fr.wedoany.com Rapport : Sur la pelouse de la Coupe du Monde 2026, un ballon de football intégrant un capteur inertiel MEMS, une puce de localisation UWB et une bobine de charge sans fil enregistre chaque contact avec le ballon à une fréquence d'échantillonnage de 500 fois par seconde. Grâce à 12 stations de base, il permet un positionnement centimétrique, fournissant des données essentielles pour le jugement semi-automatisé du hors-jeu.
Le capteur inertiel intégré dans ce ballon enregistre les variations d'accélération à une fréquence de 500 fois par seconde, tandis que la puce de localisation UWB émet des impulsions vers les 12 stations de base disposées autour du terrain, verrouillant la position tridimensionnelle du ballon au niveau centimétrique. Le moment du contact avec le ballon et la ligne de hors-jeu sont déterminés automatiquement en moins d'une demi-seconde.
Le transfert technologique des capteurs MEMS a commencé pendant la guerre froide. À la fin de la Seconde Guerre mondiale, les fusées V-2 de l'Allemagne nazie utilisaient déjà des gyroscopes mécaniques pour le guidage inertiel. Pendant la guerre froide, le laboratoire dirigé par le professeur Charles Stark Draper du MIT a développé des systèmes de navigation inertielle de précision, utilisés sur des plateformes d'armes stratégiques telles que le missile de croisière Tomahawk, le missile balistique Polaris lancé depuis un sous-marin et le bombardier stratégique B-52. À la fin des années 1980, la technologie des microsystèmes électromécaniques a émergé, gravant des structures mécaniques à l'échelle micrométrique sur des plaquettes de silicium à l'aide de procédés semi-conducteurs. En 1993, Analog Devices a lancé l'ADXL50, le premier accéléromètre MEMS commercialisé en série au monde, utilisé dans les airbags automobiles pour détecter les collisions et déclencher l'allumage en 30 millisecondes. En 2007, l'accéléromètre MEMS triaxial LIS302DL fourni par STMicroelectronics est entré dans le premier iPhone, détectant l'orientation du téléphone, marquant la première fois que les capteurs MEMS pénétraient dans la vie quotidienne de centaines de millions de consommateurs. Au cours de la décennie suivante, la taille des capteurs MEMS a été réduite à 3 × 3 mm, leur coût est tombé à 1 à 2 dollars, et ils ont été largement utilisés pour le comptage de pas sur les téléphones, la stabilisation des drones, le suivi des bracelets de sport et le contrôle gestuel de la manette Wii de Nintendo. Lors de la Coupe du Monde 2018 en Russie, les joueurs ont porté pour la première fois des capteurs portables basés sur MEMS. Lors de la Coupe du Monde 2022 au Qatar, le ballon officiel du match « Al Rihla » d'Adidas intégrait une unité de mesure inertielle à 500 Hz développée conjointement par KINEXON et Adidas, enregistrant 500 fois par seconde les données d'accélération triaxiales pour détecter précisément le moment du contact avec le ballon. Pour la Coupe du Monde 2026, la fréquence d'échantillonnage de l'unité de mesure inertielle intégrée dans le ballon devrait être portée à 1000 Hz ou plus, avec une possible intégration d'une unité de mesure inertielle à neuf axes.
L'origine de la technologie de localisation UWB remonte aux années 1960. En raison de ses impulsions extrêmement courtes et de son spectre très large, le signal UWB est difficile à intercepter et à analyser par les récepteurs à bande étroite. Le département de la Défense américain l'a utilisé pour les radars à faible probabilité d'interception des avions furtifs et les communications de champ de bataille sécurisées. En 2002, la Federal Communications Commission américaine a autorisé l'ouverture de la bande de fréquences de 3,1 à 10,6 GHz aux équipements UWB civils. Par la suite, l'UWB a été principalement utilisé dans des scénarios B2B tels que la localisation du personnel dans les mines, le suivi des équipements hospitaliers et la gestion des chariots élévateurs dans les entrepôts logistiques. En septembre 2019, Apple a intégré sa propre puce U1 dans la série iPhone 11, permettant la perception spatiale. En avril 2021, l'AirTag a été lancé, intégrant la puce U1, utilisant une télémétrie centimétrique précise pour guider les utilisateurs dans la recherche d'objets. La même année, BMW a lancé une clé de voiture numérique basée sur l'UWB. Lors de la Coupe du Monde 2022 au Qatar, la FIFA, en collaboration avec KINEXON, a installé 12 stations de base UWB dans chaque stade. Le ballon de match « Al Rihla » intégrait un capteur UWB, émettant des impulsions vers les stations de base à une fréquence de plusieurs dizaines de fois par seconde, calculant la position tridimensionnelle du ballon par différence de temps de vol, avec une précision centimétrique. Pour la Coupe du Monde 2026, le système de localisation UWB devrait voir sa fréquence de rafraîchissement encore améliorée, et pourrait pour la première fois permettre un rendu tridimensionnel en temps réel de la trajectoire complète du ballon pendant tout le match.
Le principe de la charge sans fil trouve son origine dans l'idée d'induction électromagnétique de Nikola Tesla dans les années 1890. Tesla a construit la tour Wardenclyffe à Long Island, New York, tentant de réaliser une transmission d'énergie sans fil mondiale via des ondes électromagnétiques à basse fréquence, mais le projet a été abandonné faute de financement des investisseurs. Au XXe siècle, la technologie de charge sans fil a d'abord été appliquée aux socles de charge des brosses à dents électriques et aux implants médicaux comme les stimulateurs cardiaques. En 2008, le Wireless Power Consortium a été fondé. En 2010, le consortium a publié la norme Qi. En 2017, Apple a pris en charge la charge sans fil Qi pour la première fois sur l'iPhone 8 et l'iPhone X. En 2007, l'équipe de Marin Soljačić du MIT a publié un article dans la revue Science sur la charge sans fil par résonance magnétique, ouvrant la voie à la charge sans fil à distance pour les véhicules électriques, et des entreprises comme WiTricity ont ensuite commercialisé la technologie. Dans les années 2020, certains ballons d'entraînement intelligents ont commencé à adopter des solutions de charge sans fil, la bobine étant complètement scellée à l'intérieur de la coque du ballon, sans électrodes exposées. Le ballon de match de la Coupe du Monde 2022 utilisait encore une batterie traditionnelle. Les prévisions de l'industrie indiquent que le ballon officiel de la Coupe du Monde 2026 pourrait adopter une solution de charge sans fil, avec une bobine réceptrice intégrée et une batterie à micro-capacité ou un supercondensateur.
La Chine présente des configurations de développement différentes dans ces trois domaines technologiques. Dans le domaine des capteurs MEMS, la Chine est le plus grand marché de consommation mondial. Goertek Microelectronics détient plus de 30 % de la part de marché mondiale des capteurs acoustiques MEMS et fait partie de la chaîne d'approvisionnement d'Apple et de Samsung. AAC Technologies, BYD Semiconductor et MEMSensing ont réalisé des percées dans des catégories telles que les accéléromètres et les capteurs de pression. Cependant, pour les capteurs inertiels MEMS de qualité tactique et de navigation, la Chine dépend encore des importations, les outils de conception, les procédés de fabrication et les équipements de test et d'étalonnage étant dominés par des entreprises étrangères telles que Bosch, STMicroelectronics, TDK-InvenSense et Analog Devices. Dans le domaine de la localisation UWB, des entreprises locales comme JW-Tech, Haoyun Technology, Tsingray Technology et Yibaide ont lancé des puces de localisation et des systèmes de station de base dotés de droits de propriété intellectuelle indépendants, et ont obtenu des applications en volume dans des scénarios B2B tels que la localisation du personnel dans les mines de charbon et la gestion des chariots élévateurs dans les entrepôts logistiques. Xiaomi a lancé sa technologie UWB « One-Finger Connect » en 2021. La propriété intellectuelle de base des puces UWB haut de gamme et leur fabrication en procédés avancés sont dominées par des entreprises étrangères comme Apple, NXP et Qorvo. Dans le domaine de la charge sans fil, la Chine est le domaine le plus avantageux, étant le plus grand producteur mondial d'équipements de charge sans fil et le plus grand marché de consommation. Huawei, Xiaomi, OPPO et vivo ont déjà produit en série des solutions de charge rapide sans fil de 50 W à plus de 100 W. Dans l'élaboration de la norme Qi, Huawei, Xiaomi et ZTE sont des membres clés en Chine. Dans le domaine de la charge sans fil pour véhicules électriques, BYD, ZTE New Energy et Teld ont lancé des projets de démonstration de charge sans fil à haute puissance. La chaîne industrielle de la charge sans fil, des matériaux magnétiques et des fils émaillés en amont à l'assemblage des modules en aval et à la fabrication des produits finaux, forme un cycle complet. Cependant, dans le système de certification technique des ballons de match officiels de niveau FIFA et dans la chaîne d'approvisionnement des capteurs principaux, les entreprises chinoises ne figurent pas encore sur la liste des fournisseurs clés, le marché étant toujours dominé par des entreprises européennes comme Adidas et KINEXON.
