ISOIEC 211342026 信息技术 计算机图形学 图像处理和环境数据表示 使用航位推算的集成室内定位和跟踪方法的基准标准立项发展报告

信息技术计算机图形学图像处理和环境数据表示使用航位推算的集成室内定位和跟踪方法的基准标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology—Computergraphics,imageprocessingandenvironmentaldatarepresentation—Benchmarkingofintegratedindoorlocalizationandtrackingmethodsusingdeadreckoning摘要关键词：室内定位；航位推算；基准测试；标准化；传感器融合；性能评估Keywords:IndoorLocalization;DeadReckoning;Benchmarking;Standardization;SensorFusion;PerformanceEvaluation一、引言1.1研究背景据MarketsandMarkets研究数据显示，全球室内定位市场预计将从2023年的约85亿美元增长至2028年的约240亿美元，年复合增长率超过23%。在智慧医疗、智能制造、公共安全、商业零售等众多领域中，精准、可靠的室内定位能力正从“锦上添花”转变为“不可或缺”的基础设施。然而，室内定位技术的规模化落地面临一个根本性挑战——在卫星信号无法到达的室内环境中，如何实现高精度、高可靠性的连续定位？目前业界普遍采用多传感器融合方案，其中航位推算技术通过加速度计、陀螺仪、磁力计等惯性传感器感知载体运动状态，结合步态检测、地图匹配等算法实现连续位置推算，已成为室内定位的技术基石。但是，由于缺乏统一的基准测试标准，不同厂商和科研机构开发的航位推算系统在测试环境、实验protocol、性能指标定义等方面千差万别，导致无法客观比较不同方案的优劣，严重制约了技术交流、产业采购和技术演进。这一困境亟需通过国际标准的制定加以破解。1.2标准立项的必要性ISO/IEC21134:2026的制定和发布，正是对这一迫切需求的直接回应。该标准由国际标准化组织（ISO）联合国际电工委员会（IEC）下设的联合技术委员会JTC1启动制定，旨在构建一套通用的基准测试框架，对使用航位推算的集成室内定位与跟踪方法进行规范化、标准化评估。该标准的立项基于以下核心认识：第一，航位推算方法的性能不仅取决于算法本身，还高度依赖传感器质量、安装方式、运动模式和环境特征，因此必须在统一的测试条件下进行评估；第二，室内定位应用场景多样，从厘米级的工业机器人导航到米级的室内行人导航，不同场景对定位精度、实时性和鲁棒性的需求差异显著，需要建立多层次的指标体系；第三，随着边缘计算和AIoT技术的普及，航位推算日益与Wi-Fi指纹、UWB、蓝牙AOA等技术融合形成混合定位方案，基准测试框架必须具备良好的扩展性以容纳多模态融合方法。二、标准技术内容概述2.1适用范围ISO/IEC21134:2026规定了使用航位推算的集成室内定位和跟踪方法的基准测试通用框架。该标准适用于但不限于以下场景：-行人航位推算（PDR）系统的性能评估；-车辆（含AGV、服务机器人）在室内环境的航位推算定位评估；-集成多传感器数据融合的混合室内定位方案测试；-基于地磁、气压等多源信号辅助的航位推算系统评估。2.2标准核心框架该标准的基准测试框架围绕以下关键技术要素展开：（一）测试场景分类与标准化。标准将室内测试环境划分为典型场景类别，包括但不限于开阔大厅、长直走廊、复杂办公区、地下停车场、工业厂房等。针对每类场景，标准定义了平面布局复杂度、信号传播条件、动态障碍物密度等关键参数，确保不同测试实验之间的可比性。（二）运动轨迹模型。标准构建了一套标准化的运动轨迹模板，涵盖直线行走、直角转弯、弧形路径、往返路径、随机漫游等典型运动模式。同时定义了运动速度区间、步频特征、加速度动态范围等参数边界，为测试的重复性和可比性提供保障。（三）传感器数据采集协议。标准对惯性测量单元（IMU）的安装方式、采样频率、量程范围、校准流程做出规范，并给出了参考传感器配置方案，尽可能减少因硬件差异带来的测试偏差。（四）性能指标体系。标准统一了关键性能指标的定义和计算方法，主要包括：|指标名称|定义|单位||---------|------|------||平均定位误差（ALE）|估算位置与参考位置之间的平均欧氏距离|米（m）||均方根误差（RMSE）|定位误差的均方根值|米（m）||95百分位误差（P95）|排序后位于95%分位的定位误差|米（m）||定位可用率|定位误差小于设定阈值的采样点占比|百分比（%）||初始对准时间|系统启动至达到稳定定位精度所需时间|秒（s）||轨迹完整度|成功输出的轨迹长度占实际运动轨迹长度之比|百分比（%）|（五）基准测试报告格式。标准规定了基准测试结果报告的统一模板，包括实验条件描述、传感器配置参数、测试轨迹信息、误差统计结果、异常情况记录等，便于跨方案横向对比和第三方独立验证。三、标准的技术创新与核心特色3.1首次建立航位推算国际基准框架ISO/IEC21134:2026是国际上首个专门针对航位推算室内定位方法制定的基准测试标准。在标准发布之前，虽然学术界已有大量航位推算研究论文，但由于各团队实验条件差异明显，大量研究结果无法相互验证。该标准的发布将有力推动航位推算领域从“经验驱动”向“标准驱动”的研究范式转型。3.2多传感器融合的开放兼容架构现代室内定位系统普遍采用“航位推算+无线信号修正”的混合架构。ISO/IEC21134:2026在设计之初即充分考虑到这一技术趋势，其基准测试框架的核心贡献在于将惯性导航与外部观测数据的融合质量作为重要评估维度。该架构支持将UWB、Wi-FiRTT、蓝牙AOA等无线测距/测向信号作为可选的外部观测源，纳入系统级评估体系，并针对融合方案定义了“定位精度”“鲁棒性”和“实时性”三大维度指标。标准的接口开放性和可扩展性设计，使其既能评估纯惯性航位推算方案，也能评估多传感器深度耦合的混合定位系统。3.3多维度递进式指标体系标准突破了传统仅以“平均误差”作为唯一评价指标的局限，建立了从“基础定位精度”到“多模态融合能力”再到“多源定位协同评估”的多维度递进式指标体系。例如，在基础指标层面评价纯航位推算的累积误差、漂移率和零速修正效果；在融合能力层面评价各类无线辅助信号引入后对误差界的抑制效果；在系统级评估层面则侧重评价多源定位框架中各传感器置信度动态分配和自适应切换的合理性。这种多层次、全方位的评价体系更能反映真实场景下的系统级综合性能。四、主要参与单位介绍本标准的制定汇聚了全球范围内室内定位技术领域的顶尖力量。在此重点介绍标准制定的核心贡献单位之一——中国电子科技集团公司第二十研究所（CETC20thResearchInstitute）。中国电子科技集团公司第二十研究所（以下简称“二十所”）始建于1961年，是中国电子科技集团公司下属的重点骨干研究所之一，长期专注于导航定位技术、雷达系统、通信系统和综合电子信息系统的研究开发。二十所是我国最早开展卫星导航与应用技术研究的单位之一，在北斗卫星导航系统总体设计、高精度定位算法、组合导航与多源融合定位等领域积累了深厚的技术底蕴。在ISO/IEC21134:2026标准制定过程中，二十所作为中国专家团队的核心力量，从标准预研阶段即深度参与。二十所牵头完成了行人航位推算（PDR）测试场景的定义和运动轨迹模板的建模工作，为标准的场景分类和测试规程设计提供了大量实测数据和工程经验支撑。二十所联合国内高校和企业完成了多轮次交叉验证实验，在多种典型室内环境下积累了大量IMU实测数据，为标准中传感器数据采集协议和噪声模型参数边界的设定提供了重要的数据基础。此外，二十所的代表多次担任标准工作组会议的技术报告人，在传感器融合评估框架的设计讨论中积极贡献了中国在组合导航领域的丰富工程经验。通过参与该国际标准的制定，二十所不仅将中国在惯性导航与多源融合定位领域的实践智慧推向国际舞台，也为国内室内定位技术的标准化发展搭建了连接国际的桥梁。五、标准发展分析与应用前景5.1标准发布对产业的影响ISO/IEC21134:2026的发布具有深远的产业意义：一是有利于建立公平的技术竞争环境。标准发布后，室内定位方案供应商将能依据统一的标准框架开展产品性能测试和第三方认证，用户单位可基于标准化的测试报告进行科学选型，减少信息不对称带来的决策风险。二是有力推动技术创新与迭代加速。明确了“考什么”，才能更好地指导“做什么”。标准化的性能指标体系将引导企业和研究机构将资源聚焦于真正影响用户感知的关键性能维度，避免在非关键指标上无效投入。三是有助于降低产业链协同成本。传感器厂商、算法提供商、系统集成商和终端用户可在统一语言下进行技术对接，减少因口径不一致导致的适配成本和时间损耗，加快从技术验证到产品落地的转化进程。5.2典型应用场景展望（一）智慧工厂与工业机器人。在智能制造场景中，AGV和自主移动机器人需要在复杂的厂房环境中实现高精度、高可靠的定位导航。应用该基准标准，机器人厂商可以精确评估不同航位推算方案在绕障、变速、满载/空载等工况下的性能表现，优化产品选型和参数配置，提升生产物流效率。（二）应急救援与消防定位。在火灾、地震等应急救援场景中，消防员和救援人员需要在能见度极低、卫星信号全无的建筑内部快速定位。通过基于该标准的测试验证，应急救援部门可以筛选出在剧烈运动、极端姿态变化条件下仍能保持可靠定位的装备方案，为“黄金救援”赢得宝贵时间。（三）地下空间与自动驾驶。随着城市地下车库、地下管廊等空间的大规模开发，地下空间的智能驾驶和自动泊车需求快速增长。ISO/IEC21134:2026为地下场景中航位推算与UWB、视觉等多源融合定位方案的系统评估提供了统一标尺，将有效支撑地下空间自动驾驶的安全落地。5.3未来发展趋势展望未来，ISO/IEC21134:2026的持续推广和深化应用将呈现以下趋势：第一，随着3GPPRelease18及以上版本对5G-A定位能力的持续增强，5G网络定位将与航位推算形成更深度的融合。标准框架的开放性为未来纳入5G定位参考信号特征参数预留了接口空间。第二，人工智能尤其是深度学习技术在航位推算中的应用日益增多，基于学习的步态检测、地磁匹配和误差补偿方法正在挑战传统算法框架。标准未来可能需要考虑增加对AI辅助航位推算方案的评估规范。第三，随着标准在各国和各行业的推广，预计将有配套的认证体系和工具链逐步形成，出现专业的基准测试服务机构和标准化测试数据集，进一步丰富和完善室内定位标准生态。六、结论ISO/IEC21134:2026作为国际标准化组织在室内定位基准测试领域发布的首部专门标准，填补