GB∕ T 31101-2023 信息技術(shù) 實時定位系統(tǒng)性能測試方法（正式版）

ICS35.040信息技術(shù)實時定位系統(tǒng)性能測試方法Informationtechnology—Testmethodofreal-timelocatingsystempeGB/T31101—2023 I Ⅱ 3 3 36.2測試環(huán)境 36.3測試布置 3 4 7.1定位精確度 47.2定位準(zhǔn)確度 57.3定位延時 67.4樓層判斷準(zhǔn)確率 67.5室內(nèi)外判斷準(zhǔn)確率 7.6相對位置精度 7.7定位成功率 77.8移動速度 7.9覆蓋范圍 7.10并發(fā)量 IGB/T31101—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T31101—2014《信息技術(shù)自動識別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)實時定位系統(tǒng)性能測試a)刪除了術(shù)語“定位誤差指標(biāo)”(見2014年版的3.1);(見第3章);c)增加了多個與靜態(tài)定位、動態(tài)定位、樓層判斷、室內(nèi)外判斷相關(guān)的符號(見第4章);d)增加了縮略語“RSS”“UTC”(見第5章);e)更改了測試對象的組成(見6.1,2014年版的6.1);測系統(tǒng)”四個要求(見6.3,2014年版的6.3);求(見6.4,2014年版的6.4和6.5);本文件由全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC28)提出并歸口。學(xué)、南京沃旭通訊科技有限公司、成都四相致新科技有限公司、重慶郵電大學(xué)、杭州中芯微電子有限公網(wǎng)科技有限公司、北京金坤科創(chuàng)技術(shù)有限公司、中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所、貴州龍創(chuàng)興智科技有限公司、深圳市鑫恒陽科技有限公司、深圳市東峰盛科技有限公司、煙臺東方瑞創(chuàng)達(dá)電子科技有限公司、廈門衛(wèi)星定位應(yīng)用股份有限公司、唐山啟奧科技股份有限公司、深圳市萬佳安物聯(lián)科技股份有聯(lián)網(wǎng)科技有限公司、電子科技大學(xué)長三角研究院(衢州)、成都瑞達(dá)科訊科技有限公司、鄭州聯(lián)睿電子科技有限公司、北京電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司、廣東信尚安物聯(lián)科技有限公司。本文件及其所代替文件的歷次版本發(fā)布情況為：—-—2014年首次發(fā)布為GB/T31101—2014;——本次為第一次修訂。ⅡGB/T31101—2023我國在2014年發(fā)布了GB/T31101,規(guī)定了實時定位系統(tǒng)的性能測試要求和測試方法。但是GB/T31101—2014僅提出了針對射頻識別定位技術(shù)的實時定位系統(tǒng)性能的測試要求和測試方法，不適用于使用其他定位技術(shù)的實時定位系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用具有一定的局限性。鑒于此，有必要修訂完善GB/T31101,以適應(yīng)室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展與實時定位系統(tǒng)性能測試的新需求。本次對GB/T31101的修訂，考慮了對不同定位技術(shù)的適用性，對測試場景布置和系統(tǒng)性能測試方法進(jìn)行了完善，可為實時定位系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行測試檢驗或認(rèn)證服務(wù)提供有效指導(dǎo)。1GB/T31101—2023信息技術(shù)實時定位系統(tǒng)性能測試方法本文件適用于以室內(nèi)導(dǎo)航為主的實時定位系統(tǒng)性能的測試與評價。本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義3.13.23.3靜態(tài)定位staticpositioning一種定位終端處在靜止或幾乎靜止情況下的定位。3.4一種定位終端處在運動狀態(tài)情況下的定位，按時3.53.6待測點測量定位坐標(biāo)結(jié)果與真實坐標(biāo)間的一致程度。4符號2GB/T31101—2023CE:圓概率誤差DA:定位終端室內(nèi)外判斷準(zhǔn)確率D::定位終端在第i個待測點定位時由被測系統(tǒng)測量的室內(nèi)外值FA:定位終端樓層判斷準(zhǔn)確率F;:定位終端在第i個待測點動態(tài)定位時由被測系統(tǒng)測量的樓層號F;,:定位終端在第i個待測點執(zhí)行第j次靜態(tài)定位時由被測系統(tǒng)測量的樓層號Lp:在第p次測試時被測系統(tǒng)給出終端定位結(jié)果的終端數(shù)量L:在P次定位測試中每次被測系統(tǒng)給出定位結(jié)果終端數(shù)量的平均值r::兩個定位終端在各自待測點定位坐標(biāo)的距離SE:球概率誤差S:在P次定位測試中被測系統(tǒng)的定位成功率Ti?:定位終端在第i個待測點定位服務(wù)器收到解算該待測點位置坐標(biāo)請求的時間Ti2:定位終端在第i個待測點定位服務(wù)器給出該待測點位置坐標(biāo)結(jié)果的時間x;:定位終端在第i個待測點動態(tài)定位時由被測系統(tǒng)測量的x軸坐標(biāo)值x;:定位終端在第i個待測點執(zhí)行第j次靜態(tài)定位時由被測系統(tǒng)測量的x軸坐標(biāo)值x;:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的x軸坐標(biāo)值均值y;:定位終端在第i個待測點動態(tài)定位時由被測系統(tǒng)測量的y軸坐標(biāo)值y;;:定位終端在第i個待測點執(zhí)行第j次靜態(tài)定位時由被測系統(tǒng)測量的y軸坐標(biāo)值y;:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的y軸坐標(biāo)值均值z;:定位終端在第i個待測點動態(tài)定位時由被測系統(tǒng)測量的z軸坐標(biāo)值之；:定位終端在第i個待測點執(zhí)行第j次靜態(tài)定位時由被測系統(tǒng)測量的z軸坐標(biāo)值z;:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的z軸坐標(biāo)值均值α:概率誤差的概率取值△F;:定位終端在第i個待測點動態(tài)定位時樓層號測量結(jié)果的正確性△F;;:定位終端在第i個待測點執(zhí)行第j次靜態(tài)定位時樓層號測量結(jié)果的正確性△D;:定位終端在第i個待測點定位時室內(nèi)外值測量結(jié)果的正確性△Lip:定位終端在第p次測試時定位服務(wù)器是否成功給出的定位終端位置△T;:定位終端在第i個待測點的定位延時△T;p:定位終端在第p次測試時定位服務(wù)器給出定位終端位置的時間與第p-1次測試定位服務(wù)器給出定位終端位置的時間差△T;.max:△T;的最大值△x;:定位終端在第i個待測點的x軸坐標(biāo)誤差△y;:定位終端在第i個待測點的y軸坐標(biāo)誤差△z;:定位終端在第i個待測點的z軸坐標(biāo)誤差ei:定位終端在第i個待測點的定位誤差坐標(biāo)，表示為(△x,△y;,△z;)|e;|:定位終端在第i個待測點的定位誤差A(yù)x;:定位終端在第i個待測點的真實x軸坐標(biāo)值A(chǔ)y,:定位終端在第i個待測點的真實y軸坐標(biāo)值A(chǔ)z;:定位終端在第i個待測點的真實z軸坐標(biāo)值A(chǔ)r:兩個定位終端在同一次測量中在各自待測點定位坐標(biāo)的真實距離3GB/T31101—2023μ△:同時測量的兩個定位終端測量的距離與真實距離絕對差的平均值σr;:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的定位精確度σr,max:σri的最大值σx;:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的定位x軸坐標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)差σyi:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的定位y軸坐標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)差σgi:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的定位≈軸坐標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)差5縮略語下列縮略語適用于本文件。RSS:接收信號強(qiáng)度(ReceivedSignalStrength)RTLS:實時定位系統(tǒng)(RealTimeLocatingSystem)UTC:協(xié)調(diào)世界時(UniversalTimeCoordinated)6測試條件6.1測試對象測試對象應(yīng)為一個完整的實時定位系統(tǒng)，一般由定位終端、定位設(shè)備、定位服務(wù)器和定位軟件等組成。6.2測試環(huán)境除非另有規(guī)定，測試應(yīng)在下列環(huán)境條件下進(jìn)行：a)溫度：0℃~35℃;b)相對濕度(RH):20%～80%;測試應(yīng)在可控的射頻環(huán)境中進(jìn)行。測試前應(yīng)對射頻環(huán)境進(jìn)行測量。被測系統(tǒng)工作頻段內(nèi)的噪聲水平應(yīng)低于一80dBm。6.3測試布置測試場景可選擇以下三種：a)室外空間；b)室外空間與室內(nèi)空間之間的場景切換；構(gòu)建坐標(biāo)系信息應(yīng)符合如下要求：4GB/T31101—2023b)選取測試環(huán)境的某個點作為坐標(biāo)系原點；在測試場景中選取不同位置作為測試點，構(gòu)建測試點應(yīng)符合如下要求：a)測試點數(shù)量不少于20個；b)測試點的位置是隨機(jī)的；c)如果RTLS依賴RSS的指紋生成，測試點與RSS指紋生成的指紋訓(xùn)練點不同。按照被測系統(tǒng)實際應(yīng)用時的配置進(jìn)行部署，部署被測系統(tǒng)應(yīng)符合如下要求：a)根據(jù)被測系統(tǒng)的標(biāo)稱值或性能部署安裝RTLS系統(tǒng)所需定位設(shè)備；b)在建筑物內(nèi)進(jìn)行RSS指紋生成。為測出測試點和被測系統(tǒng)定位設(shè)備的實際坐標(biāo)，測距裝置的精度應(yīng)高于被測系統(tǒng)定位精度至少一個數(shù)量級(例如被測系統(tǒng)的定位精度為1m,則測試點坐標(biāo)精度應(yīng)高于10cm)。6.4.2位置數(shù)據(jù)輸出格式被測系統(tǒng)輸出的位置數(shù)據(jù)應(yīng)包含如下4個必選項、3個可選項：a)必選項：整數(shù)格式的序列值，如測試點號從1到N,0代表非測試點；c)必選項：6.3.2中定義的坐標(biāo)系下的x值；d)必選項：6.3.2中定義的坐標(biāo)系下的y值；e)可選項：6.3.2中定義的坐標(biāo)系下的z值；f)可選項：樓層號F值；g)可選項：室內(nèi)外D值。6.4.3位置更新頻率位置更新頻率不應(yīng)低于1Hz。除非另做說明，系統(tǒng)默認(rèn)允差(根據(jù)真實坐標(biāo)和測試方法確定)為±5%。7測試方法7.1定位精確度定位精確度用于測試RTLS給出的待測點坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，測試方法如下：a)選擇N個測試點作為待測點；b)啟動被測系統(tǒng)；5GB/T31101—2023c)進(jìn)行靜態(tài)定位測試：定位終端在測試場中沿著預(yù)先確定的測試路徑運動，攜帶定位終端的載體可以是人或機(jī)器，在測試路徑中的待測點上停下，等待不少于5s,根據(jù)被測系統(tǒng)的位置更新頻率，生成該待測點的M個坐標(biāo)測量值，記為(x;,y;,z;;)(i=1,2,…,N;j=1,2,…,M),然后移動到下一個待測點，重復(fù)本列項的測試方法，直至走完所有N個待測點；d)根據(jù)公式(1)依次計算每個待測點定位坐標(biāo)的均值：……………e)根據(jù)公式(2)依次計算每個待測點定位坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差：om=√[Σ;-?(x;-x)2]/M,ow=√[2;-1(y,-yi)2]/M,oa=√[≥;-1(x,-z)2]/M……(2)f)根據(jù)公式(3)依次計算每個待測點的定位精確度：on=√on2+σy2+σ2…………(3)h)關(guān)閉被測系統(tǒng)。7.2定位準(zhǔn)確度定位準(zhǔn)確度用于測試RTLS給出的待測點坐標(biāo)的圓概率誤差和球概率誤差，測試方法如下。a)選擇N個測試點作為待測點。b)啟動被測系統(tǒng)。c)分別進(jìn)行靜態(tài)定位測試和動態(tài)定位測試兩組測試：1)靜態(tài)定位測試：定位終端在測試場中沿著預(yù)先確定的測試路徑運動，攜帶定位終端的載體可以是人或機(jī)器，在測試路徑中的待測點上停下，等待不少于5s,根據(jù)被測系統(tǒng)的位置更新頻率，生成該待測點的M個坐標(biāo)測量值，記為(x;,y;,z;)(i=1,2,…,N;j=1,2,…,M),然后移動到下一個待測點，重復(fù)本列項的測試方法，直至走完所有N個待測點；2)動態(tài)定位測試：定位終端在測試場中沿著預(yù)先確定的測試路徑勻速運動，攜帶定位終端的載體可以是人或機(jī)器，移動到測試路徑上的待測點時，生成該待測點的位置坐標(biāo)，記為(xi,yi,z)(i=1,2,…,N),然后移動到下一個待測點，重復(fù)本列項的測試方法，直至走完所有N個待測點。d)計算靜態(tài)定位測試的定位距離誤差：1)根據(jù)公式(1)計算每個待測點定位坐標(biāo)的均值；2)根據(jù)公式(4)計算每個待測點的定位誤差坐標(biāo)：e;=(△x;,△y:,△z)=(Ax;—xi,Ay,-yi,Az;-z) (4)3)根據(jù)公式(5)每個待測點定位坐標(biāo)和真實坐標(biāo)之間定位誤差： (5)e)計算動態(tài)定位測試的定位誤差：1)根據(jù)公式(6)計算每個待測點的定位誤差坐標(biāo)：e;=(△x;,△yi,△zi)=(Ax;一x;,Ay;—yi,Az;一zi) (6)2)根據(jù)公式(5)計算每個待測點定位坐標(biāo)和真實坐標(biāo)之間定位誤差。f)根據(jù)公式(7)計算圓概率誤差或球概率誤差： ,N;|e;|≤R}|≥0.01×α×N}CEa=min{R:R≥0,|{e;:i=1,2, ,N;|e;|≤R}|≥0.01×α×N}…………(7)注1:α常見取值為50或95,即SE95為95%球概率誤差，SE50為50%球概率誤差，CE同理。6GB/T31101—2023示例：SE95=min{R:R≥0,|{e;:i=1,2,…,N;|e;|≤R}|≥0.01×95×N}個。SE95值為能夠大于水平定位誤差值集合中任何不重復(fù)的0.95×N個及以上值的最小值。SE95的含義為，95%及以上的定位測試點都落在以真實坐標(biāo)為球心，SE95為最小半徑的球內(nèi)。g)以概率誤差為被測系統(tǒng)的定位準(zhǔn)確度。h)關(guān)閉被測系統(tǒng)。7.3定位延時定位延時用于測試從定位服務(wù)器收到定位請求到定位服務(wù)器解算出測試點位置信息之間的時間a)選擇N個測試點作為待測點。b)啟動被測系統(tǒng)。c)進(jìn)行定位延時測試：1)定位終端在第一個待測點觸發(fā)定位請求，記錄定位服務(wù)器收到解算該待測點位置坐標(biāo)的時間，記錄觸發(fā)時間Ti?;2)記錄定位服務(wù)器給出定位終端位置的時間Ti?;3)然后移動到下一個待測點，直至走完所有N個待測點。d)根據(jù)公式(8)依次計算每個待測點的定位延時：△T;=Ti2—T?………(8)e)以△T;的最大值△T;.max為系統(tǒng)的定位延時。f)關(guān)閉被測系統(tǒng)。7.4樓層判斷準(zhǔn)確率樓層判斷準(zhǔn)確率用于測試RTLS給出的待測點坐標(biāo)的樓層判斷準(zhǔn)確性，測試方法如下。a)選擇N個測試點作為待測點。b)啟動被測系統(tǒng)。c)分別進(jìn)行靜態(tài)定位測試和動態(tài)定位測試兩組測試：1)靜態(tài)定位測試：定位終端在測試場中沿著預(yù)先確定的測試路徑運動，攜帶定位終端的載體可以是人或機(jī)器，在測試路徑中的待測點上停下，等待不少于5s,根據(jù)被測系統(tǒng)的位置更新頻率，生成該待測點M個樓層號測量結(jié)果F;;(i=1,2,…,N;j=1,2,…,M),然后移動到下一個待測點，重復(fù)本列項的測試方法，直至走完所有N個待測點；2)動態(tài)定位測試：定位終端在測試場中沿著預(yù)先確定的測試路徑勻速運動，攜帶定位終端的載體可以是人或機(jī)器，移動到測試路徑上的待測點時，生成該待測點的樓層號測量結(jié)果F;(i=1,2,…,N),然后移動到下一個待測點，重復(fù)本列項的測試方法，直至走完所有N個待測點。d)根據(jù)公式(9)依次計算每個樓層號測量結(jié)果的正確性： (9)e)根據(jù)公式(10)計算靜態(tài)定位測試的樓層判斷準(zhǔn)確率： (10)f)根據(jù)公式(11)計算動態(tài)定位測試的樓層判斷準(zhǔn)確率：7GB/T31101—2023g)關(guān)閉被測系統(tǒng)。7.5室內(nèi)外判斷準(zhǔn)確率室內(nèi)外判斷準(zhǔn)確率用于測試RTLS給出的待測點坐標(biāo)的室內(nèi)外判斷準(zhǔn)確性，測試方法如下：a)選擇N個測試點作為待測點；b)啟動被測系統(tǒng)；c)進(jìn)行室內(nèi)外判斷測試：定位終端在第一個待測點觸發(fā)定位請求，生成該待測點的室內(nèi)外D值測量結(jié)果，記為D?(i=1,2,…,N),然后移動到下一個待測點，重復(fù)本列項的測試方法，直至走完所有N個待測點；d)根據(jù)公式(12)依次計算每個室內(nèi)外D;值測量結(jié)果的正確性：e)根據(jù)公式(13)計算室內(nèi)外判斷準(zhǔn)確率：f)關(guān)閉被測系統(tǒng)。7.6相對位置精度…………(12)相對精度用于測試RTLS給出的兩組待測點坐標(biāo)之間的相對位置精度，測試方法如下：a)選擇2N個測試點，分為兩組，每組N個測試點，作b)啟動被測系統(tǒng)；c)進(jìn)行動態(tài)定位測試：兩個定位終端在測試場中沿著預(yù)先確定的兩組不同的測試路徑運動，攜帶定位終端的載體可以是人或機(jī)器，移動到測試路徑上的待測點時，分別生成對應(yīng)待測點的位置坐標(biāo)，第一個定位終端在待測點的位置坐標(biāo)，記為P?=(xi,yi,z;)(i=1,2,…,N),第二個定位終端在待測點的位置坐標(biāo)，記為Pi2=(x;2,yi?,≈i?)(i=1,2,…,N),然后移動到下一個待測點，重復(fù)本列項的測試方法，直至走完所有N個待測點；d)根據(jù)公式(14)計算兩個定位終端在各自待測點定位坐標(biāo)的距離：r;=√(xi一xi2)2+(yi一yi2)2+(zi1一z;2)2……(14)e)根據(jù)公式(15)計算相對精度：f)關(guān)閉被測系統(tǒng)。7.7定位成功率………定位成功率用于測試RTLS多個定位終端同時定位時，被測系統(tǒng)可給出定位終端結(jié)果的成功率，用給出定位結(jié)果終端數(shù)量與定位終端總數(shù)的比值來衡量，測試方法如下：a)選擇N個測試點作為待測點；b)啟動定位系統(tǒng)；c)在所有測試點上放置一個終端，進(jìn)行靜態(tài)定位測試，定位次數(shù)為P,計算并記錄每次測試定位服務(wù)器給出每個定位終端位置的時間Tip(i=1,2,…,N;p=1,2,…,P);d)根據(jù)公式(16)計算每個定位終端每次測試定位服務(wù)器給出定位終端位置的時間與上次測試定8GB/T31101—2023位服務(wù)器給出定位終端位置的時間差：△T;p=Tip一T;(p-1)…………(16)e)根據(jù)公式(17)依次計算每次測試中被測系統(tǒng)給出終端定位結(jié)果的終端數(shù)量：…………f)根據(jù)公式(18)計算P次定位測試中每次被測系統(tǒng)給出定位結(jié)果終端數(shù)量的平均值： (18)g)根據(jù)公式(19)計算系統(tǒng)定位成功率： (19)h)關(guān)閉被測系統(tǒng)。7.8移動速度移動速度用于測試RTLS系統(tǒng)在標(biāo)稱的終端位移速度下定位結(jié)果是否滿足要求，測試方法如下：a)選擇N個測試點作為待測點；b)啟動定位系統(tǒng)；c)定位終端在測試場中按照標(biāo)稱的移動速度通過測試點，計算并記錄終端在該測試點的定位準(zhǔn)確度和定位成功率；d)將每個測試點的定位準(zhǔn)確度與系統(tǒng)給出的定位準(zhǔn)確度標(biāo)稱值進(jìn)行比較，判斷是否大于系統(tǒng)給出的標(biāo)稱值，將所有測試點的定位成功率與系統(tǒng)給出的定位成功率進(jìn)行比較，判斷是否小于系統(tǒng)給出的標(biāo)稱值；e)若沒有某個測試點的定位準(zhǔn)確度大于系統(tǒng)給出的定位準(zhǔn)確度標(biāo)稱值，且所有測試點的定位成功率大于系統(tǒng)給出的定位成功率，則被測系統(tǒng)標(biāo)稱的移動速度滿足要求；f)關(guān)閉被測系統(tǒng)。7.9覆蓋范圍覆蓋范圍用于測試RTLS系統(tǒng)在標(biāo)稱的定位設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)定位結(jié)果是否滿足要求，測試方法如下：a)在定位系統(tǒng)標(biāo)稱的覆蓋范圍內(nèi)按照全覆蓋的