路径: 主页 > GB/T > 第748页 > GB/T 47520-2026 | 标准编号 | GB/T 47520-2026 (GB/T47520-2026) | | 中文名称 | 信息技术 实时定位系统 超宽带定位空中接口协议 | | 英文名称 | Information technology - Real-time location system - Ultra-wideband location air interface protocol | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L70 | | 国际标准分类 | 35.240.01 | | 字数估计 | 62,635 | | 发布日期 | 2026-04-30 | | 实施日期 | 2026-11-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 47520-2026: 信息技术 实时定位系统 超宽带定位空中接口协议
GB/T 47520-2026 英文版: Information technology - Real-time location system - Ultra-wideband location air interface protocol
ICS 35.240.01
CCSL70
中华人民共和国国家标准
信息技术 实时定位系统 超宽带定位
空中接口协议
2026-04-30发布
2026-11-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件确立了超宽带定位系统的总体原则,规定了基站和标签的物理层、MAC层工作方式和
MAC层空口协议等要求。
本文件适用于系统中基站及标签的设计、开发、生产、测试和使用。
注:在不引起混淆的情况下,本文件中的“超宽带定位系统”简称“系统”。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
Ack:确认(Acknowledgment)
AES:高级加密标准(AdvancedEncryptionStandard)
AoA:到达角(AngleofArrival)
Asso:关联(Association)
Asso-Conf:关联确认(AssociatesConfirm)
CCM:计数器模式加密与密码分组链接消息认证码(CounterModeEncryptionandCipherBlock
ChainingMessageAuthenticationCode)
Conf:确认(Confirm)
DS-TWR:双边双向测距(Double-sidedTwo-wayRanging)
HB:心跳(HeartBeat)
ID:标识(Identity)
MAC:媒体访问控制(MediumAccessControl)
PRF:脉冲重复频率(PulseRepetitionFrequency)
RSSI:接收信号强度指示(ReceivedSignalStrengthIndicator)
SFD:帧开始分隔符(Start-of-FrameDelimiter)
SS-TWR:单边双向测距(Single-sidedTwo-wayRanging)
STS:加扰时间戳序列(ScrambledTimestampSequence)
T-Ack:标签确认(TagAcknowledgment)
TDMA:时分多址接入(TimeDivisionMultipleAccess)
TDoA:到达时间差(TimeDifferenceofArrival)
ToF:飞行时间(TimeofFlight)
UWB:超宽带(UltraWideband)
5 总体原则
本文件的空口协议采用分层模块化设计,分为物理层和 MAC层。
物理层采用了IEEE802.15.4:2020的UWB物理层,并按照国家无线电管理机构的技术要求和应
用场景的要求进行了范围限定。
MAC层协议包含通信部分(也称为“通信协议”)和定位部分(也称为“定位协议”),交互示意如图1
所示。通信协议定义了基站广播信标、标签与基站的发现、接入与周期通信等操作。定位协议是实现
UWB定位相关功能的协议,负责标签与基站之间的上行TDoA、下行TDoA、ToF与AoA等定位测量
操作。
当系统不支持无连接定位时,通信协议与定位协议之间在标签端有依赖关系,标签先完成通信接
入,经过系统认证后再运行定位协议。当系统支持无连接定位时,通信协议与定位协议之间在标签与基
站端没有依赖关系,标签可直接运行定位协议。
系统运行通信协议与定位协议可共用一个物理通道,也可独立使用两个物理通道。
6 物理层
6.1 通用要求
应符合IEEE802.15.4z:2020中15.1的规定。
6.2 帧格式
应符合IEEE802.15.4z:2020中15.2和IEEE802.15.4:2020中15.2的规定。
本文件使用的重点参数索引如下:
a) PRF、前导码符号数量:应符合IEEE802.15.4:2020中15.2.5的规定;
b) 前导码索引:应符合IEEE802.15.4:2020中15.2.6.2的规定;
c) SFD序列:应符合IEEE802.15.4z:2020中15.2.6.3的规定;
d) 数据速率:应符合IEEE802.15.4:2020中15.2.4的规定。
6.3 调制
应符合IEEE802.15.4z:2020中15.3的规定。
6.4 射频要求
应符合IEEE802.15.4z:2020中15.4的规定。射频相关指标应符合以下要求。
a) 工作频率:7163MHz~8812MHz。
b) 发射信号带宽(-10dB带宽)不少于500MHz。
c) 等效全向辐射功率谱密度限值不大于-41dBm/MHz。
d) 带外发射功率限值:带外发射功率限值见表1。
6.5 测距
应符合IEEE802.15.4:2020中15.7的规定。
6.6 物理层参数
本文件物理层参数配置应符合表5的要求。
7 MAC层工作方式
7.1 设备地址
系统中标签与基站应使用唯一分配的地址。MAC层帧格式中,根据具体数据帧的协议,可使用长
地址或短地址,具体配置由帧格式中帧控制字段确定。
长地址总长度8个字节,格式应符合表6的要求。短地址为长地址的后4字节,即设备ID。
长地址格式数据项定义如下:
a) 制造商ID长度是3字节,无符号整型数,可由系统使用方统一分配给设备制造商,制造商按照
需求量可申请一个或者一段制造商ID;
b) 预留长度是1字节,预留位;
c) 设备ID长度是4字节,无符号整型数,设备ID由设备生产商生成和分配,基站与标签设备ID
不能重复,每个设备的ID在同一系统上具有唯一性。
7.2 标签接入方法
标签接入基站宜选用随机接入与时分多址接入两种方法,通过 MAC层属性进行配置(见7.6),具
体方法如下:
a) 随机接入:标签采用主动扫描的方式接入基站,实现发现基站、连接、周期通信与定位等操作,
见8.2~8.4;
b) 时分多址接入:标签被动扫描基站,采用基于超帧的TDMA方案,实现接入网络、周期通信与
定位等操作,应符合附录A的规定。
7.3 接入认证与数据加密
7.3.1 一般要求
接入认证功能和数据加密传输功能通过 MAC层属性配置启用,见7.6。认证与加密方案采用
AES-CCM加密算法。AES-CCM加密算法见IEEE802.15.4z:2020中第9章。
7.3.2 接入认证
标签接入系统时,发送接入请求(见8.3.1),Asso帧(见8.3)应携带接入认证字段,接入认证字段包
含标签长地址的密文和加密校验信息。基站接收到接入认证字段后解密校验加密信息,核对是否与标
签长地址一致,如果加密校验通过且长地址与标签一致,则认证成功,否则认证失败。如果基站与标签
密钥不一致、加密字段或加密校验被修改,则解密不成功,接入认证不通过,基站回复标签Asso-Conf中
基站状态为“标签接入认证未通过”。
7.3.3 通信与定位协议加密
MAC层的通信数据帧与定位数据帧可独立选择进行加密,在帧协议的帧控制字段标记数据帧与
定位帧是否启用加密。通信与定位协议的鉴权与加密机制交互流程如图2所示,图中深色部分是通信
协议中的加密范围,对应帧协议格式中的加密字段(帧协议格式中加*的信息字段)。定位协议中的加
密范围为定位帧格式协议中加*的信息字段。
发送端发送数据前进行加密,在数据帧尾部添加加密校验字段,接收端接收到数据后应先进行解
密,并校验加密是否有效,解密成功后按照协议内容再解数据包。如果基站与标签密钥不一致、加密字
段或加密校验被修改,则解密不成功,无法实现正常通信,接收端忽略处理。
7.4 安全测距
STS安全测距可通过MAC层属性进行配置启用,安全测距功能见7.6,相关方案见IEEE802.15.4z:
2020中的15.2.9。如果启用STS安全测距后,MAC层所有定位协议帧均应按照STS配置启用安全测
距功能,STS配置范围不包括通信协议帧。其中,加密算法相关参数如下:
a) STS密钥与7.3.3c)的密钥相同;
b) STSV长度为16字节,每一帧数据初始值固定值为全0,帧内部按照标准物理层STS生成协
议生成;
c) STS配置见7.7.2e)。
7.5 数据处理
在本文件所定义的数据项中,数据的存储与传输应符合以下规则:
a) 对于左右排布的数据格式,数据项由从左向右顺序操作,对于上下排布的数据格式,数据项由
从上到下的顺序操作;
b) 数据项中的数据操作的字节序和比特序按照小端序和低位优先的方式进行处理。
注1:小端序是指长于一个字节的数据中,最低有效字节存放在较低的内存地址或优先被传输。
注2:低位优先是指在一个字节中,最低有效比特优先被传输。
7.6 MAC层属性配置
MAC层属性旨在配置系统的 MAC层的功能与重要参数,每个属性分别配置于基站和(或)标签
端,具体见表8。
7.7 扩展数据
7.7.1 扩展数据包格式
扩展数据包是 MAC层通信协议帧中的附加信息,采用统一格式,扩展数据包格式应符合表9的要
求。扩展数据包支持多个扩展数据连续传输(连续拼接数据包)。
7.7.2 扩展数据包定义
每个数据类型对应一个命令字,数据类型名称、数据长度与数据段内容应符合表10的要求。
8 MAC层空口协议
8.1 通信协议一般要求
基站配置使能和禁用通信功能,标签与基站通信帧交互示意如图3所示。
图3 标签与基站的通信帧交互示意图(主动扫描)
标签发现基站分为被动扫描和主动扫描两种方式。被动扫描是标签开启接收机,接收基站发送的
超帧,扫描接收时长应大于超帧周期;主动扫描是标签主动发送扫描帧(Scan帧),基站接收到扫描帧后
回复标签(Scan-Conf帧),标签根据接收Scan-Conf结果选择基站进行连接,连接成功后获取当前系统
相关配置。标签处于连接状态下与基站进行周期定位和通信,标签周期上传当前配置及运行状态,同时
完成上下行通信,通信内容包括扩展数据包。
除Scan与Scan-Conf外,标签与基站的通信应采用Conf或Ack的确认机制,接收Ack的接收时
长由 MAC层属性定义,UWB响应超时功能见7.6。
8.2 主动扫描
8.2.1 一般要求
标签主动扫描指的是标签在任意时刻发送Scan帧,然后进入接收模式,接收持续时长由 MAC层
属性定义(见7.6功能标签Scan接收时长),默认10ms;基站接收到Scan信号应向标签返回Scan-Conf
帧,Scan-Conf采取均匀随机分布延迟发送。
标签根据所有基站的RSSI和Scan-Conf信息进行基站选择,选择策略由标签端自行定义,然后进
行Asso。
8.2.2 Scan帧格式
标签发送Scan帧格式应符合表22的要求。
8.2.3 Scan-Conf帧格式
基站回复Scan-Conf帧格式应符合表25的要求。
8.3 连接
8.3.1 一般要求
标签根据扫描基站的结果选择目标基站进行连接(选择策略依据信号强度、基站负载、基站距离
等),向目标基站发送Asso请求,基站回复Asso-Conf指令,并通过扩展数据携带通信及定位相关配置。
标签端接收Asso-Conf是否超时由 MAC层属性定义(见7.6功能标签Scan接收时长),超时视为
接入失败。
8.3.2 Asso帧格式
标签发送的Asso帧格式应符合表29的要求。
8.3.3 Asso-Conf帧格式
基站回复Asso-Conf帧格式应符合表33的要求。
8.4 周期通信
8.4.1 一般要求
标签连接基站成功后,向基站周期发送 HB信息,基站根据当前下行数据需求,回复 HB-Conf信
息,HB及HB-Conf信息包含通用上下行通信信息。
对于标签的HB信息,基站默认回复HB-Conf信息。如果 HB-Conf中包含下行有效信息,标签回
复T-Ack帧确认,其中HB-Conf和T-Ack应立即发送。标签端接收HB-Conf与基站接收T-Ack持续
时长由 MAC层属性定义,UWB响应超时功能见7.6,超时视为接收失败。
8.4.2 HB帧格式
标签发送HB帧格式应符合表36的要求。
8.5.2 参数信标帧
定位网络可通过 MAC层属性进行配置,启用物理层动态参数配置,动态修改 UWB参数功能见
7.6。如果启用,通信链路物理层参数可进行灵活配置,为了防止标签配置不一致的参数无法入网,基站
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