⛰ 嵌入式智能安全系统

极端环境下的
生命守护者

面向高山、峡谷等极端户外环境,集成UWB/LoRa异构自组网、多传感器融合决策与边缘AI,构建一体化智能防护解决方案。从被动报警到主动预警,守护每一位攀登者。

±10cm
定位精度
<200ms
预警延迟
72h
续航时间
STM32
H743ZIT6

四大核心技术模块

系统创新性集成UWB/LoRa异构自组网协同定位、多传感器融合决策、异构计算及能源自维持四大核心技术模块。

UWB/LoRa 异构自组网

无网络条件下自动组建Mesh网络,UWB提供厘米级测距,LoRa实现公里级远距通信,双模冗余保障极端环境下的可靠连接。

无基站依赖

多传感器融合决策

深度融合UWB测距、10轴IMU惯性传感与高精度气压计数据,通过扩展卡尔曼滤波算法实现三维位置高精度解算。

EKF算法

边缘AI异构计算

基于STM32H743ZIT6双核异构架构,Cortex-M7运行边缘AI推理模型,实时识别跌落、滑坠、溺水等危险行为模式。

端侧推理

能源自维持设计

低功耗架构配合智能电源管理,核心模块独立供电,72小时超长续航,满足多日极端户外场景的便携需求。

72h续航

无网络条件下的高精度三维定位

依托STM32H743ZIT6为核心控制单元,深度融合UWB测距、IMU及气压传感数据,实现队员三维相对位置的高精度实时解算与轨迹离线记录。

实时定位视图
L
A
B
C
39.9042°N 116.4074°E · 4,280m

扩展卡尔曼滤波 (EKF)

将UWB测距、IMU加速度/角速度及气压高度数据进行时间同步与噪声建模,通过EKF算法实现状态最优估计,输出队员三维相对坐标与运动轨迹。

U
UWB高精度测距 — 厘米级精度,测距范围200m+
I
IMU惯性导航 — 10轴全姿态感知,航位推算
A
气压高度感知 — 高灵敏度气压计,海拔变化追踪
T
离线轨迹记录 — 无网络条件下完整轨迹存储

从被动报警到主动预警

基于多传感器融合与边缘AI技术,系统实现对掉队、跌落、滑坠及溺水倾向的主动监测与预判。

实时监测中

掉队检测

通过UWB测距持续监控队员间距,当成员偏离安全距离阈值时自动触发本地预警,并通过自组网同步通知领队。

UWB LoRa 距离算法
实时监测中

跌落/滑坠识别

IMU十轴数据实时分析运动状态,结合气压突变检测,边缘AI模型识别自由落体与非正常加速度模式,毫秒级响应。

IMU 10轴 气压计 边缘AI
持续监控

溺水倾向预警

通过IMU姿态数据与运动频率分析,结合气压深度信息,识别异常漂浮与挣扎模式,在溺水发生前发出群体预警。

IMU姿态 气压深度 行为模型

构建团队协同防护体系

一旦识别风险,系统立即触发本地语音、灯光等多模态告警,并通过UWB/LoRa自组网同步预警信息,构建群体协同防护体系。

L
张队长 (领队)
主控节点 · 信号强度: 优秀
A
队员 A
距离: 12.3m · 状态: 正常
B
队员 B
距离: 28.7m · 状态: 正常
C
队员 C
距离: 67.1m · ⚠ 接近阈值

多模态协同告警

当任一队员触发风险预警时,系统通过自组网将预警信息同步至全队成员,同时触发本地语音播报与LED灯光告警,确保在任何环境下都能被感知。

Mesh
自组网拓扑
<50ms
预警传播
8+
同时连接

实时可视化,掌控全局

所有位置、预警及轨迹数据均可在移动端APP实时可视化呈现。

9:41 LTE
4/4
在线队员
4,280m
当前海拔
87%
设备电量
正常
系统状态
!
队员C 距离超阈值

全场景数据可视化

移动端APP实时接收自组网内所有节点数据,以直观的界面呈现队员位置、运动轨迹、设备状态及预警信息。

实时地图定位 — 队员相对位置与海拔高度一目了然
离线轨迹回放 — 完整记录并回放行进路线,支持导出
预警推送 — 险情实时推送,支持语音播报与振动提醒
设备管理 — 电量监控、固件OTA升级、网络拓扑查看

系统规格一览

主控单元
MCUSTM32H743ZIT6
内核Cortex-M7 + Cortex-M4
主频480 MHz
Flash2 MB
SRAM1 MB
定位与通信
UWB芯片DW1000
UWB精度±10 cm
UWB测距200m+
LoRa频段433/868 MHz
LoRa距离5 km+
传感器
IMU10轴 (3轴加速度 + 3轴陀螺仪 + 3轴磁力计 + 气压)
气压计高精度数字气压传感器
温度环境温度监测
滤波算法扩展卡尔曼滤波 (EKF)
物理与电源
续航72 小时
重量< 180g
防护等级IP67
工作温度-40°C ~ +85°C
告警方式语音 + LED + 振动