T_BEA 43009—2024 基于北斗和UWB的室内外融合定位可穿戴设备的定位性能测试方法-团体标准

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标准详细信息
标准状态  现行
标准编号  T/BEA 43009—2024
中文标题  基于北斗和UWB的室内外融合定位可穿戴设备的定位性能测试方法
英文标题  Test Methods for Positioning Performance of Wearable Devices Based on BDS and UWB Indoor and Outdoor Integrated Positioning
国际标准分类号  33.050.99 其他电信终端设备
中国标准分类号  
国民经济分类  C396 智能消费设备制造
发布日期  2024年10月17日
实施日期  2024年10月31日
起草人  薛仁魁、杨文彬、王田、许丽丽、陈强、李萌、郭玉楠、杨子慕、刘非、李建伟、张鹏飞、刘志国、邹恺、司林顺、刘洺骞、连思骥、王珊珊、邢照凯、王玉、邵佳晔
起草单位  北京东方计量测试研究所、山东核电有限公司、国核电力规划设计研究院有限公司
范围  本测试方法适用于基于北斗卫星导航系统（BDS）和超宽带（UWB）技术的室内外融合定位可穿戴设备的技术要求、性能指标以及相关的测试方法。适用于各类基于BDS/UWB融合定位技术的可穿戴设备在不同环境下的定位性能测试与评价。
主要技术内容   3 术语定义
下列术语和定义适用于本规范。
3.1融合定位技术Fused Location Provider：
通过智能地组合不同的定位手段来提供位置信息的技术
3.2超宽带技术 Ultra Wideband Technology：
用于低功耗物联网无线电通信的技术，其中涉及在极大频率范围内分布的射频能量的生成和发射。可用于室内定位和通信。
3.3可穿戴设备 Wearable Device：
通常涉及一类具有传感和计算功能的电子设备，能够直接穿戴在身体或附着于衣物上。可以持续、实时地监测、记录和处理用户的生理、行为或定位数据。
 4  概述
4.1  简介
常用定位设备性能测试方法难以仿真基于北斗和UWB的室内外融合定位设备的应用环境，无法满足融合定位设备的测试需要。本方法采用搭建常见融合定位场景并在固定点位布设陪测基站的方式，适用于基于北斗和UWB的室内外融合定位可穿戴设备的定位性能测试。 
4.2  测试条件
由标定室内外融合测试场地、交换机、和定位基站构成，被测构成测试场地要求如下：
室内外融合测试环境要求需进行布置，定位测试区域墙体应为普通砖或混凝土墙，墙体厚度24cm ~ 36cm，测试区域上方无明显遮挡，两台定位基站间最短距离不低于1m，室外布设坐标已知的标准点位由于放置被测产品。
4.3  原理
通过搭建室内测试环境和室外测试环境，实现对典型应用场景中的测试环境覆盖，可以同是满足北斗单定位测试需求，UWB室内定位测试需求以及融合定位测试需求。
4.4  通用技术要求
被测和陪测设备应有标签。标签一般
 5  技术条件
5.1  环境条件
a)环境温度：25℃±10℃；
b)相对湿度：20％~80％；
c)周围无影响正常测试的电磁干扰，无剧烈振动。
d)如果实际测试条件不能满足上述环境要求，测试结果中应标明测试时实际环境温度和相对湿度。
5.2仪器需求
所用仪器设备应经过计量技术机构检定（或校准），满足使用要求，并在有效期内。主要仪器设备及性能要求如下：
应注明名称、型号/规格、制造单位、出厂编号、工作温度范围等。
1）频谱分析仪　
频率测量范围：2Hz～9GHz；
频率分辨力：≤1Hz；
输入信号电平范围：-110dBm～30dBm；
本底噪声：≤-140dBm/Hz；
信号相位噪声：≤-100dBc/Hz（10KHz偏置）；
基准频率：频率准确度≤1×10-8。
2）无线信号测试仪
具备UWB信令测试功能；
频率范围：75MHz～10GHz；
分析带宽范围：2GHz；
最大输出功率：34dBm；
3）北斗卫星导航信号模拟器
支持B1I、B2I、B3I、B1C、B2a、B2b频点
信号分辨力：≤0.2dB；
4）程控直流电源
电压范围：0～20V；
电流范围：0～2A。
6  测试项目及测试方法
6.1  测试项目
本标准要求的测试项目包括北斗导航信号接收频点、定位精度、位置更新速率、首次定位时间、信号接收灵敏度、UWB室内定位工作频率范围和发射功率，以及设备续航时间。
6.2  测试过程
6.2.1 外观和附件
被测可穿戴设备外观完好，可以正常佩戴，无影响正常工作的机械损伤。陪测设备外观完好接口正常并可连接至融合定位平台。
6.2.2测试方法
1.北斗导航信号接收频点测试：
 a)连接仪器设备； 
 b)北斗导航模拟器依次播发被测系统支持的各BDS导航频点的导航信号；
 c)记录被测设备在各个频点下的定位状态。
2.定位精度测试
1）北斗定位精度测试
被测可穿戴定位终端的天线按使用状态固定在一个位置已知的标准点上，连续测试 24h 以上,采集定位终端位置，将获取的定位数据与标准点坐标进行比较，按公式计算水平定位精度：
2）UWB定位精度
 a)在室内布设基站搭建测试环境；
 b)在区域选择1个测试点；
 c)选择线性测试区域某一定位基站为起点，标定测试点距离测试点的真实距离d；
 d)定位终端、基站、平台处于正常工作状态，从平台侧确认定位终端正常在线；
 e)将测试终端放置于测试点，从定位平台获取终端的100个测距结果di；
 f)根据公式计算定位误差:
3）室内外融合定位精度
 a)在室内外融合测试场地布设基站；
 b)标准点位分别位于中间区域；
 c)将被测可穿戴定位终端放置于标准点位;
 d)定位终端、基站、平台处于正常工作状态，从平台侧确认定位终端正常在线；
 e)从平台软件采集定位终端的位置数据，采集时间1分钟；
 f)按公式计算水平定位精度。
3.位置更新速率
同时开启北斗定位系统和UWB室内定位系统，设置定位终端位置更新率为1Hz，观察每次位置数据的更新时刻。
4.首次定位时间
1）北斗冷启动首次定位时间
用卫星导航模拟器进行测试，设置模拟器仿真速度不高于2m/s的直线运动用户轨迹。使被测可穿戴定位终端在下述任一种状态下开机，以获得冷启动状态：
a）为被测可穿戴定位终端初始化一个距实际测试位置不少于1000km但不超过10000km的伪位置，或删除当前历书数据；
b）7天以上不加电。
以1Hz的位置更新率连续记录输出的定位数据，找出首次连续10次输出二维定位误差不超过100m的定位数据的时刻，计算从开机到上述10个输出时刻中第1个时刻的时间间隔。 
2）UWB 首次定位时间
在图5所示的室内测试场地进行测试，断电后重启定位终端，以1Hz 的位置更新率连续记录输出的定位数据，找出首次连续10 次输出二维定位误差不超过1m 的定位数据的时刻，计算从开机到上述10 个输出时刻中第1 个时刻的时间间隔。
5.接收灵敏度
1）北斗捕获灵敏度
用模拟器进行测试，设置模拟器仿真速度不高于2m/s 的直线运动用户轨迹。每次设置模拟器输出的各颗卫星的每一通道信号电平从定位终端不能捕获信号的状态开始，以1dB 步进增加，在模拟器输出信号的每个电平值下，被测可穿戴定位终端在冷启动状态下开机，若其能够在300s 内捕获导航信号，并以1Hz 的更新率连续10 次输出三维定位误差小于100m 的定位数据，记录该电平值。
2）北斗跟踪灵敏度
用模拟器进行测试，设置模拟器仿真速度不高于2m/s 的直线运动用户轨迹。每次设置模拟器输出的各颗卫星的各通道信号电平从定位终端不能捕获信号的量值开始，以1dB 步进增加，若被测可穿戴定位终端技术文件声明的重捕获灵敏度量值低于0要求的限值，可以从比其声明的灵敏度数值低2dB的电平值开始。
在模拟器输出信号的每个设置电平值下，被测可穿戴定位终端正常定位（此时为使导航能够正常定位，可先输出较高的可定位电平）后，控制模拟器中断卫星信号30s 再恢复到该设置电平值，若定位终端能够在信号恢复后300s 内捕获导航信号，并以1Hz 的更新率连续10 次输出三维定位误差小于100m 的定位数据，记录该设置电平值。
3）UWB接收灵敏度
用无线信号测试仪进行测试，将被测可穿戴定位终端和定位基站分别连接在无线信号测试仪上，设置无线信号测试仪分别与定位基站、定位终端进行建立通信连接，设置无线信号测试仪发送1000个UWB信令数据包，发射电平为-90dBm，记录定位基站或定位终端正确接收的数据包的个数，应不少于900个。
6.UWB工作频率范围
用无线信号测试仪进行测试，将被测定位基站连接在无线信号测试仪上，被测定位基站开机，用无线信号测试仪测试定位终端和定位基站发射的信号频率范围。
7.UWB发射信号带宽
a)将被测的UWB基站天线接口与频谱分析仪射频接口连接；
b)根据UWB定位所使用的各个频段的中心频率和带宽依次设置频谱分析仪的中心频率和显示宽度（大于UWB所用频段带宽），找到最大峰值频率，记为fM，找到峰值功率两侧下降10dB的频率，分别记为fL和fH，-10dB带宽B-10=fH－fL
8. UWB 等效全向辐射功率谱密度
在微波暗室内进行测试，测试步骤如下:
a)于暗室内连接测试设备；
b)陪测定位基站和定位终端开机，以最大发射功率发射UWB信号；
c)根据UWB定位所使用的各个频段的中心频率和带宽依次设置频谱分析仪的中心频率和测量带宽，测量得到信号的功率谱密度Pd,单位dbm/Hz，计算1 MHz范围内的功率谱密度测量值Pr=Pd+60dB；
d)测量被测设备发射天线与接收天线间的距离，计算传输损耗L；
e)计算等效全向辐射功率谱密度Ps=Pr+L-G，G为标准天线扣除天线线缆插损后的增益。
9.工作功耗
连接设备，确保被测、陪测定位基站、平台处于正常工作状态，从平台侧确认定位终端正常在线。将程控直流电源供电电压设置为终端工作电压，移除终端供电电源，连接终端和程控直流电源正负供电口。
 7  检测报告
检测报告需要包括：检测日期、检测地点、环境温度、环境湿度、仪器编号、检测方法、过程的测试数据以及检测人员等基本信息。

是否包含专利信息  否
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团体详细信息
团体名称北京电子仪器行业协会
登记证号51110000500304262P发证机关北京市民政局
业务范围开展行业协调，信息交流，人才培训，咨询服务，科技开发
法定代表人/负责人何欣
依托单位名称北京康斯特仪表科技股份有限公司
通讯地址北京市海淀区永丰路邮编 : 100190

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