【高清版】GBT 31101-2023 信息技術 實時定位系統(tǒng)性能測試方法

信息技術實時定位系統(tǒng)性能測試方法2023-09-07發(fā)布GB/T31101—2023前言 I Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4符號 5縮略語 6測試條件 36.1測試對象 36.2測試環(huán)境 36.3測試布置 6.4其他 7測試方法 7.1定位精確度 47.2定位準確度 7.3定位延時 7.4樓層判斷準確率 7.5室內外判斷準確率 7.6相對位置精度 7.7定位成功率 7.8移動速度 87.9覆蓋范圍 7.10并發(fā)量 88測試報告 參考文獻 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T31101—2014《信息技術自動識別和數(shù)據(jù)采集技術實時定位系統(tǒng)性能測試方法》,與GB/T31101—2014相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：a)刪除了術語“定位誤差指標”(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、室內外判斷相關的符號(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);h)更改了測試方法中“定位精確度”“定位準確度”“定位延時”的具體內容，增加了“樓層判斷準確率”"室內外判斷準確率""相對位置精度""定位成功率""移動速度""覆蓋范圍"和"并發(fā)量",刪除了“標簽容量”和“標簽方向變化”(見第7章，2014年版的第7章)。本文件由全國信息技術標準化技術委員會(SAC/TC28)提出并歸口。本文件起草單位：北京羲和科技有限公司、中國電子技術標準化研究院、國家信息中心、中科院計算技術研究所、八維通科技有限公司、杭州品鉑科技有限公司、清研訊科(北京)科技有限公司、北京全跡科技有限公司、北京科技大學、中科院自動化研究所、武漢大學、北京麥釘艾特科技有限公司、北京交通大學、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、杭州中芯微電子有限公司、蘇州尋息電子科技有限公司、西安郵電大學、中國電子科技集團公司第五十四研究所、青島安然物聯(lián)網科技有限公司、北京金坤科創(chuàng)技術有限公司、中國電子科技集團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)達電子科技有限公司、廈門衛(wèi)星定位應用股份有限公司、唐山啟奧科技股份有限公司、深圳市萬佳安物聯(lián)科技股份有限公司、湖南興天電子科技股份有限公司、深圳犀牛智行科技有限公司、中國國家博物館、溫州市研創(chuàng)物聯(lián)網科技有限公司、電子科技大學長三角研究院(衢州)、成都瑞達科訊科技有限公司、鄭州聯(lián)睿電子科技有限公司、北京電信規(guī)劃設計院有限公司、廣東信尚安物聯(lián)科技有限公司。林小龍、王鵬、鄧太陽茍、范海峰、劉小峰、賴增偉、陳洪利、張能鋒、李旭勇、張斌、李華飆、林凌鵬、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。Ⅱ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的實時定位系統(tǒng)，標準的應用具有一定的局限性。鑒于此，有必要修訂完善GB/T31101,以適應室內定位技術的發(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的適用性，對測試場景布置和系統(tǒng)性能測試方法進行了完善，可為實時定位系統(tǒng)產品進行測試檢驗或認證服務提供有效指導。1信息技術實時定位系統(tǒng)性能測試方法1范圍本文件規(guī)定了以室內導航為主的實時定位系統(tǒng)性能的測試要求，描述了其測試方法。本文件適用于以室內導航為主的實時定位系統(tǒng)性能的測試與評價。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。以待測點真實位置為圓心，偏離圓心概率為某值的二維點位精度分布度量。球概率誤差sphericalerrorprobable以待測點真實位置為球心，偏離球心概率為某值的三維點位精度分布度量。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。[來源：GB/T19391—2003,3.32,有修動態(tài)定位dynamicpositioning一種定位終端處在運動狀態(tài)情況下的定位，按時間順序求解運動中的定位終端的位置坐標。[來源：GB/T19391—2003,定位精確度positionprecision在規(guī)定條件下，多次測量定位坐標結果間的一致程度。定位準確度positionaccuracy待測點測量定位坐標結果與真實坐標間的一致程度。[來源：GB/T6379.1—2004,3.6,有修改]4符號下列符號適用于本文件。2CE:圓概率誤差DA:定位終端室內外判斷準確率D;:定位終端在第i個待測點定位時由被測系統(tǒng)測量的室內外值FA:定位終端樓層判斷準確率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T:定位終端在第i個待測點定位服務器收到解算該待測點位置坐標請求的時間T?:定位終端在第i個待測點定位服務器給出該待測點位置坐標結果的時間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軸坐標值均值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=軸坐標值2;:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的x軸坐標值均值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果的正確性△D;:定位終端在第i個待測點定位時室內外值測量結果的正確性△Lip:定位終端在第p次測試時定位服務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;:定位終端在第p次測試時定位服務器給出定位終端位置的時間與第p—1次測試定位服務器給出定位終端位置的時間差△T;.mx:△T;的最大值△x;:定位終端在第i個待測點的x軸坐標誤差△y;:定位終端在第i個待測點的y軸坐標誤差△≥;:定位終端在第i個待測點的≥軸坐標誤差e;:定位終端在第i個待測點的定位誤差坐標，表示為(△x;,△y;,△x;)|e;|:定位終端在第i個待測點的定位誤差Ax;:定位終端在第i個待測點的真實x軸坐標值Ay;:定位終端在第i個待測點的真實y軸坐標值Ax;:定位終端在第i個待測點的真實x軸坐標值Ar:兩個定位終端在同一次測量中在各自待測點定位坐標的真實距離3μa: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o:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的定位精確度Or.max:σr的最大值σ.;:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的定位x軸坐標值標準差σy:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的定位y軸坐標值標準差σg:定位終端在第i個待測點多次靜態(tài)定位的定位x軸坐標值標準差5縮略語下列縮略語適用于本文件。RSS:接收信號強度(ReceivedSignalStrength)RTLS:實時定位系統(tǒng)(RealTimeLocatingSystem)UTC:協(xié)調世界時(UniversalTimeCoordinated)6測試條件6.1測試對象測試對象應為一個完整的實時定位系統(tǒng)，一般由定位終端、定位設備、定位服務器和定位軟件等組成。6.2測試環(huán)境除非另有規(guī)定，測試應在下列環(huán)境條件下進行：a)溫度：0℃~35℃;b)相對濕度(RH):20%～80%;測試應在可控的射頻環(huán)境中進行。測試前應對射頻環(huán)境進行測量。被測系統(tǒng)工作頻段內的噪聲水平應低于一80dBm。6.3測試布置6.3.1選擇測試場景測試場景可選擇以下三種：a)室外空間；b)室外空間與室內空間之間的場景切換；c)室內空間：室內空間宜包含空曠空間、房間、地下室和樓層之間的切換，如樓梯、扶梯和直梯等。6.3.2構建坐標系信息構建坐標系信息應符合如下要求：4a)建立坐標系，采用空間直角坐標系；b)選取測試環(huán)境的某個點作為坐標系原點；c)規(guī)定坐標軸x、y、ε軸的方向。在測試場景中選取不同位置作為測試點，構建測試點應符合如下要求：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指紋生成的指紋訓練點不同。6.3.4部署被測系統(tǒng)按照被測系統(tǒng)實際應用時的配置進行部署，部署被測系統(tǒng)應符合如下要求：a)根據(jù)被測系統(tǒng)的標稱值或性能部署安裝RTLS系統(tǒng)所需定位設備；b)在建筑物內進行RSS指紋生成。為測出測試點和被測系統(tǒng)定位設備的實際坐標，測距裝置的精度應高于被測系統(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,則測試點坐標精度應高于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中定義的坐標系下的x值；d)必選項：6.3.2中定義的坐標系下的y值；e)可選項：6.3.2中定義的坐標系下的x值；6.4.3位置更新頻率位置更新頻率不應低于1Hz。除非另做說明，系統(tǒng)默認允差(根據(jù)真實坐標和測試方法確定)為±5%。7測試方法7.1定位精確度定位精確度用于測試RTLS給出的待測點坐標的標準差，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)；5c)進行靜態(tài)定位測試：定位終端在測試場中沿著預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的均值： (1)e)根據(jù)公式(2)依次計算每個待測點定位坐標的標準差：a=√[”(xg-x?)2]/M,c=√[2^(yy-y,)2]/M,σa=√[Z(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：g)以σ的最大值σrmx為系統(tǒng)的定位精確度；h)關閉被測系統(tǒng)。7.2定位準確度定位準確度用于測試RTLS給出的待測點坐標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個坐標測量值，記為(x;,y;,x;)(i=1,2,…,N;j=1,2,…,M),然后移動到下一個待測點，重復本列項的測試方法，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，記為(x;,y;,z;)(i=1,2,…,N),然后移動到下一個待測點，重復本列項的測試方法，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的均值；2)根據(jù)公式(4)計算每個待測點的定位誤差坐標：e;=(△x;,△y;,△x;)=(Ax;-x?,Ay;-y;,Ax;-Z;) (4)3)根據(jù)公式(5)每個待測點定位坐標和真實坐標之間定位誤差：e?|=√△x}+△y?+△≈? 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：2)根據(jù)公式(5)計算每個待測點定位坐標和真實坐標之間定位誤差。f)根據(jù)公式(7)計算圓概率誤差或球概率誤差：SEa=min{R:R≥0,|{e;:i=1,2, ,N;|e;|≤R}l≥0.01×α×N}CEa=min{R:R≥0,|{e;:i=1,2, ,N;|e;|≤R}l≥0.01×a×N}…………(7)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為球心，SE95為最小半徑的球內。g)以概率誤差為被測系統(tǒng)的定位準確度。h)關閉被測系統(tǒng)。7.3定位延時定位延時用于測試從定位服務器收到定位請求到定位服務器解算出測試點位置信息之間的時間差，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)進行定位延時測試：1)定位終端在第一個待測點觸發(fā)定位請求，記錄定位服務器收到解算該待測點位置坐標的時間，記錄觸發(fā)時間T;2)記錄定位服務器給出定位終端位置的時間T;g;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;=T:2-T;n……(8)e)以△T;的最大值△T;mx為系統(tǒng)的定位延時。f)關閉被測系統(tǒng)。7.4樓層判斷準確率樓層判斷準確率用于測試RTLS給出的待測點坐標的樓層判斷準確性，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個樓層號測量結果F;(i=1,2,…,N;j=1,2,…,M),然后移動到下一個待測點，重復本列項的測試方法，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果F;(i=1,2,…,N),然后移動到下一個待測點，重復本列項的測試方法，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確率：f)根據(jù)公式(11)計算動態(tài)定位測試的樓層判斷準確率：7GB/T31101—2023g)關閉被測系統(tǒng)7.5室內外判斷準確率…室內外判斷準確率用于測試RTLS給出的待測點坐標的室內外判斷準確性，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)進行室內外判斷測試：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外D值測量結果，記為D;(i=1,2,…,N),然后移動到下一個待測點，重復本列項的測試方法，直至走完所有N個待測點；d)根據(jù)公式(12)依次計算每個室內外D;值測量結果的正確性：e)根據(jù)公式(13)計算室內外判斷準確率：f)關閉被測系統(tǒng)。7.6相對位置精度相對精度用于測試RTLS給出的兩組待測點坐標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，作為每組的待測點；b)啟動被測系統(tǒng)；c)進行動態(tài)定位測試：兩個定位終端在測試場中沿著預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器，移動到測試路徑上的待測點時，分別生成對應待測點的位置坐標，第一個定位終端在待測點的位置坐標，記為Pn=(xa,ya,za)(i=1,2,…,N),第二個定位終端在待測點的位置坐標，記為P?=(x;z,y;z,z;g)(i=1,2,…,N),然后移動到下一個待測點，重復本列項的測試方法，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的距離：r;=√(xn-xjg)2+(yn-yg)2+(xn-x)2……(14)e)根據(jù)公式(15)計算相對精度：f)關閉被測系統(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)可給出定位終端結果的成功率，用給出定位結果終端數(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器給出每個定位終端位置的時間T(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器給出定位終端位置的時間與上次測試定8GB/T31101—2023位服務器給出定位終端位置的時間差：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：h)關閉被測系統(tǒng)。7.8移動速度移動速度用于測試RTLS系統(tǒng)在標稱的終端位移速度下定位結果是否滿足要求，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確度和定位成功率；d)將每個測試點的定位準確度與系統(tǒng)給出的定位準確度標稱值進行比較，判斷是否大于系統(tǒng)給出的標稱值，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行比較，判斷是否小于系統(tǒng)給出的標稱值；e)若沒有某個測試點的定位準確度大于系統(tǒng)給出的定位準確度標稱值，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)標稱的移動速度滿足要求；f)關閉被測系統(tǒng)。7.9覆蓋范圍覆蓋范圍用于測試RTLS系統(tǒng)在標稱的定位設備覆蓋范圍內定位結果是否滿足要求，測