Wie Sensoren und Positionstracker das Potenzial von Bundesligaprofis ermitteln
Sensoren am Körper sowie Mess- und Kameratechnik am Spielfeldrand ermitteln heute präzise das Leistungspotenzial von Fußballprofis. Was alles schon geht.
Lesezeit: 14 Min.
c't Magazin
Bundesligavereine, die viel in ihre Fußballspieler investieren, beobachten voller Interesse, wie sich deren körperliche Leistungsfähigkeit entwickelt. Wer ein echter Profi ist, der kann sich nicht hinter müden Ausreden verstecken: Der Trainerstab und die sportphysiologische Abteilung fiebern mit, wenn es um die körperliche Entwicklung der Spieler geht, und suchen gemeinsam nach Wegen, das sportliche Potenzial zu bestimmen und ganz zu entfalten.
Ein zentraler Punkt ist es dabei, die körperlichen Leistungsdaten zu erheben. In den meisten Profi-Clubs gehört es heute dazu, dass die Spieler Brustgurte oder Sportwesten auf dem Trainingsplatz und im Spiel tragen. Üblich ist beispielsweise der Kinexon-Sport-Bra, der am Rücken zwischen den Schulterblättern ein Täschchen für einen GPS-Tracker bietet. Dieses Gerät funkt seine Daten an einen Hub, der sie in die Cloud überträgt, sodass das Trainerteam per iPad und Kinexon-Analysesoftware direkt auf die aktuellen Daten all seiner Spieler zugreifen kann.
c't kompakt
• Sensoren am Körper sowie Mess- und Kameratechnik am Spielfeldrand ermitteln heute präzise das Leistungspotenzial von Fußballprofis.
• Ein Athletenmanagementsystem führt alle Spielerdaten zusammen und verrät, welche Art von Training den größten Erfolg verspricht: individuell und für das ganze Team.
• Spielsimulationen sollen in Zukunft helfen, Erfolg versprechende Entscheidungen schneller und sicherer zu treffen.
Noch feinere Koordinaten liefert ein LPS (Local Positioning System) auf dem Trainingsplatz. Das LPS nutzt vier Sensoren am Spielfeldrand, um die Spielerpositionen in einer Sporthalle oder auf einem eingegrenzten Platz besonders genau zu erheben. Der zugehörige Tracker hat die Größe einer Streichholzschachtel und wiegt gerade einmal 15 Gramm.
Ein Bra loggt GPS und Herzfrequenz
Der Sport-Bra kann zusätzlich beispielsweise einen Herzfrequenzsensor von Polar aufnehmen. Beide Datenströme übergibt das System dann gemeinsam in die Cloud. "Das Tracking-System plus Herzfrequenzsensor lässt sich beispielsweise noch um ein Accelerometer erweitern, das Beschleunigungen sehr genau aufnimmt", erklärt Stefan Altmann, Leiter der Abteilung für Leistungsdiagnostik und Fußballforschung am KIT (Karlsruher Institut für Technologie) sowie Geschäftsführer der TSG ResearchLab, ein unabhängiges, wissenschaftlich arbeitendes Tochterunternehmen der TSG Hoffenheim.
Auch das Spielerkommunikationssystem von Coachwhisperer, eine Sportweste mit Lautsprechern in den Schulterpolstern, sollte ursprünglich um verschiedene Biosensoren erweitert werden. Der Hersteller plante, In-Ear-Hörer für die Kommunikation zu entwickeln, die später einmal zusätzlich im Ohr die Herzfrequenz und andere Körperdaten messen sollten. Diese Entwicklung liegt derzeit aber auf Eis, wie das Unternehmen auf c’t-Anfrage mitteilte. Stattdessen plane man heute, als nächsten Entwicklungsschritt eine Dolmetscher-KI für internationale Talente einzubauen.
Der Sport-Bra trägt in einem Täschchen zwischen den Schulterblättern einen GPS- oder LPS-Tracker, der Positionsdaten und Beschleunigswerte sowie gegebenenfalls die Messwerte eines Herzsensors live in die Cloud überträgt.
(Bild: Kinexon)
Allein die Positionsdaten des Kinexon-Sensors geben schon Auskunft über Laufstrecken, Laufwege, Sprints und beschleunigende Antritte und unterstützen damit das Belastungsmonitoring am Spielfeldrand. Die Laufwege können die Experten zudem für Taktikanalysen heranziehen.
Der gleichzeitig ermittelte Verlauf der Herzfrequenz gibt zusätzlich direkt auf dem Platz Aufschluss über die Leistungsfähigkeit. Herzfrequenzverläufe bei standardisierten Laufübungen offenbaren die aerobe Ausdauer, also die Leistung unter kontinuierlicher Belastung. Die Verläufe bei Sprints und Beschleunigungen liefern Hinweise auf die Kraft- und Schnelligkeitseigenschaften eines Spielers, das sogenannte Force-Velocity Profile. Der Trainer kann daran erkennen, ob ein Spieler bei Sprüngen oder Sprints eher ein Kraft- oder ein Geschwindigkeitsdefizit aufweist, und den individuellen Übungsplan darauf abstimmen.
Großer Datenpool und Analysen
Es ist bekannt, dass die TSG Hoffenheim durch die Unterstützung des SAP-Mitbegründers Dietmar Hopp eine besondere Verbindung zum großen deutschen Softwarehaus SAP hat. So ist der Verein auch ein ausgesprochener Early Adopter des Athletenmanagementsystems SAP Sports One – bereits seit dessen Entwicklung 2015. "Dieses System nutzen wir zunächst einmal als umfassende Datenbank für sämtliche Spielerdaten", berichtet Christian Kloss, Koordinator Leistungsdiagnostik bei der TSG. Nur ein Teil davon sind die Tracking- und Körperdaten aus dem Kinexon-Bra und deren erste Analysen, wie etwa die Anzahl und die Weite der Sprints im Training und im Spiel, Richtungswechsel, Zeiten in Geschwindigkeitszonen sowie die damit verbundenen Herzfrequenzen.
Hinzu kommen die turnusmäßig vorgenommenen Belastungsdiagnostiken, die bei den Spielern wahrscheinlich nur mäßig beliebt sind. Etwa zweimal im Jahr müssen sie in diesem Rahmen an ihre Grenzen gehen. Dazu zählen Sprints über fünf Meter, die die Antrittsfähigkeit widerspiegeln, und Linearsprints über 30 Meter, die die maximale Sprintgeschwindigkeit offenbaren. Im Trainingszentrum gibt es dafür fest eingerichtete Sprintstrecken, die mit Doppellichtschranken versehen sind. Kraftmessplatten nehmen die Kraft bei verschiedenen Sprüngen auf und verraten so die maximale Kraft, die unterschiedliche Beinmuskelgruppen entwickeln. Spiroergometrie, also die Atemgasanalyse bei langanhaltender Belastung, liefert Werte für die Ausdauer des Athleten; Laktat-Tests unterfüttern diese Daten mit den Blutwerten. Zusätzlich hilft bei manchen Bundesligavereinen der regelmäßige Pieks in den Finger, um per Kreatinkinase-Bestimmung den Belastungs-Erholungs-Zustand eines Spielers zu erfassen.
Auch die Ergebnisse dieser Tests fasst SAP Sports One übersichtlich zusammen. Aus vielen Hundert Parametern definieren und berechnen die Sportphysiologen sogenannte Key Performance Indicators (KPIs), die zum Beispiel die Schnelligkeit eines Spielers, seine Ausdauer und seine Sprungkraft beschreiben. Schließlich gehen auch medizinische Befunde und die Verletzungsgeschichte der Sportler in die Datenbank ein. Die SAP-Zugriffsrechteverwaltung sorgt dafür, dass die Verantwortlichen nur die Daten einsehen können, die sie für ihre Arbeit brauchen; der Trainer bekommt nicht denselben Einblick wie der Mannschaftsarzt. Zusätzlich zu Sports One setzt die TSG das SAP-Visualisierungs-Tool Analytics Cloud ein, um Dashboards und spezifische Analysen anzufertigen. So erhält das Management einen Überblick über die Gesamtfitness der Mannschaft und Stärken-Schwächen-Profile der einzelnen Spieler, aus denen sich wiederum individuelle Trainingspläne ableiten lassen.
Das Athletenmanagementsystem Sports One bereitet die Leistungsdaten eines Sportlers auf, veranschaulicht zeitliche Entwicklungen und erlaubt Vergleiche untereinander und mit dem Team-Durchschnitt.
(Bild: TSG Hoffenheim)
"Nach der ganzen Belastungsdiagnostik, meist zu Beginn der Saison und zu Beginn der Rückrunde, wissen wir, wie groß der Motor des Spielers ist, was man von ihm erwarten kann und was nicht", schildert Kloss. Mit diesem Wissen kann der Übungsleiter das Training so planen, dass er seine Sportler weder unter- noch überfordert. Das kann auch dazu führen, dass der Trainerstab während einer Partie am Spielfeldrand die aktuellen Daten des Kinexon-Sport-Bra eines Spielers auf dem iPad durchsieht: die Anzahl der Sprints, die Länge der Wege, die Zeiten, die der Proband schon im "roten Herzfrequenzbereich", also am Leistungslimit gespielt hat. In diesen Phasen sammelt sich Laktat in den Muskeln an, die Beine werden schwer. Mit Blick auf die Spieldaten des Sportlers entscheidet der Trainer dann, ob es Zeit ist, den Spieler auszuwechseln, oder ob dieser wohl noch Reserven hat.
Ein Wunsch von Kloss ist es, mit dem umfangreichen Datenbestand künftig auch die Gefahr von Verletzungen einzuschätzen: "Bereits heute können wir von der Jugend bis zur Profiabteilung sehen, wer sich wann und wo verletzt hat." Nun könne man beispielsweise abfragen, wie viele Kreuzbandverletzungen in der Saison 2023/24 aufgetreten sind. Entstanden die hauptsächlich bei Körperkontakt oder ohne? Vorwiegend auf dem Untergrund Rasen, auf Kunstrasen oder auf Hallenboden? Je genauer die Daten eingepflegt worden sind, desto genauer könne das Athletenmanagementsystem über die Risiken Auskunft geben und helfen, diese zu minimieren.
Außer SAP, dessen Sports One in der deutschen Bundesliga beispielsweise auch der FC Bayern München und Hertha BSC einsetzen, gibt es weitere Anbieter von Athletenmanagementsystemen. Bereits 2013 brachten die kalifornischen Kitman Labs ein eigenes System heraus. In der Ersten Bundesliga zählt Bayer Leverkusen zu den Anwendern. Aus Australien kommt Smartabase von Fusion Sport. Dieses System ist ursprünglich entwickelt worden, um die Leistungsfähigkeit von Soldaten einzuschätzen. Heute dient es dem Athletenmanagement in ganz unterschiedlichen Mannschaftssportarten weltweit.
Kameratracking und kognitives Training
Spielertracking per Kamera
Für ausgefeilte Taktikanalysen genügen allein die aufgezeichneten Laufwege aus dem mannschaftsinternen GPS-Tracking allerdings nicht, denn diese Daten sparen naturgemäß die Positionen der Gegenspieler und des Balls aus. Diese Informationen liefert in der deutschen Bundesliga exklusiv das offizielle Tracking von Sportec Solutions, einer Tochter der Deutschen Fußball Liga e.V, (DFL). Dafür sind in jedem Stadion der ersten und Zweiten Bundesliga 16 bis 20 Kameras platziert. Eine Software berechnet aus allen Kamerabildern 25 Mal pro Sekunde die Position jedes Spielers sowie des Balls und auch deren Geschwindigkeiten.
Auf diese Daten plus zahlreiche Analysen können die Vereine online über den Match Analysis Hub zugreifen, auf einige sogar schon während der Partie. Zu den integrierten Analysen zählen beispielsweise die Zahl der Sprints eines Spielers, die Laufleistung der gesamten Mannschaft und sogar Auskünfte darüber, auf welcher Höhe sich die Abwehrkette bewegt oder wie nah die Verteidiger an ihren Gegnern dran sind.
"Die Daten aus dem Spielertracking mittels Videoanalyse sind derzeit der Goldstandard, es hat sich gezeigt, dass dagegen die GPS-Systeme etwas ungenauer arbeiten", sagt der KIT- und TSG-ResearchLab-Wissenschaftler Altmann. Zumal die GPS-Daten ja auch nur die eigene Mannschaft abdecken. Dafür funktioniere das GPS-System aber auch außerhalb offizieller Spiele sowie an vielen verschiedenen Orten. Die Daten aus der Videoerfassung für die DFL fließen letztlich auch in das SAP-Athletenmanagementsystem Sports One ein und lassen sich so für Taktikanalysen nutzen oder um Spielsituationen in Simulationen nachzubauen.
Ein letztes Manko der auf Videoerfassung beruhenden Spieldaten von Sportec Solutions ist, dass sie keine Informationen zur Orientierung der Spieler liefern, Altmann spricht in diesem Zusammenhang von "Skelettdaten". Die benötigen die Wissenschaftler aber, um möglichst realistische Spielsimulationen nachzubauen, ein hochaktuelles Projekt des TSG ResearchLab. Dafür nutzen sie ein System aus Hochgeschwindigkeitskameras der Sony-Tochter Hawk-Eye. Bereits 2015 hat das Unternehmen 14 Kameras für seine Torlinientechnik im Hoffenheimer Stadion installiert. Hawk-Eye meldet sich beim Schiedsrichter, wenn der Ball die Torlinie im vollen Umfang überwunden hat, und hält ihn so davon ab, sogenannte Phantomtore zu pfeifen. Die jüngste Neuentwicklung von Hawk-Eye ist nun eine KI-Analyse zur Gliedmaßenerkennung, SkeleTrack genannt. Bei diesem Modul erkennt künstliche Intelligenz in den Videobildern die Körperhaltung jedes Spielers und ermöglicht es damit, deren Bewegungen detailliert zu analysieren.
Kognitives Training im 360-Grad-Kino
Bereits seit Jahren entwickelt das TSG ResearchLab ein interaktives Rundum-Kino für kognitive Tests: die "Helix Arena". Darin erforschen die Wissenschaftler das Entscheidungsverhalten von Spielern und entwickeln Trainingsprogramme für taktisches Lernen. Der Proband betritt diesen Raum mit einem Controller in der Hand, über den er Menüs auf der gewölbten Projektionsfläche auswählen und in verschiedenen Übungen möglichst schnell bewegliche Ziele markieren soll.
Seit 2019 entwickelt das TSG ResearchLab die Helix Arena gemeinsam mit dem österreichischen Unternehmen SportsTec weiter, einer Tochter des Messinstrumentenbauers Anton Paar. Daraus ist das Skills.lab Studio entstanden, das SportsTec seit 2020 vertreibt. Dabei handelt es sich um einen Raum mit kreisförmigem Grundriss und einem Durchmesser von sechs Metern. Der Ein- und Ausgang ist so gestaltet, dass er die nahtlose 360-Grad-Projektion nicht stört. Beamer projizieren die Spielumgebung an die Zylinderinnenwände.
Kognitives Training in der Helix Arena, einem 360-Grad-Kino, mit dem der Spieler über einen Controller interagiert. In diesem Raum könnten Spieler künftig in Simulationen realer Matches eintauchen und lernen, spielentscheidende Situationen einzuschätzen.
(Bild: TSG Hoffenheim/Simon Hofmann )
Die Helix Arena im Trainingszentrum der TSG Hoffenheim von außen: Der Zugang ist so gebaut, dass die Illusion der 360-Grad-Projektion im Innenraum nicht gestört wird.
(Bild: TSG Hoffenheim/Simon Hofmann )
Das Skills.lab Studio ist nicht zu verwechseln mit der deutlich aufwendigeren Skills.lab Arena. Dabei handelt es sich um einen Raum, ebenfalls mit Projektionstechnik und Audioatmosphäre, der für konzentriertes Balltraining geschaffen worden ist. Vier Ballmaschinen simulieren Pässe auf den Punkt, mit einstellbarer Schussgeschwindigkeit. Aufleuchtende Wandsegmente verlangen vom Spieler gezielte Schüsse, deren Treffsicherheit von Lasersensoren auf zwei bis drei Zentimeter genau vermessen wird. Ein zweites System mit vergleichbaren Möglichkeiten ist der Footbonaut des Berliner Herstellers CGoal.
Die jüngste Weiterentwicklung der Helix Arena in Hoffenheim besteht nun darin, dass aus den Spieldaten des Hawk-Eye-Systems komplette Spielsituationen realistisch nachgebaut werden. Der Anwender kann dann das Geschehen auf dem Platz nicht nur aus der Vogelperspektive betrachten oder von festgelegten Positionen aus. Ebenso nimmt er eine beliebige Spielerperspektive ein und betrachtet von dort aus einen Spielzug. Mit diesem Projekt wollen die Forscher der TSG ResearchLab das taktische Lernen untersuchen, wenn Spieler entscheidende Spielsituationen immersiv durchleben. So könnten Profis in Zukunft besonders gute Spielzüge und Spielentscheidungen nachvollziehen oder auch missglückte Spielzüge hautnah miterleben und so aus Fehlern lernen.
In einem weiteren Schritt ist es mit dieser Technik sogar vorstellbar, Spieler in typischen Spielsituationen vor Entscheidungen zu stellen. Sie müssten dann beispielsweise mit dem Controller auswählen, wohin sie einen Ball in der dargestellten Situation spielen wollen. Eine virtuelle Spielmechanik könnte dann die Entscheidung auf ihre Erfolgsaussichten hin bewerten.
Taktikanalyse künftig per KI?
In Zukunft sieht Altmann eine Chance in der Entwicklung von Algorithmen, die Spielsituationen und insbesondere die Erfolgsaussichten einer Spielentscheidung bewerten: Ist es etwa sinnvoll, ein Dribbling zu wagen oder empfiehlt es sich eher, einen Pass zu versuchen? "Wenn ich zu einem Spiel die Videodaten verschiedener Kameras habe und dazu Taktikanalysen vornehmen will, brauche ich dazu eine ganze Weile. Aber wenn ich einen guten Algorithmus habe, dann kann ich Hunderte und Tausende Spiele automatisiert komplett durchanalysieren, zeiteffizient und weniger fehleranfällig", sagt Altmann. Das sei im Kommen. Bei Bundesligavereinen seien Datenanalysten derzeit schwer gefragt.
Ziel ist es, die Erfolgsaussichten jeder Spielsituation automatisiert zu bewerten, beispielsweise durch den Pressure Index, der den Druck auf die ballführende Mannschaft beziffert. Ebenso kann eine KI anhand von hunderttausend Pässen aus internationalen Datenbanken lernen, deren Qualität zu bewerten und beispielsweise anzugeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit daraus in den kommenden Sekunden eine Strafraumszene oder ein gefährlicher Torschuss entsteht. Sensordaten und IT am Spielfeldrand helfen also nicht nur, Muskeln und Fitness des Profisportlers aufzubauen. In Zukunft werden aufwendige Anlagen und KI-Systeme wohl zusätzlich die mentale Stärke des Spielers trainieren. Dessen sichere und schnelle Entscheidungen könnten dann den Unterschied machen zwischen ideenlosem Spielaufbau und dem sprichwörtlichen Zug zum Tor.
Sensoren am Körper sowie Mess- und Kameratechnik am Spielfeldrand ermitteln heute präzise das Leistungspotenzial von Fußballprofis. Was alles schon geht.
Lesezeit: 14 Min.
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Bundesligavereine, die viel in ihre Fußballspieler investieren, beobachten voller Interesse, wie sich deren körperliche Leistungsfähigkeit entwickelt. Wer ein echter Profi ist, der kann sich nicht hinter müden Ausreden verstecken: Der Trainerstab und die sportphysiologische Abteilung fiebern mit, wenn es um die körperliche Entwicklung der Spieler geht, und suchen gemeinsam nach Wegen, das sportliche Potenzial zu bestimmen und ganz zu entfalten.
Ein zentraler Punkt ist es dabei, die körperlichen Leistungsdaten zu erheben. In den meisten Profi-Clubs gehört es heute dazu, dass die Spieler Brustgurte oder Sportwesten auf dem Trainingsplatz und im Spiel tragen. Üblich ist beispielsweise der Kinexon-Sport-Bra, der am Rücken zwischen den Schulterblättern ein Täschchen für einen GPS-Tracker bietet. Dieses Gerät funkt seine Daten an einen Hub, der sie in die Cloud überträgt, sodass das Trainerteam per iPad und Kinexon-Analysesoftware direkt auf die aktuellen Daten all seiner Spieler zugreifen kann.
c't kompakt
• Sensoren am Körper sowie Mess- und Kameratechnik am Spielfeldrand ermitteln heute präzise das Leistungspotenzial von Fußballprofis.
• Ein Athletenmanagementsystem führt alle Spielerdaten zusammen und verrät, welche Art von Training den größten Erfolg verspricht: individuell und für das ganze Team.
• Spielsimulationen sollen in Zukunft helfen, Erfolg versprechende Entscheidungen schneller und sicherer zu treffen.
Noch feinere Koordinaten liefert ein LPS (Local Positioning System) auf dem Trainingsplatz. Das LPS nutzt vier Sensoren am Spielfeldrand, um die Spielerpositionen in einer Sporthalle oder auf einem eingegrenzten Platz besonders genau zu erheben. Der zugehörige Tracker hat die Größe einer Streichholzschachtel und wiegt gerade einmal 15 Gramm.
Ein Bra loggt GPS und Herzfrequenz
Der Sport-Bra kann zusätzlich beispielsweise einen Herzfrequenzsensor von Polar aufnehmen. Beide Datenströme übergibt das System dann gemeinsam in die Cloud. "Das Tracking-System plus Herzfrequenzsensor lässt sich beispielsweise noch um ein Accelerometer erweitern, das Beschleunigungen sehr genau aufnimmt", erklärt Stefan Altmann, Leiter der Abteilung für Leistungsdiagnostik und Fußballforschung am KIT (Karlsruher Institut für Technologie) sowie Geschäftsführer der TSG ResearchLab, ein unabhängiges, wissenschaftlich arbeitendes Tochterunternehmen der TSG Hoffenheim.
Auch das Spielerkommunikationssystem von Coachwhisperer, eine Sportweste mit Lautsprechern in den Schulterpolstern, sollte ursprünglich um verschiedene Biosensoren erweitert werden. Der Hersteller plante, In-Ear-Hörer für die Kommunikation zu entwickeln, die später einmal zusätzlich im Ohr die Herzfrequenz und andere Körperdaten messen sollten. Diese Entwicklung liegt derzeit aber auf Eis, wie das Unternehmen auf c’t-Anfrage mitteilte. Stattdessen plane man heute, als nächsten Entwicklungsschritt eine Dolmetscher-KI für internationale Talente einzubauen.
Der Sport-Bra trägt in einem Täschchen zwischen den Schulterblättern einen GPS- oder LPS-Tracker, der Positionsdaten und Beschleunigswerte sowie gegebenenfalls die Messwerte eines Herzsensors live in die Cloud überträgt.
(Bild: Kinexon)
Allein die Positionsdaten des Kinexon-Sensors geben schon Auskunft über Laufstrecken, Laufwege, Sprints und beschleunigende Antritte und unterstützen damit das Belastungsmonitoring am Spielfeldrand. Die Laufwege können die Experten zudem für Taktikanalysen heranziehen.
Der gleichzeitig ermittelte Verlauf der Herzfrequenz gibt zusätzlich direkt auf dem Platz Aufschluss über die Leistungsfähigkeit. Herzfrequenzverläufe bei standardisierten Laufübungen offenbaren die aerobe Ausdauer, also die Leistung unter kontinuierlicher Belastung. Die Verläufe bei Sprints und Beschleunigungen liefern Hinweise auf die Kraft- und Schnelligkeitseigenschaften eines Spielers, das sogenannte Force-Velocity Profile. Der Trainer kann daran erkennen, ob ein Spieler bei Sprüngen oder Sprints eher ein Kraft- oder ein Geschwindigkeitsdefizit aufweist, und den individuellen Übungsplan darauf abstimmen.
Großer Datenpool und Analysen
Es ist bekannt, dass die TSG Hoffenheim durch die Unterstützung des SAP-Mitbegründers Dietmar Hopp eine besondere Verbindung zum großen deutschen Softwarehaus SAP hat. So ist der Verein auch ein ausgesprochener Early Adopter des Athletenmanagementsystems SAP Sports One – bereits seit dessen Entwicklung 2015. "Dieses System nutzen wir zunächst einmal als umfassende Datenbank für sämtliche Spielerdaten", berichtet Christian Kloss, Koordinator Leistungsdiagnostik bei der TSG. Nur ein Teil davon sind die Tracking- und Körperdaten aus dem Kinexon-Bra und deren erste Analysen, wie etwa die Anzahl und die Weite der Sprints im Training und im Spiel, Richtungswechsel, Zeiten in Geschwindigkeitszonen sowie die damit verbundenen Herzfrequenzen.
Hinzu kommen die turnusmäßig vorgenommenen Belastungsdiagnostiken, die bei den Spielern wahrscheinlich nur mäßig beliebt sind. Etwa zweimal im Jahr müssen sie in diesem Rahmen an ihre Grenzen gehen. Dazu zählen Sprints über fünf Meter, die die Antrittsfähigkeit widerspiegeln, und Linearsprints über 30 Meter, die die maximale Sprintgeschwindigkeit offenbaren. Im Trainingszentrum gibt es dafür fest eingerichtete Sprintstrecken, die mit Doppellichtschranken versehen sind. Kraftmessplatten nehmen die Kraft bei verschiedenen Sprüngen auf und verraten so die maximale Kraft, die unterschiedliche Beinmuskelgruppen entwickeln. Spiroergometrie, also die Atemgasanalyse bei langanhaltender Belastung, liefert Werte für die Ausdauer des Athleten; Laktat-Tests unterfüttern diese Daten mit den Blutwerten. Zusätzlich hilft bei manchen Bundesligavereinen der regelmäßige Pieks in den Finger, um per Kreatinkinase-Bestimmung den Belastungs-Erholungs-Zustand eines Spielers zu erfassen.
Auch die Ergebnisse dieser Tests fasst SAP Sports One übersichtlich zusammen. Aus vielen Hundert Parametern definieren und berechnen die Sportphysiologen sogenannte Key Performance Indicators (KPIs), die zum Beispiel die Schnelligkeit eines Spielers, seine Ausdauer und seine Sprungkraft beschreiben. Schließlich gehen auch medizinische Befunde und die Verletzungsgeschichte der Sportler in die Datenbank ein. Die SAP-Zugriffsrechteverwaltung sorgt dafür, dass die Verantwortlichen nur die Daten einsehen können, die sie für ihre Arbeit brauchen; der Trainer bekommt nicht denselben Einblick wie der Mannschaftsarzt. Zusätzlich zu Sports One setzt die TSG das SAP-Visualisierungs-Tool Analytics Cloud ein, um Dashboards und spezifische Analysen anzufertigen. So erhält das Management einen Überblick über die Gesamtfitness der Mannschaft und Stärken-Schwächen-Profile der einzelnen Spieler, aus denen sich wiederum individuelle Trainingspläne ableiten lassen.
Das Athletenmanagementsystem Sports One bereitet die Leistungsdaten eines Sportlers auf, veranschaulicht zeitliche Entwicklungen und erlaubt Vergleiche untereinander und mit dem Team-Durchschnitt.
(Bild: TSG Hoffenheim)
"Nach der ganzen Belastungsdiagnostik, meist zu Beginn der Saison und zu Beginn der Rückrunde, wissen wir, wie groß der Motor des Spielers ist, was man von ihm erwarten kann und was nicht", schildert Kloss. Mit diesem Wissen kann der Übungsleiter das Training so planen, dass er seine Sportler weder unter- noch überfordert. Das kann auch dazu führen, dass der Trainerstab während einer Partie am Spielfeldrand die aktuellen Daten des Kinexon-Sport-Bra eines Spielers auf dem iPad durchsieht: die Anzahl der Sprints, die Länge der Wege, die Zeiten, die der Proband schon im "roten Herzfrequenzbereich", also am Leistungslimit gespielt hat. In diesen Phasen sammelt sich Laktat in den Muskeln an, die Beine werden schwer. Mit Blick auf die Spieldaten des Sportlers entscheidet der Trainer dann, ob es Zeit ist, den Spieler auszuwechseln, oder ob dieser wohl noch Reserven hat.
Ein Wunsch von Kloss ist es, mit dem umfangreichen Datenbestand künftig auch die Gefahr von Verletzungen einzuschätzen: "Bereits heute können wir von der Jugend bis zur Profiabteilung sehen, wer sich wann und wo verletzt hat." Nun könne man beispielsweise abfragen, wie viele Kreuzbandverletzungen in der Saison 2023/24 aufgetreten sind. Entstanden die hauptsächlich bei Körperkontakt oder ohne? Vorwiegend auf dem Untergrund Rasen, auf Kunstrasen oder auf Hallenboden? Je genauer die Daten eingepflegt worden sind, desto genauer könne das Athletenmanagementsystem über die Risiken Auskunft geben und helfen, diese zu minimieren.
Außer SAP, dessen Sports One in der deutschen Bundesliga beispielsweise auch der FC Bayern München und Hertha BSC einsetzen, gibt es weitere Anbieter von Athletenmanagementsystemen. Bereits 2013 brachten die kalifornischen Kitman Labs ein eigenes System heraus. In der Ersten Bundesliga zählt Bayer Leverkusen zu den Anwendern. Aus Australien kommt Smartabase von Fusion Sport. Dieses System ist ursprünglich entwickelt worden, um die Leistungsfähigkeit von Soldaten einzuschätzen. Heute dient es dem Athletenmanagement in ganz unterschiedlichen Mannschaftssportarten weltweit.
Kameratracking und kognitives Training
Spielertracking per Kamera
Für ausgefeilte Taktikanalysen genügen allein die aufgezeichneten Laufwege aus dem mannschaftsinternen GPS-Tracking allerdings nicht, denn diese Daten sparen naturgemäß die Positionen der Gegenspieler und des Balls aus. Diese Informationen liefert in der deutschen Bundesliga exklusiv das offizielle Tracking von Sportec Solutions, einer Tochter der Deutschen Fußball Liga e.V, (DFL). Dafür sind in jedem Stadion der ersten und Zweiten Bundesliga 16 bis 20 Kameras platziert. Eine Software berechnet aus allen Kamerabildern 25 Mal pro Sekunde die Position jedes Spielers sowie des Balls und auch deren Geschwindigkeiten.
Auf diese Daten plus zahlreiche Analysen können die Vereine online über den Match Analysis Hub zugreifen, auf einige sogar schon während der Partie. Zu den integrierten Analysen zählen beispielsweise die Zahl der Sprints eines Spielers, die Laufleistung der gesamten Mannschaft und sogar Auskünfte darüber, auf welcher Höhe sich die Abwehrkette bewegt oder wie nah die Verteidiger an ihren Gegnern dran sind.
"Die Daten aus dem Spielertracking mittels Videoanalyse sind derzeit der Goldstandard, es hat sich gezeigt, dass dagegen die GPS-Systeme etwas ungenauer arbeiten", sagt der KIT- und TSG-ResearchLab-Wissenschaftler Altmann. Zumal die GPS-Daten ja auch nur die eigene Mannschaft abdecken. Dafür funktioniere das GPS-System aber auch außerhalb offizieller Spiele sowie an vielen verschiedenen Orten. Die Daten aus der Videoerfassung für die DFL fließen letztlich auch in das SAP-Athletenmanagementsystem Sports One ein und lassen sich so für Taktikanalysen nutzen oder um Spielsituationen in Simulationen nachzubauen.
Ein letztes Manko der auf Videoerfassung beruhenden Spieldaten von Sportec Solutions ist, dass sie keine Informationen zur Orientierung der Spieler liefern, Altmann spricht in diesem Zusammenhang von "Skelettdaten". Die benötigen die Wissenschaftler aber, um möglichst realistische Spielsimulationen nachzubauen, ein hochaktuelles Projekt des TSG ResearchLab. Dafür nutzen sie ein System aus Hochgeschwindigkeitskameras der Sony-Tochter Hawk-Eye. Bereits 2015 hat das Unternehmen 14 Kameras für seine Torlinientechnik im Hoffenheimer Stadion installiert. Hawk-Eye meldet sich beim Schiedsrichter, wenn der Ball die Torlinie im vollen Umfang überwunden hat, und hält ihn so davon ab, sogenannte Phantomtore zu pfeifen. Die jüngste Neuentwicklung von Hawk-Eye ist nun eine KI-Analyse zur Gliedmaßenerkennung, SkeleTrack genannt. Bei diesem Modul erkennt künstliche Intelligenz in den Videobildern die Körperhaltung jedes Spielers und ermöglicht es damit, deren Bewegungen detailliert zu analysieren.
Kognitives Training im 360-Grad-Kino
Bereits seit Jahren entwickelt das TSG ResearchLab ein interaktives Rundum-Kino für kognitive Tests: die "Helix Arena". Darin erforschen die Wissenschaftler das Entscheidungsverhalten von Spielern und entwickeln Trainingsprogramme für taktisches Lernen. Der Proband betritt diesen Raum mit einem Controller in der Hand, über den er Menüs auf der gewölbten Projektionsfläche auswählen und in verschiedenen Übungen möglichst schnell bewegliche Ziele markieren soll.
Seit 2019 entwickelt das TSG ResearchLab die Helix Arena gemeinsam mit dem österreichischen Unternehmen SportsTec weiter, einer Tochter des Messinstrumentenbauers Anton Paar. Daraus ist das Skills.lab Studio entstanden, das SportsTec seit 2020 vertreibt. Dabei handelt es sich um einen Raum mit kreisförmigem Grundriss und einem Durchmesser von sechs Metern. Der Ein- und Ausgang ist so gestaltet, dass er die nahtlose 360-Grad-Projektion nicht stört. Beamer projizieren die Spielumgebung an die Zylinderinnenwände.
Kognitives Training in der Helix Arena, einem 360-Grad-Kino, mit dem der Spieler über einen Controller interagiert. In diesem Raum könnten Spieler künftig in Simulationen realer Matches eintauchen und lernen, spielentscheidende Situationen einzuschätzen.
(Bild: TSG Hoffenheim/Simon Hofmann )
Die Helix Arena im Trainingszentrum der TSG Hoffenheim von außen: Der Zugang ist so gebaut, dass die Illusion der 360-Grad-Projektion im Innenraum nicht gestört wird.
(Bild: TSG Hoffenheim/Simon Hofmann )
Das Skills.lab Studio ist nicht zu verwechseln mit der deutlich aufwendigeren Skills.lab Arena. Dabei handelt es sich um einen Raum, ebenfalls mit Projektionstechnik und Audioatmosphäre, der für konzentriertes Balltraining geschaffen worden ist. Vier Ballmaschinen simulieren Pässe auf den Punkt, mit einstellbarer Schussgeschwindigkeit. Aufleuchtende Wandsegmente verlangen vom Spieler gezielte Schüsse, deren Treffsicherheit von Lasersensoren auf zwei bis drei Zentimeter genau vermessen wird. Ein zweites System mit vergleichbaren Möglichkeiten ist der Footbonaut des Berliner Herstellers CGoal.
Die jüngste Weiterentwicklung der Helix Arena in Hoffenheim besteht nun darin, dass aus den Spieldaten des Hawk-Eye-Systems komplette Spielsituationen realistisch nachgebaut werden. Der Anwender kann dann das Geschehen auf dem Platz nicht nur aus der Vogelperspektive betrachten oder von festgelegten Positionen aus. Ebenso nimmt er eine beliebige Spielerperspektive ein und betrachtet von dort aus einen Spielzug. Mit diesem Projekt wollen die Forscher der TSG ResearchLab das taktische Lernen untersuchen, wenn Spieler entscheidende Spielsituationen immersiv durchleben. So könnten Profis in Zukunft besonders gute Spielzüge und Spielentscheidungen nachvollziehen oder auch missglückte Spielzüge hautnah miterleben und so aus Fehlern lernen.
In einem weiteren Schritt ist es mit dieser Technik sogar vorstellbar, Spieler in typischen Spielsituationen vor Entscheidungen zu stellen. Sie müssten dann beispielsweise mit dem Controller auswählen, wohin sie einen Ball in der dargestellten Situation spielen wollen. Eine virtuelle Spielmechanik könnte dann die Entscheidung auf ihre Erfolgsaussichten hin bewerten.
Taktikanalyse künftig per KI?
In Zukunft sieht Altmann eine Chance in der Entwicklung von Algorithmen, die Spielsituationen und insbesondere die Erfolgsaussichten einer Spielentscheidung bewerten: Ist es etwa sinnvoll, ein Dribbling zu wagen oder empfiehlt es sich eher, einen Pass zu versuchen? "Wenn ich zu einem Spiel die Videodaten verschiedener Kameras habe und dazu Taktikanalysen vornehmen will, brauche ich dazu eine ganze Weile. Aber wenn ich einen guten Algorithmus habe, dann kann ich Hunderte und Tausende Spiele automatisiert komplett durchanalysieren, zeiteffizient und weniger fehleranfällig", sagt Altmann. Das sei im Kommen. Bei Bundesligavereinen seien Datenanalysten derzeit schwer gefragt.
Ziel ist es, die Erfolgsaussichten jeder Spielsituation automatisiert zu bewerten, beispielsweise durch den Pressure Index, der den Druck auf die ballführende Mannschaft beziffert. Ebenso kann eine KI anhand von hunderttausend Pässen aus internationalen Datenbanken lernen, deren Qualität zu bewerten und beispielsweise anzugeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit daraus in den kommenden Sekunden eine Strafraumszene oder ein gefährlicher Torschuss entsteht. Sensordaten und IT am Spielfeldrand helfen also nicht nur, Muskeln und Fitness des Profisportlers aufzubauen. In Zukunft werden aufwendige Anlagen und KI-Systeme wohl zusätzlich die mentale Stärke des Spielers trainieren. Dessen sichere und schnelle Entscheidungen könnten dann den Unterschied machen zwischen ideenlosem Spielaufbau und dem sprichwörtlichen Zug zum Tor.
Und sehr interessant, ich finde solche Methoden gut und angebracht. Letztlich geht es doch darum, sich zu verbessern. Da können Trainer und Spieler dankbar sein und das so gut nutzen wie möglich.
