T/EBA 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

中国团体标准
T/EBA.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
Test Methods for Positioning Performance of Wearable DevicesBased on BDS and UWB Indoor and Outdoor Integrated Positioning
2024－10－18 发布2024－10－31 实施
北京电子仪器行业协会 发布

前 言
本标准由北京东方计量测试研究所提出。
本标准由北京电子仪器行业协会归口。
本标准主要起草单位：北京东方计量测试研究所。
本标准参与起草单位：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
本标准主要起草人：薛仁魁、杨文彬、王田、许丽丽、陈强、李萌、兰雪梅、郭玉楠、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。
T/EBA.43009－2024
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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
1 范围
1.1 主题内容
本标准规定了基于北斗和UWB 的室内外融合定位可穿戴设备的测试方法。
1.2 适用范围
本标准适用于北斗和UWB 的室内外融合定位可穿戴设备的研制、生产、检测和应用。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的
修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究
是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 3943.1-2022 音视频、信息技术和通信技术设备 第1 部分:安全要求
BD 420005-2015 北斗/全球卫星导航系统（GNSS）导航单元性能要求及测试方法
3 术语定义
下列术语和定义适用于本规范。
GB/T 39267-2020 北斗卫星导航术语
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。这些设备旨
在持续、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参考图1 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
3
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
的标准点位用于放置被测产品。
定位基站1
定位基站2
定位基站3
定位基站4
D
A
B
C
室
内
交换机
融合定位平台
室
外
图1 BDS/UWB室内外融合定位测试区域示意图
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，可以同时满足
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。标签一般应注明名称、型号/规格、制造单位、出厂编号、工作温度范
围等。
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：
表2 测试设备清单
T/EBA.43009－2024
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序号 设备名称 设备性能指标要求
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) 按照图4 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。
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北斗导航模拟器
直流
稳压
电源
被测设备
RF
图2 北斗导航信号接收频点测试系统框图
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 24 小时
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(1)计算水平定位
精度：
???? ? ?Σ ??????????? ? ????
???
? …（1）
式中：
Prms —— 水平定位精度；
xi —— 第i 个定位数据在当地水平坐标系下的东向坐标；
x —— 标准坐标点在当地水平坐标系下的东向坐标；
yi —— 第i 个定位数据在当地水平坐标系下的东向坐标；
y —— 标准坐标点在当地水平坐标系下的东向坐标；
n —— 采集的定位数据的数目。
（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) 根据以下公式计算定位误差:
???? ? ??
?
Σ? ??? ? ???
??? ……………（2）
T/EBA.43009－2024
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（3）室内外融合定位精度
a) 按图6 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(1)计算水平定位精度。
基站1
基站2
基站3
基站4
D
A
B
C
室
外
T2
T3 T1
T4
T5
T6
交换机
服务器
室
内
图3 BDS/UWB室内外融合定位测试连接图
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。
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（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:
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融合定位平台频谱分析仪
标准天线
垂直轴
测试转台
微波暗室
被测设备
图4 UWB等效全向辐射功率谱密度测试连接图
a) 按图4 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
按照图5 所示连接设备，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。
图5 功耗测试连接示意图
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。
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8 检测结果记录表
测试记录表
外观和附件状态：
测试项目 测试子项目 测量结果
北斗系统接收频点 北斗接收频点
定位精度
北斗定位精度
UWB 定位精度
融合定位精度
位置更新速率 位置更新速率
首次定位时间 北斗首次定位时间
UWB 首次定位时间
接收灵敏度 北斗接收灵敏度
北斗跟踪灵敏度
UWB 定位灵敏度
UWB 工作频率范围 UWB 工作频率范围
UWB 发射信号带宽 UWB 发射信号带宽
UWB 等效全向辐射功
率谱密度
UWB 等效全向辐射
功率谱密度
工作功耗 工作功耗