AT6120U2 - Suchgerät, insbesonders zur ortung verschütteter personen in lawinen, sowie verfahren zum betreiben eines suchgerätes - Google Patents

Abstract

Ein Suchgerät, insbesonders zur Ortung verschütteter Personen in Lawinen, unter Geröll oder eingestürzten Gebäuden, ist mit einer Empfangseinheit (6-13) für die Signale von Sendeeinheiten, vorzugsweise auch mit einer Sendeeinheit (13,14), ausgestattet, welche Empfangseinheit mit drei vorzugsweise orthogonal angeordneten Ferrit-Stabantennen (2, 3,4) verbunden ist, sowie mit optischen (6) und/oder akustischen (12) Anzeigeeinrichtungen. Um eine genaue Ortung des Verschütteten über möglichst große Reichweite bei kompakter Dimensionierung zu gewährleisten, sind alle Antennen (2, 3, 4) zusammen mit der Empfangseinheit (6-13), vorzugsweise auch der Sendeeinheit (13, 14), in einem kompakten Gehäuse (1) untergebracht, wobei eine Antenne (4) eine wesentlich geringere Länge aufweist als die beiden anderen Antennen (2, 3). Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Empfangseinheit ein DSP-Modul (11) für die Empfangssignale der Antennen (2, 3, 4) aufweist.

Description

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   Suchgerät, insbesonders zur Ortung verschütteter Personen in Lawinen, unter
Geröll oder eingestürzten Gebäuden, mit einer Empfangseinheit für die Signale von Sendeeinheiten, vorzugsweise auch einer Sendeeinheit, welche Empfangseinheit mit drei vorzugsweise orthogonal angeordneten Ferrit-Stabantennen verbunden ist, sowie optischen und/oder akustischen Anzeigeeinrichtungen, sowie Verfahren zum Betreiben eines Suchgerätes, insbesonders zur Ortung verschütteter Personen in Lawinen, unter Geröll oder eingestürzten Gebäuden, bei dem von einer Empfangseinheit eingehende Signale eines oder mehrerer Sendeeinheiten überwacht werden. 



   Die gegenwärtigen tragbaren Verschütteten-Suchgeräte verfügen über Einrichtungen die es erlauben, die Grösse und eventuell auch Richtung der magnetischen Feldstarke eines Senders festzustellen und anzuzeigen Diese Anzeige wird dazu benützt, entlang der Feldlinien bis zum Verschütteten vorzudringen. Meist werden dazu ein oder zwei Ferrit-Empfangsantennen vorgesehen, die zusammen mit der 
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 und bei zwei Antennen auch die genaue Punktortung erschwert ist. Aufgrund der
Feldlinienverteilung bei der Ferrit-Sendeantenne kann der Retter bei der Suche für die Punktortung in Positionen kommen, in denen die Feldstärke vollständig vertikal orientiert und in der horizontalen Ebene gleich Null ist. Unerfahrene Retter können in diesem Fall die genaue Lage des Verschütteten nicht feststellen.

   In solchen Fällen sind auch Geräte mit einer "virtuellen" dritten Antenne, etwa wie in der EP 0 855 600 A2 beschrieben, zwecklos. Andererseits sind Geräte mit drei gleichen, vorzugsweise orthogonal orientierten, realen Antennen, beispielsweise wie in der EP 0 733 916 A2 geoffenbart, zu klobig und unhandlich oder-bei kompakter Bauweise - weisen eine zu geringe Reichweite für eine sinnvolle Suche auf. 



   Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher ein Gerät der eingangs angegebenen Art, welches in einfacher Weise eine möglichst bedienungsfehlerunanfällige genaue Ortung des Verschütteten über möglichst grosse Reichweite ermöglicht und dennoch derart kompakt dimensioniert ist, dass es ohne die Bewegungsfreiheit des Trägers einzuschränken von diesem bei der Suche und anderen Aktivitäten mitgeführt werden kann.

   Eine weitere Aufgabe der Erfindung war weiters ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Gerätes, mit dem in einfacher und sicherer Weise die Lokalisation von mehreren verschütteten Opfern nacheinander möglich ist 

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Zur Lösung der ersten Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass alle An- tennen zusammen mit der Empfangseinheit, vorzugsweise auch der Sendeeinheit, in einem kompakten Gehäuse untergebracht sind, wobei eine Antenne eine wesentlich geringere Länge aufweist als die beiden anderen Antennen.

   Diese kurze dritte An- tenne reicht schon aus, um im Nahbereich des Senders eine dreidimensionale Or- tung zu ermöglichen, und dadurch den Suchenden an den Positionen mit der vertika- len Feldorientierung nicht zu verwirren, sondern direkt zu jener Stelle zu führen, wo sich der Verschüttete befindet. Überdies trägt diese Antenne, ohne aber aufgrund ihrer kurzen Abmessungen die Dimensionen des Gerätes unnötig gross zu machen, auch zur Erhöhung der   Signalstärke   des empfangenen Signals im Nahbereich bei. 



   Vorteilhafterweise ist   gemäss   einer bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemässen Gerätes vorgesehen, dass die kürzeste Antenne maximal halb so lang ist wie die längste Antenne des Suchgerätes, vorzugsweise etwa ein Viertel der
Länge der längsten Antenne aufweist. 



   Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Empfangseinheit ein
DSP-Modul für die Empfangssignale der Antennen auf. In einiger Entfernung zum Verschütteten ist das empfangene Signal sehr gering und durch das Rauschen kaum noch erkennbar. Mittels eines DSPs kann das extrem geringe Sendesignal im verrauschten Eingangssignal erkannt und dadurch die Reichweite stark erhöht werden. 



   Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass die Empfangseinheit eine Untereinheit zur Transformation der Empfangssignale mittels schneller Fouriertransforma-   tion beinhaltet, welche   Untereinheit vorzugsweise in das DSP-Modul integriert ist. 



   Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung können Zusatzgeräte, wie vorzugsweise Höhenmesser, Thermometer oder Kompass, integriert sein, die dem Suchenden Zusatzinformationen im Zuge der Rettungsaktion geben können. 



   Die zweite gestellte Aufgabe wird   erfindungsgemäss   dadurch gelöst, dass über einen vorbestimmten Zeitraum alle empfangenen Empfangssignale und zumindest eine unterscheidungskräftige Charakteristik dieser Empfangssignale registriert werden und die Empfangseinheit dann mithilfe dieser Charakteristik auf eines dieser Empfangssignale eingestellt wird. Durch diese Merkmale wird eine sichere und rasche Suche auch für den Fall von mehreren Verschütteten, die sich innerhalb des Empfangsbereiches befinden, ermöglicht, ohne dass der Suchende durch die Vielzahl der empfangenen Signale irregeleitet werden kann.

   Die Erkennung von mehreren Sendern und die Bestimmung von deren Anzahl ist aufgrund der normierten Sig- 

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 naicharakteristik der Lawinenverschüttetensuchgeräte möglich, deren Sender typi- scherweise   100ms   mit konstanter Sendefrequenz sendet und dann mindestens
400ms Pause macht. Wenn innerhalb der definierten Pause ein Sendesignal kommt, oder der empfangene Impuls zeitlich eine bestimmte Breite überschreitet oder die
Impulse eine stark unterschiedliche Amplitude aufweisen, sind dies Anzeichen für das Vorhandensein von mehr als einem Sender im Empfangsbereich des Gerätes des Suchenden.

   Aufgrund der vorgegebenen Toleranzen der Sender kommt es für unterschiedliche Sendegeräte zu geringfügig unterschiedlichen Signalcharakteristika und anhand dieser Unterschiede erkennt der Empfänger, welche Signalimpulse von ein und demselben Sender kommen. Charakteristika zur Senderzuordnung können die gesamte Periodendauer, die Sendezeit, Pausendauer, Amplitude oder die Sen- defrequenz sein. Der Empfänger   wählt   nun automatisch oder auf Bestätigung durch den Benutzer des Gerätes einen Sender aus,   d. h.   er führt eine Synchronisation auf diesen einen Sender aus. Weiters kann vorgesehen sein, dass er die Anzahl der wei- teren, vorhandenen Sender (Verschütteten) anzeigt. 



   Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass als unterscheidungskräftige Cha- rakteristik die   Signaistärke   bzw. Amplitude des Empfangssignals herangezogen wird.
Diese Grösse ist sehr einfach zu bestimmen und gestattet die rasche Einstellung des
Gerätes auf ein bestimmtes empfangenes Signal. 



   Nachdem trotz generelle Festlegung über die Signaicharakteristik aufgrund von Toleranzen und anderer Einflüsse auf die Sender immer Unterschiede zwischen einzelnen Sender und damit auch Sendesignalen bestehen, kann gemäss einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Verfahrens auch als unterscheidungskräftige Charakteristik die Impulsdauer bzw. Sendezeit des Empfangssignals herangezogen werden. 



   Gleiches gilt auch für die Frequenz der Signale, welche normgemäss auf 457 kHz festgesetzt ist, von welchem Wert aber ebenfalls geringe Abweichungen auftretend, so dass als unterscheidungskraftige Charakteristik auch die Frequenz des Empfangssignals herangezogen werden kann. 



   Wenn gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Eingang eines Steuersignals in der Empfangseinheit die bislang überwachten Empfangssignale ausgefiltert werden, kann nach erfolgreicher Lokalisierung des Senders des überwachten Empfangssignals die sichere Suche nach einem der weiteren vorhandenen Sender eingeleitet werden. Durch den Suchenden kann das Gerät derart umgeschal- 

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 tet werden, dass das Signal mit der bisher synchronisierten Charakteristik ausgefiltert wird, sodass die Synchronisation auf einen anderen Sender und damit die Suche nach dem nächsten Verschütteten möglich wird. 



   Vorteilhafterweise wird auch dabei die Empfangseinheit dann mithilfe der un- terscheidungskräftigen Charakteristik auf eines der verbleibenden Empfangssignale eingestellt. 



   Vorzugsweise und mit dem Vorteil der optimalen Signalerkennung und auch
Signalunterscheidung bei mehreren vorhandenen Sendern,   d. h.   bei der Mehrfach- verschüttetensuche, ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Charakteristik der Signale mittels schneller Fouriertransformation bestimmt wird
In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert werden, wobei die Fig. 1 eine schematische Vorderan- sicht eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemässe Gerät zeigt, die Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das Gerät der Fig. 1 ist, Fig 3 ein vereinfachtes
Blockschaltbild des erfindungsgemässen Gerätes ist, und Fig. 4 den Feldlinienverlauf bei horizontal liegender Sendeantenne darstellt. 



   Im Gehäuse 1 des   erfindungsgemässen   Suchgerätes befinden sich drei Ferrit-
Antennen 2,3 und 4. Diese sind vorzugsweise orthogonal zueinander und auch vor- zugsweise, um die kompakte und von der Form her übliche Dimensionierung des
Gehäuses 1 zu ermöglichen, unterschiedlich lang. Während die beiden längeren Antennen 2,3 Längen von ca. 8 cm bzw. 6 cm aufweisen, ist die kürzeste Antenne 4 maximal halb so lang ist wie die längste Antenne 2 des Suchgerätes. Vorzugsweise ist die Länge der Antenne 4 etwa ein Viertel der Länge der längsten Antenne 2, in absoluten Zahlen sind das ca. 2 cm. 



   Wie in Fig 2 zu erkennen ist, liegen die beiden längeren Antennen 2,3 Im wesentlichen parallel zur   Längs- bzw.   Breitseite einer Leiterplatte 5, welche die Empfangs-und auch Sendeelektronik beinhaltet und auf welcher Leiterplatte 5 auch die optische Anzeigeeinheit 6 angebracht ist. Auf diese Anzeigeeinheit 6 sind ansteuerbare Symbole für beispielsweise die Richtung und Entfernung des empfangenen Senders, allenfalls noch   zusätzliche Informationen   wie die Anwesenheit weiterer Sender, über Temperatur, Höhe, Himmelsrichtung, Batteriezustand, usw. vorgesehen.

   Die Anwesenheit weiterer Sender kann wie weiter unten beschrieben festgestellt werden, während andere Angaben über im Gerät zusätzlich vorhandene, vorzugs- 

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 weise elektronische Einheiten wie Thermometer, Höhenmesser oder Kompass bei- gesteuert werden. 



   Die dritte, kürzeste Antenne 4 ist vorzugsweise durch eine Bohrung in der Lei- terplatte 5 hindurchgeführt. 



   Die grundlegende elektronische Schaltung ist anhand des Blockschaltbildes der Fig 3 zu ersehen, in welchem nicht die Erfindung betreffende, jedem Fachmann geläufige Baugruppen der Klarheit halber nicht dargestellt wurden. So ist beispiels- weise klar, dass die Symbole für die Antennen 2,3, 4 natürlich auch die zugehörigen
Schwingkreise und ähnliche Baugruppen beinhalten. Die Antennen 2,3, 4 sind ein-   zeln   mit einem Antennen-Umschalter 7 verbunden, welcher bei Empfangsbetrieb des
Gerätes abwechselnd zwischen den Antennen 2,3, 4 umschaltet und das Signal Je-   weils   einer der Antennen weiterleitet. Hinter dem Antennen-Umschalter 7 ist ein erster Verstärker 8 vorgesehen, von dem das Signal weiter über einen Mischer 9 in ei- nen zweiten Verstärker 10 gelangt. 



   Ein Ausgang des Mischers 9 als auch der Ausgang des Verstärkers 10 sind mit dem digitalen Signalprozessor-Modul 11 verbunden. Direkt an dieses DSP-Modul 11, das aus dem eigentlichen digitalen Signalprozessor selbst und dessen Peripherie besteht, und der vorzugsweise zur Signalverarbeitung mittels schneller FourierTransformation (FFT) ausgelegt ist, kann eine Audiosignal-Ausgabeeinheit 12 angeschlossen sein. 



   In jedem Fall ist aber eine-bereits in Fig. 2 dargestellte-optische Anzeigeeinheit 6 vorhanden, die von einem Mikrocontroller 13 angesteuert wird, welcher mit dem DSP-Modul 11 gekoppelt ist. Der Mikrocontroller 13 steuert aber auch einen Schalter an, der einen vorzugsweise vorhandenen Sende-Oszillator 14 mit vorzugsweise der längsten Antenne 2 verbindet, wenn das Gerät im Sende-Modus betrieben werden soll. 



   Das Suchgerät wird üblicherweise parallel zur Schneeoberfläche 0 gehalten und bei Annäherung an den Sender steigt die über hauptsächlich die längeren Antennen 2,3 aufgenommene Feldstärke immer mehr an. Für den   unglücklichen Fall,   dass die Sendeantenne S waagrecht im Schnee liegt (siehe Fig. 4), steigt die Feldstärke bei Annäherung ebenfalls immer mehr an, die Richtung der Feldlinien dreht sich jedoch immer mehr von waagrecht auf senkrecht und anschliessend (unmittelbar über der Sendeantenne) wieder auf waagrecht. 

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   Für einen unerfahrenen Sucher, der sein Empfangsgerät   üblicherweise   in waagrechten Lage hält, wo also die beiden längeren Antennen 2 und 3 ebenfalls ho- rizontal bezüglich der Schneeoberfläche 0 orientiert sind, sieht das so aus : - Feldstärke steigt bei Annäherung an (=Entfernungsangabe am Display 6 wird geringer) - irgendwann wird dann aufgrund der Drehung der Feldlinien die horizontale
Komponente des Feldes geringer und die Entfernungsanzeige steigt wieder an. 



   Ein unerfahrener Sucher glaubt daher, dass sich der Verschüttete unter diesem Feldstärkemaximum (Distanzanzeigenminimum) befindet, während ein geübter
Benutzer sicherheitshalber ein paar Meter in der gleichen Richtung weitergeht, um festzustellen, ob sich nach dem Abfall der Feldstärke ein noch grösseres Maximum befindet. Wenn ja, dann wird dort mit der Lawinensonde manuell gesucht und gegraben. 



   Mit der kleinen dritten Antenne 4 kann im Nahbereich der Sendeantenne S, in welchem allein das Problem mit dem falschen Maximum (Minimum) durch die senkrechten Feldlinien besteht, das Feld dreidimensional gemessen werden, weil im Nahbereich des Senders die Senderfeldstärke so gross ist, dass die kurze dritte Antenne 4 eine ausreichende Signalkomponente zur dreidimensionalen Darstellung beisteuern kann. Daher führt das   erfindungsgemässe   Gerät auch einen ungeübten Benutzer sicher und bedienungsfehlerunanfällig eindeutig und direkt zu jener Stelle, wo sich der Sender und damit der Verschüttete befindet   (Feldstarkemaximum - ge-   ringste Distanzanzeige).

Claims (14)

1. Ansprüche : 1 Such gerat, insbesonders zur Ortung verschütteter Personen in Lawinen, unter Geröll oder eingestürzten Gebäuden, mit einer Empfangseinheit für die Signa- le von Sendeeinheiten, vorzugsweise auch einer Sendeeinheit, welche Emp- fangseinheit mit drei vorzugsweise orthogonal angeordneten Stabantennen verbunden ist, sowie optischen und/oder akustischen Anzeigeeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass alle Antennen (2,3, 4) zusammen mit der Emp- fangseinheit (6-13), vorzugsweise auch der Sendeeinheit (13,14), in einem kompakten Gehäuse (1) untergebracht sind, wobei eine Antenne (4) eine we- sentlich geringere Länge aufweist als die beiden anderen Antennen (2,3).
2. 2. Suchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeste An- tenne (4) maximal halb so lang ist wie die längste Antenne (2) des Suchgerä- tes, vorzugsweise etwa ein Viertel der Länge der längsten Antenne (2) auf- weist.
3. 3. Suchgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Emp- fangseinheit ein DSP-Modul (11) für die Empfangssignale der Antennen (2,3, 4) aufweist.
4. 4. Suchgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsein- heit eine Untereinheit zur Transformation der Empfangssignale mittels schnel- ler Fouriertransformation beinhaltet, welche Untereinheit vorzugsweise in das DSP-Modul (11) integriert ist.
5. 5. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzgeräte, wie vorzugsweise Höhenmesser, Thermometer oder Kompass, integriert sind
6. 6. Verfahren zum Betreiben eines Suchgerätes, insbesonders zur Ortung ver- schütteter Personen in Lawinen, unter Geröll oder eingestürzten Gebäuden, bei dem von einer Empfangseinheit eingehende Signale eines oder mehrerer Sendeeinheiten überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, dass über einen <Desc/Clms Page number 8> vorbestimmten Zeitraum alle empfangenen Empfangssignale und zumindest eine unterscheidungskräftige Charakteristik dieser Empfangssignale registriert werden und die Empfangseinheit dann mithilfe dieser Charakteristik auf eines dieser Empfangssignale eingestellt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als unterschei- dungskräftige Charakteristik die Periodendauer des Empfangssignals heran- gezogen wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als unter- scheidungskräftige Charakteristik die Impulsdauer bzw. Sendezeit des Emp- fangssignals herangezogen wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als unterscheidungskräftige Charakteristik die Pausendauer des Empfangs- signals herangezogen wird.
10. 10 Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als unterscheidungskräftige Charakteristik die Signalstärke bzw. Amplitude des Empfangssignals herangezogen wird.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als unterscheidungskräftige Charakteristik die Frequenz des Empfangssignals herangezogen wird.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach Eingang eines Steuersignals in der Empfangseinheit die bislang über- wachten Empfangssignale ausgefiltert werden.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsein- heit dann mithilfe der unterscheidungskräftigen Charakteristik auf eines der verbleibenden Empfangssignale eingestellt wird. <Desc/Clms Page number 9>
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristik der Signale mittels schneller Fouriertransformation bestimmt wird.