IEC 63203-402-22024 可穿戴电子设备和技术.第402-2部分健身可穿戴设备的性能测量.步数标准立项发展报告

可穿戴电子设备和技术第402-2部分：健身可穿戴设备的性能测量步数标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:WearableElectronicDevicesandTechnologies-Part402-2:PerformanceMeasurementofFitnessWearables-StepCounting摘要随着健康监测需求的快速增长和智能穿戴技术的普及，健身可穿戴设备已成为全球消费电子市场的重要增长点。步数计数作为健身可穿戴设备最基础、使用频率最高的功能之一，其测量准确性和一致性问题直接关系到用户体验、健康数据的可信度以及医疗健康领域的数据质量。然而，各厂商产品在步数测量的算法原理、传感器配置和测试条件上存在显著差异，行业内缺乏统一的性能测量方法，导致用户难以对不同设备进行客观比较，监管部门亦缺乏有效的评估依据。为解决上述问题，国际电工委员会（IEC）于2024年1月31日正式发布了IEC63203-402-2:2024标准，该标准隶属于IEC63203系列标准体系，聚焦于健身可穿戴设备步数计数功能的性能测量方法。本标准系统规定了步数测量性能的测试条件、测试程序、评价指标和报告要求，填补了国际上关于步数测量标准化方法的空白。本报告全面梳理了该标准的立项背景、制定过程、核心技术内容及其行业意义，并介绍了主要参与单位，旨在为相关企业和研究机构提供参考。关键词：可穿戴设备；步数计数；性能测量；国际标准；IEC63203Keywords:Wearabledevices;Stepcounting;Performancemeasurement;Internationalstandards;IEC63203一、引言1.1研究背景全球范围内，可穿戴设备市场在过去十年间经历了爆发式增长。根据国际数据公司（IDC）的统计，2024年全球可穿戴设备出货量已超过5亿台，其中健身手环和智能手表占据主要份额。与此同时，世界卫生组织（WHO）倡导的"每日一万步"健康理念深入人心，步数监测已成为大众健康管理的基础功能。然而，步数计数的准确性深受多种因素影响，包括传感器类型（如加速度计、陀螺仪）、佩戴位置（手腕、腰部、口袋）、运动模式（步行、跑步、爬楼）以及设备算法差异等。不同品牌设备在同一条件下的步数测量结果差异可达20%以上，这一现状严重削弱了消费者对健康数据的信任度。1.2标准化需求从全球标准现状来看，尽管ISO、IEEE等国际标准化组织已在可穿戴设备领域有所布局，但针对健身可穿戴设备步数测量性能的系统性标准和统一测试方法尚属空白。伴随移动健康（mHealth）和远程医疗的迅速发展，健康数据的互操作性需求和可靠性要求日益迫切。医护人员需要准确了解患者佩戴设备所提供数据的可靠程度，保险行业需要统一的评估基准来制定健康激励政策，监管机构也需要标准化的测试方法来评估产品宣称的准确性。在此背景下，制定一项国际统一的步数测量性能标准已成为产业界的共同呼声。二、标准立项背景与制定过程2.1标准立项背景IEC63203标准系列由国际电工委员会可穿戴电子设备与技术标准化分技术委员会（IEC/TC124）负责制定，该技术委员会成立于2016年，专门从事可穿戴电子设备与技术的标准化工作。IEC63203-402-2:2024是该系列标准中关于性能测量的重要组成部分，其制定工作始于2019年，经过多轮专家研讨、草案修订和试验验证，最终于2024年1月正式发布。2.2标准制定过程该标准的制定主要经历了以下几个阶段：-2019年—2020年（提案阶段）：日本、中国、韩国等国家的国家委员会先后向IEC/TC124提出步数测量标准化需求，经过多方协商，确定了标准框架和核心范围。-2021年—2022年（草案编制阶段）：成立了由中日韩德等国专家组成的工作组（WG-3），开展多轮试验验证，比较了不同测试方案的有效性和可重复性。工作组在全球范围内组织开展了多中心验证试验，涉及多个品牌的商用设备。-2023年（委员会草案投票阶段）：标准草案在IEC各成员国中征求意见，经过多轮修改和完善，最终达成一致。-2024年1月：标准正式发布。该标准的制定充分考虑了可穿戴设备小型化、低功耗的特点，以及用户多样化使用场景对测试方法设计的影响。在制定过程中，工作组收集了来自中国、日本、韩国、德国、美国等主要可穿戴设备生产国的测试数据和使用反馈，确保标准具有广泛的适用性和可操作性。三、标准核心内容解析3.1标准范围与定位IEC63203-402-2:2024规定了健身可穿戴设备步数计数功能的性能测量方法，适用于集成了步数计数功能且面向普通消费者的可穿戴设备，包括但不限于手腕佩戴式设备（智能手表、健身手环）、腰部佩戴式设备以及可置于口袋中的便携式设备。标准的适用范围明确排除了医用级设备和对测量精度有特殊要求的专业运动设备，这一定位避免了与医疗设备标准的交叉和冲突，满足了大众消费市场的核心需求。3.2测试条件与方法标准对测试条件进行了严格控制，主要包括以下几个方面：(1)环境条件温度、湿度、光照等环境因素对传感器性能和测量结果具有一定影响。标准要求在标准实验室环境（温度23℃±2℃，相对湿度40%~60%）下进行测试。同时，标准也考虑了电磁干扰对设备测量的潜在影响，提出了电磁兼容条件下的测试要求。(2)测试人员与佩戴规范(3)测试动作与运动模式标准规定了三组基础测试动作模式：恒定速度行走，测试速度分为三个档位（慢速3km/h、常速5km/h、快速7km/h），每种速度下需完成规定距离或规定步数的测试；恒定速度跑步，通常采用8-10km/h的速度档位以及自由跑步模式；此外，标准还设计了特定场景活动模式，如上下楼梯、转身等日常活动场景下的步数计数。每种测试动作均设置了标准参考值作为比对依据，参考值来源于经过校准的光学运动捕捉系统和人工计数相结合的基准方法，通过该对照体系能有效分离设备本身的计数误差和自然步态波动带来的偶然误差。(4)测试流程每项测试动作均遵循"预适应—正式测试—数据记录"的标准化流程。设备在测试前须充满电并恢复出厂设置，排除历史数据干扰。每项测试动作至少进行多轮有效测试，取平均值作为最终结果，且相邻测试间设置充分休息间隔以避免疲劳对步态的影响。3.3性能评价指标标准引入了一套系统化的性能评价指标体系，核心指标包括步数计数误差（StepCountError）、误差率（ErrorRate）、一致性系数（CoefficientofVariation）等。步数计数误差描述测试设备的计数结果与参考真值的偏差；误差率将偏差归一化为相对百分比，方便不同设备间的横向比较；一致性系数用于评估多次重复测试结果之间的稳定性和可重复性。标准对各级别设备的误差率限值提出了分阶段的要求，体现了标准对技术现状的尊重和对产业进步方向的引导。3.4测试报告要求标准规定了测试报告的格式和内容要求，包括被测设备的详细信息、测试环境和条件、测试数据和结果、测量不确定度评估、合规性判定等要素。统一的报告格式不仅便于不同实验室之间的数据对比，也为后续的认证和市场监管工作奠定了基础。四、标准的主要意义与应用价值4.1促进产业健康有序发展在IEC63203-402-2:2024发布之前，各可穿戴设备制造商均采用各自内部的测试方法和精度宣称体系，导致市场上存在大量夸大测量精度、误导消费者的宣传。本标准的发布为企业提供了统一的研发验证工具和市场宣称依据，有助于规范市场秩序。同时，统一的标准也有利于降低消费者的选择成本，促进行业优胜劣汰。4.2支撑健康数据可信体系建设在数字化健康管理和大数据医疗的背景下，可穿戴设备产生的健康数据正越来越多地被纳入临床辅助决策、慢病管理和公共卫生监测体系中。步数数据作为最基础的身体活动指标，其准确性和可靠性直接影响基于此衍生出的卡路里消耗估算、活动强度分级等数据的可信度。该标准的实施为可穿戴健康数据建立"可信根基"提供了技术支撑。4.3推动标准体系协同发展IEC63203-402-2:2024的发布填补了IEC63203系列标准在性能测量领域的重要空白。该系列标准体系涵盖术语定义、符合性测试方法、性能评估等多个维度，本标准与其他部分共同构建了完整的可穿戴设备标准化体系架构。此外，该标准也为ISO（如ISO18104健康信息学标准）、IEEE（如IEEE2700传感器性能标准）等组织的相关工作提供了协调接口。4.4引导技术发展趋势通过建立标准化的评价体系和测试方法，该标准向产业界释放了明确的技术信号，引导企业在传感器选型、算法优化、功耗管理等方面朝着更精准、更可靠的方向发展。标准中体现的分级评价理念也为未来引入更复杂的评价指标和更严格的限值要求提供了框架基础。五、主要参与单位介绍5.1标准制定组织概况IEC/TC124（可穿戴电子设备与技术标准化技术委员会）是IEC内部专门负责可穿戴电子设备与技术领域标准制定的技术委员会，成立于2016年，秘书处设于日本。该委员会共有来自全球约15个国家的参与成员和观察成员，涵盖了中国、美国、德国、韩国、日本等可穿戴设备主要生产国和消费市场。5.2重点参与单位：中国电子技术标准化研究院中国电子技术标准化研究院（CESI，原信息产业部电子工业标准化研究所）是中国在IEC/TC124框架下参与该标准制定的核心支撑单位。该研究院成立于1963年，是工业和信息化部直属的事业单位，也是中国电子信息技术领域最权威的标准化专业机构之一。在IEC63203-402-2:2024的制定过程中，CESI发挥了不可替代的作用。在标准提案阶段，CESI联合中国的华为、小米等主要可穿戴设备制造商，系统收集了中国消费市场的用户步态特征数据，为标准的测试动作设计和适用范围界定提供了重要的数据支撑。在试验验证方面，CESI组织国内多家实验室开展了平行比对测试，验证了标准草案中测试方法的可重复性和复现性，为标准中关键技术指标的确定提供了试验依据。CESI还主导或深度参与了标准中关于测试报告中测量不确定度评估内容的起草工作，将中国在计量和测量不确定度领域的经验融入到了国际标准中。CESI设有国家数字电子产品质量监督检验中心，建有可穿戴设备专用测试实验室，配备了先进的运动捕捉系统和高精度参考测量设备。CESI同时也是IEC/TC124的国内技术归口单位，负责组织国内专家参与该技术委员会的各项标准化活动，持续跟踪和推动可穿戴设备领域的国际标准化工作。六、结论与展望IEC63203-402-2:2024作为全球首个系统的针对健身可穿戴设备步数计数功能的国际性能测量标准，其发布具有里程碑式的意义。该标准不仅填补了国际标准体系在可穿戴设备核心功能性能评估方面的关键空白，更为产业界提供了统一的研发验证工具，为消费者提供了可信的比较依据，为监管部门提供了有力的技术支撑。展望未来，随着边缘计算、人工智能传感器融合等技术的发展，可穿戴设备的步数测量精度和场景适应能力将持续提升。IEC63203-402-2:2024所确立的"标准—测试—评价—改进"闭环机制将持续激发产业创新活力。我们期待在IEC/TC124的框架下，围绕动态场景识别、多传感器融合、个性化校准等前沿方向开展更多标准化工作，同时加强与其他国际标准化组织和区域性标准化机构的合作，推动全球可穿戴健康数据互操作性的实现。这一标准体系的不断完善，必将为全球数字健康发展提供更加坚实的技术基础，为人类健康管理事业作出更大贡献。参考文献[1]IEC63203-402-2:2024,Wearableelectronicdevicesandtechnologies-Part402-2:Performancemeasurementoffitnesswearables-Stepcounting,2024.[2]IEC/TC124StrategicBusinessPlan,InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[3]中国电子技术标准化研究院,可穿戴设备标准化白皮书,2023.