[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein tragbares Suchgerät zur Ortung von in Lawinen verschütteten Personen, welches mit mehreren Antennensystemen zur Anpassung an unterschiedliche distanzabhängige Anforderungen versehen ist.
[0002] Tragbare Suchgeräte zur Ortung von in Lawinen verschütteten Personen, im folgenden Lawinenverschütteten-Suchgeräte oder kurz LVS genannt, gehören heute zur Grundausrüstung der Bergsteiger, Snowboarder und Skifahrer, welche sich abseits gesicherter Pisten bewegen. Derartige Geräte sind beispielsweise in den Patentschriften US 2 005/0 151 662 A1 und EP 1 439 400 A2 beschrieben. Ein LVS befindet sich normalerweise im Sendemodus, es wird in periodischen Abständen ein kurzes Signal ausgesendet. Im Falle eines Lawinenniederganges können die nicht verschütteten Personen ihr LVS in einen Empfangsmodus umschalten. In dieser Betriebsart können die verschütteten Sender, und damit die Personen, mittels Peilverfahren geortet werden.
[0003] Für LVS ist international die Sendefrequenz von 457.000 kHz normiert. Für Signale in diesem Frequenzbereich verwendet man vorzugsweise Ferritantennen, bestehend aus einem Kern aus Ferrit und einer den Kern umfassenden spulenförmigen Wicklung. Derartige Antennen haben die Eigenschaft, dass die Stärke des an den Enden der Wicklung verfügbaren Signales abhängig ist vom Winkel zwischen den einfallenden Feldlinien und der Normalen zur Ebene der Windungen. Wird eine derartige Antenne verwendet, um ein Signal abzustrahlen, so entspricht der Verlauf der Feldlinien einem Toroid mit nierenförmigem Querschnitt, dessen Hauptachse mit der Achse des Ferritstabes zusammenfällt. Im Weiteren werden derartige Antennen mittels eines Kondensators zu einem Schwingkreis erweitert.
In der Umgebung der Resonanzfrequenz dieses Schwingkreises ergibt sich dann eine höhere Empfindlichkeit der Antenne, welche zu einer Verbesserung der Reichweite führt. Gleichzeitig kann diese Resonanz dazu ausgenützt werden, unerwünschte Signale mit benachbarten Frequenzen zu eliminieren.
[0004] Ist ein verschüttetes LVS derart ausgerichtet, dass die Achse der Sendeantenne parallel ist zur Erdoberfläche, und wird das suchende LVS durch den Benutzer so gehalten, dass die Achsen seiner Antennen ebenfalls parallel sind zur Erdoberfläche, so ergibt sich das Problem, dass beim Begehen eines Suchbereiches mehrere Maxima des empfangenen Signals auftreten, wie dies in der Fig. 1. gezeigt ist. Die von der sendenden Antenne 1 ausgehenden Feldlinien schneiden die Achse der empfangenden Antenne 2 in einem Winkel, welcher abhängig ist von der relativen Position der Antennen. Somit ist auch die Stärke des empfangenen Signales von dieser relativen Position abhängig. Im vorliegenden Fall erkennt die suchende Person zwei Nullstellen und drei Maxima. Dadurch wird eine einfache und genaue Peilung des verschütteten Senders aufgrund der Signalstärke erheblich erschwert.
Derartige Nullstellen und Maxima sind aufgrund der Form der Feldlinien in einem Bereich zu erwarten, der auf einen Kreis mit dem Radius von drei Mal die Verschüttungstiefe begrenzt ist. Ausserhalb dieses Kreises fällt die Stärke des empfangenen Signals monoton ab und kann deshalb problemlos zur Peilung verwendet werden. Aus Statistiken über Lawinenunfälle ist bekannt, dass die mittlere Verschüttungstiefe ca. 1.2 Meter beträgt. Man kann deshalb davon ausgehen, dass ausserhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von 10 oder mehr Metern keine derartigen Effekte mehr auftreten, welche die Peilung erschweren.
[0005] Allen Suchsystemen nach den benannten Beispielen ist gemeinsam, dass sie das Problem der möglichen Nullstellen und der mehrfachen Maxima mittels eines Systems von drei Antennen, welche zu einander orthogonal sind, lösen. Derartige Geräte sind in der Lage, die Stärke der Feldlinien in allen drei Achsen des Raumes auszumessen und die Messresultate vektoriell zu addieren, sodass positionsabhängige Minima eliminiert werden und ein einziges Maximum resultiert.
[0006] Da nun zur Erreichung einer grossen Empfindlichkeit die Antennen in Resonanz betrieben werden müssen, indem man zur induktiven Antenne einen passenden Kondensator in Serie oder parallel schaltet, ergibt sich die Schwierigkeit, dass benachbarte Antennen mit gleicher Resonanzfrequenz sich gegenseitig negativ beeinflussen. Die einfallende Strahlungsenergie wird auf mehrere Resonanzkreise verteilt. Dadurch wird die für eine einzelne Antenne verfügbare Energie reduziert und damit das Signal an den Enden der Wicklung abgeschwächt. Dieses Problem wird in den benannten Suchsystemen dadurch umgangen, dass die drei Antennen nicht gleichzeitig, sondern aufeinanderfolgend in Resonanz geschaltet werden, und dass die von den einzelnen Antennen gemessenen Signalstärken nachträglich vektoriell addiert werden.
[0007] Bei der für LVS genormten Sendefrequenz von 457.000 kHz liegt die Grenze des Nahfeldes bei etwa 105 Metern. Unterhalb dieser Distanz kann davon ausgegangen werden, dass die Stärke des empfangenen Signals umgekehrt proportional ist zur dritten Potenz der Distanz zwischen Sender und Empfänger. Daraus ist ersichtlich, dass im Bereich von Distanzen unter 10 Metern ein 1000 Mal stärkeres Signal empfangen wird als bei einer Distanz von 100 Metern. In dem Bereich, in weichem eine dreidimensionale Erfassung des Signales von Vorteil ist, kann deshalb mit wesentlich weniger empfindlichen Antennen und Empfängern gearbeitet werden als bei grösseren Distanzen.
[0008] Die Suchsysteme nach den benannten Beispielen gehören zur Kategorie der so genannten digitalen LVS-Geräte. Die Information über die Signale von den empfangenen Sendern wird dem Benutzer in Form einer Distanzangabe und einer Angabe der Richtung der einfallenden Feldlinien vermittelt. Zu diesem Zweck enthalten diese Suchsysteme eine Recheneinheit, welche die Steuerung des sequentiellen Ablaufs und die vektorielle Addition der Signale von den drei Antennen ausführt.
[0009] Neben den digitalen LVS sind auch so genannte analoge LVS in Gebrauch. Diese unterscheiden sich von den digitalen LVS dadurch, dass die Information über die Signale von den empfangenen Sendern dem Benutzer in analoger Form, vorzugsweise als hörbarer Ton, dessen Stärke von der Stärke der empfangenen Signale abhängig ist, vermittelt wird. Dieser Ton wird erzeugt, indem das empfangene Signal verstärkt und bezüglich der Frequenz in den hörbaren Bereich verschoben wird. Ein Verfahren zur sequentiellen Anschaltung von drei Antennen kann bei diesen Geräten nicht eingesetzt werden, da dies zu einer Zerhackung des hörbaren Tones führen würde, welche es dem Benutzer verunmöglicht, die hörbaren Signale einem oder mehreren verschütteten Sendern zuzuordnen.
Analoge Geräte verfügen in der Regel auch nicht über eine Recheneinheit, welche die sequentielle Steuerung und die vektorielle Addition der Signale übernehmen könnten. Auf dem Markt sind deshalb bis heute keine analogen Geräte bekannt, welche mit einem Antennensystem, welches aus mehr als einer Antenne besteht, versehen sind.
[0010] Gegenüber den digitalen LVS haben die analogen LVS den Vorteil, dass sie eine grössere Reichweite des Empfängers aufweisen, da das System nicht durch Störsignale, welche von einer Recheneinheit und einer Anzeigeeinheit für Distanz und Richtung ausgehen, beeinträchtigt ist.
[0011] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu beschreiben, welche es erlaubt, auch bei analogen LVS, welche nicht über eine Recheneinheit verfügen, die im Nahbereich auftretenden mehrfachen Maxima und lokalen Minima des dem Benutzer vermittelten Signales zu vermeiden, ohne dabei den Vorteil der grossen Reichweite zu verlieren.
[0012] Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem herkömmlichen analogen Lawinenverschütteten-Suchgerät, dadurch gelöst, dass nebst einer ersten Antenne, welche in Resonanz betrieben wird, um die Signale von weiter entfernten Sendern zu empfangen, ein zweites Antennensystem mit drei orthogonalen Antennen vorhanden ist, welches dazu verwendet wird, die Signale von Sendern im Nahbereich zu empfangen, und dass die Signale des zweiten Antennensystems mit drei orthogonalen Antennen beispielsweise mittels einer analogen Schaltung linear addiert werden, nachdem das Signal von der ersten Antenne des zweiten Systems um 0 Grad phasenverschoben wurde, und das Signal von der zweiten Antenne des zweiten Systems um 60 Grad phasenverschoben wurde, und das Signal von der dritten Antenne des zweiten Systems um 120 Grad phasenverschoben wurde,
und dass die drei Antennen des zweiten Systems nicht in Resonanz betrieben werden, und dass in Abhängigkeit von der durch den Benutzer gewählten Empfindlichkeit des Empfängers das Signal vom ersten Antennensystem oder das Signal vom zweiten Antennensystem dem Benutzer vermittelt wird.
[0013] Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die drei orthogonalen Signalkomponenten ohne den Einsatz einer Recheneinheit zu einem einzigen Signal kombiniert werden können. Damit wird der Empfänger nicht gestört durch Signale, welche durch die Recheneinheit lokal erzeugt werden. Sie hat aber den Nachteil, dass die derart ermittelte Summe nicht ganz unabhängig ist von der Ausrichtung der drei Antennen relativ zum Verlauf der Feldlinien, welche durch den verschütteten Sender erzeugt werden.
[0014] Alternativ zu einer linearen Addition der phasenverschobenen Signale kann eine Anordnung verwendet werden, in welcher die Signale von den drei Antennen des zweiten Systems ohne Phasenverschiebung vektoriell addiert werden, beispielsweise mittels einer Recheneinheit. Zu diesem Zwecke müssen die einzelnen Signale von den drei Antennen vorerst digitalisiert, dann vektoriell addiert und anschliessend wieder in ein analoges Signal umgewandelt werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das empfangene Signal völlig unabhängig wird von der Ausrichtung der drei Antennen relativ zum Verlauf der Feldlinien, welche durch den verschütteten Sender erzeugt werden. Sie hat aber den Nachteil, dass der Empfänger durch Signale, welche die Recheneinheit lokal erzeugt, gestört werden kann.
[0015] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[0016] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
<tb>Fig. 2:<sep>Ein Blockschaltbild eines LVS -Empfängers, welches mit einem ersten Antennensystem, bestehend aus einer Antenne, welche in Resonanz betrieben wird und einem zweiten Antennensystem, bestehend aus drei Antennen, welche nicht in Resonanz betrieben werden, ausgerüstet ist. Die Signale von den drei Antennen des zweiten Systems werden zu einem Signal kombiniert, indem sie nach Phasenverschiebung linear addiert werden.
[0017] Ist das Gerät im Empfangsmodus, so wird durch den Benutzer über ein Eingabemittel 11, beispielsweise einen Drehschalter, der Steuereinheit 10 eine bestimmte Empfindlichkeit des Empfängers vorgegeben. Aufgrund dieser Vorgabe wählt die Steuereinheit mittels des Umschalters 5 ein Antennensystem und konfiguriert den Verstärker 6 für eine vorbestimmte Verstärkung. Das Ausgangssignal des Verstärkers wird einer Schaltung 7 zur Verschiebung der Frequenz in den hörbaren Bereich zugeführt. Das Signal im hörbaren Frequenzbereich kann nochmals verstärkt werden und wird dann mittels des Wandlers 9, beispielsweise einem Lautsprecher oder Kopfhörer, in einen hörbaren Ton umgewandelt. Für die Peilung von weit entfernten Sendern wird über den Umschalter 5 das erste Antennensystem 1 angewählt, welches in Resonanz arbeitet.
Gleichzeitig wird am Verstärker 6 eine hohe Verstärkung eingestellt. Für die Peilung von nahen Sendern wird über den Umschalter 5 das zweite Antennensystem, bestehend aus drei orthogonalen Antennen 2 und Mitteln zur Schiebung der Signalphase 3 und einer Schaltung 4 zur linearen Addition der drei Signale angewählt. Gleichzeitig wird am Verstärker 6 eine niedrige Verstärkung eingestellt. Die Einstellung der Verstärkung des Verstärkers 6 erfolgt derart, dass beim Übergang vom ersten Antennensystem zum zweiten Antennensystem kein Sprung in der Stärke des vom Schallwandler 9 abgestrahlten Tones entsteht.