche Weise wie die Geschwindigkeit ermittelt). Die Schwerkraft wird nicht berücksichtigt, d.h. |a| beträgt 0 und nicht 9,81 m/s², wenn sich der Ball nicht bewegt.