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Die Erfindung betrifft eine See-Notfall-Sendeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der Berufs- und Sportschifffahrt ist es im Notfall wünschenswert, wenn nicht gar notwendig, die Position einer über Bord gegangenen Person oder auch eines Rettungsmittels wie einer Rettungsinsel oder eines Rettungsbootes schnell zu erfassen. Das bietet den deutlichen Vorteil, die daraufhin folgende Rettungsaktion schnell durchführen zu können.
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Nach heutigem Stand der Technik stehen hierfür verschiedene Systeme bzw. Verfahren zur Verfügung. Die wohl bekannteste, aber auch einfachste Art ist das Ausguck-Gehen und visuelle Erfassen des Verunglückten bzw. des Rettungsmittels. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass ein Ausguck-Gehen nicht immer möglich ist und oft das Überbordgehen gar nicht bemerkt wird. Zudem ist es bei widrigen Wetterbedingungen schwierig, den Verunglückten bzw. das Rettungsmittel im Auge zu behalten. Dritte können sich an einer so eingeleiteten Rettung außerdem nur schwerlich beteiligen.
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Als weitere Verfahren sind mechanische Verbindungssysteme zwischen dem Rettungsmittel und dem Schiff bekannt. Hier wird dem Verunglückten ein Rettungsring nachgeworfen, der eine mechanische Verbindung zwischen dem Boot und dem Verunglückten aufbaut und damit die Rettung ermöglicht. Auch hier ist es von Nachteil, dass das Überbordgehen bemerkt werden muss, um eine erfolgreiche Rettung einzuleiten. Und es können sich Dritte an einer so eingeleiteten Rettung wieder nur schwerlich beteiligen.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren ist es, an der Position des Unfalls eine Boje ins Wasser zu werfen, die weithin sichtbar und so über eine längere Distanz und Zeit im Auge zu behalten ist. Auch an diesem Verfahren ist es wieder nachteilig, dass das Überbordgehen bemerkt werden muss, um eine erfolgreiche Rettung einzuleiten.
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Bojen gibt es auch in elektronischer Form. Bei den sogenannten Funkbojen (EPIRB, Emergency Position Indicating Radio Beacon) werden über geostationäre Satelliten Positionsdaten gesendet, mit denen Küstenfunkstellen die Rettung einleiten können. Ein Nachteil hierbei ist, dass der Unfall auch in diesem Fall beobachtet werden muss, um die Stelle per Funkboje zu kennzeichnen. Deshalb haben manche Rettungsmittel solch eine Funkboje integriert.
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Dennoch ist eine sichere Rettung nicht gewährleistet, weil die gesendeten Signale nur über spezielle Satelliten empfangen werden können und eine groß angelegte Rettungsaktion über die Einbindung von Küstenfunkstellen und Rettungsorganisationen eingeleitet werden muss.
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Es gibt im maritimen Bereich ein weiteres Notrufsystem, das DSC (Digital Selective Calling) genannt wird und sehr weit verbreitet ist. Hier werden Notrufmeldungen über die UKW-Frequenz 156,525 MHz gesendet. Dieses System bietet den Vorteil, dass abgesetzte Notruf-Telegramme von anderen Schiffen in der Reichweite des UKW-Senders empfangen und automatisch an andere Schiffe oder Küstenfunkstellen in wiederum deren Reichweite weitergeleitet werden können.
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Ein vor allem in der Berufsschifffahrt verwendetes Funksystem ist das AIS (Automatic Identification System), mittels dem sich Schiffe identifizieren, indem sie Navigations- und andere Schiffsdaten austauschen. Die verwendeten UKW-Frequenzen liegen bei 161,975 MHz und 162,025 MHz.
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Es ist nun bekannt, die genannten Funkverfahren zu kombinieren. So ist aus der
DE 20 2009 009 227 U1 eine Sendeeinrichtung für Rettungsmittel bekannt, mit welcher Funktelegramme sowohl des EPIRB- als auch des AIS-Standards ausgesendet werden können. Die in der
DE 20 2009 011 351 U1 beschriebene Sendeeinrichtung kann darüber hinaus auch noch DSC-Funktelegramme versenden. Und in der
DE 20 2011 002 633 U1 wird ein Seennotrettungssender beschrieben, der sowohl AIS als auch DSC über eine Modulationseinrichtung realisiert.
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Der Betrieb solcher Seenotrettungssender alleine ist kein Problem. Der Zugriff auf den DSC-Funkkanal erfolgt nur im Notfall und belegt diesen dann für eine Zeitperiode von etwa 300 bis 500 ms.
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Der Standard ITU-R M.493-11 (1974–2011) beschreibt im Detail den Zugriff auf den Funkkanal und insbesondere die verschiedenen Funktelegramminhalte (wie MAYDAY, URGENCY oder SECURITY). Ein weiterer Standard RTCM 11901.1 (04.06.2012) beschreibt Seenotrettungssender, die sowohl AIS- als auch DSC-Funktelegramme nutzen, um eine Alarmierung mit Position des Überbordgegangenen auszusenden.
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Nun gibt es aber ein Problem, wenn eine Vielzahl der oben beschriebenen Seenotrettungssender aktiviert werden. So etwas ist denkbar, wenn ein größeres Personenschiff (Kreuzer, Fähre) sinkt und dann viele Passagiere mit entsprechend aktivierten Seenotrettungssendern im Wasser treiben. Da jeder der DSC-Sender zufällig auf den DSC-Kanal zugreift und die DSC-Funktelegramme relativ lang sind, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass ein oder mehrere Telegramme zeitlich kollidieren und damit die Informationen nicht mehr vollständig von einer Empfangsstation empfangen werden können. Zudem ist der übrige Funkverkehr zwischen anderen Teilnehmern (wie Seenotrettungskreuzer, Küstenfunkstelle) über den DSC-Kanal auch nicht mehr oder nur sehr eingeschränkt möglich. Gerade dieser Funkverkehr ist aber ein wesentlicher Bestandteil des Rettungssystems auf See (GMDSS, Global Maritime Distress and Safety System) und darf deshalb nicht für längere Zeit komplett ausfallen.
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Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine See-Notfall-Sendeeinrichtung vorzuschlagen, bei welcher eine Überlastung des DSC-Funkkanals verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine See-Notfall-Sendeeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Durch das Vorsehen eines Signaldetektionsmoduls, welches den DSC-Kanal überwacht und bei Empfang eines DSC-Signals, d. h. eines Funksignals auf der DSC-Trägerfrequenz, die Aussendung eines eigenen DSC-Funktelegramms blockiert, können bei einer gattungsgemäßen See-Notfall-Sendeeinrichtung mit Steuereinheit, Funksendebaustein, Antenne und Batterie Kollisionen von Funktelegrammen auf dem DSC-Kanal wirkungsvoll vermieden werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, neben dem DSC-Datensignal auch ein AIS-Datensignal zu erzeugen, dass der Funksendebaustein dazu eingerichtet ist, neben dem DSC-Hochfrequenzsignal auch ein AIS-Hochfrequenzsignal zu erzeugen und das AIS-Datensignal auf das AIS-Hochfrequenzsignal aufzumodulieren, und dass die Antenne dazu eingerichtet ist, neben dem modulierten DSC-Hochfrequenzsignal auch das modulierte AIS-Hochfrequenzsignal auszusenden. Damit ist es möglich, dass außer dem Notruf-Signal auch Informationen über das in Seenot geratene Schiff und die genaue GPS-Position der in Seenot geratenen Person ausgesendet werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Funksendebaustein und das Signaldetektionsmodul über einen Antennenschalter mit derselben Antenne verbunden bzw. verbindbar sind. Wenn das Signaldetektionsmodul den DSC-Funkkanal überwachen soll, schaltet der Antennenschalter die Antenne zum Signaldetektionsmodul (für die entsprechenden Funkfrequenzen) leitend; und wenn der Funksendebaustein Funktelegramme (DSC oder AIS) aussenden soll, schaltet der Antennenschalter die Antenne auf den Funksendebaustein um. Welcher Funkpfad Vorrang haben soll, wird in der Steuereinheit gespeichert. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das Funkmodul nur dann mit der Antenne verbunden ist, wenn die Aussendung eines Funktelegramms ansteht, ansonsten aber das Signaldetektionsmodul mit der Antenne verbunden ist, um den DSC-Funkkanal überwachen zu können.
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Der Antennenschalter ist vorzugsweise als Hochfrequenzschalter ausgeführt und weist insbesondere eine oder mehrere PIN-Dioden auf.
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Das Signaldetektionsmodul kann einen bandbegrenzten Hochfrequenzverstärker und mindestens eine Detektor-Diode aufweisen und dazu eingerichtet sein, das empfangene DSC-Trägerfrequenzsignal durch den bandbegrenzten Hochfrequenzverstärker zu verstärken und durch die Detektor-Diode gleichzurichten. Die an der Detektor-Diode abfallende Spannung kann ein Ausgangssignal des Signaldetektionsmoduls bilden oder erzeugen, und dieses Ausgangssignal kann der Steuereinheit, dem Funksendebaustein und/oder dem Antennenschalter zugeführt werden. Liegt die an der Detektor-Diode abfallende Spannung über einem Schwellenwert, ist dies ein Anzeichen eines Empfangs eines DSC-Trägerfrequenzsignais, und die Steuereinheit, der Funksendebaustein und/oder der Antennenschalter leiten kein DSC-Daten- und/oder -Hochfrequenzsignal an die Antenne zur Aussendung.
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In Weiterbildung der Erfindung weist das Signaldetektionsmodul eine Mischer-Stufe auf, die dazu ausgebildet ist, das empfangene bzw. das durch den bandbegrenzten Hochfrequenzverstärker verstärkte DSC-Trägerfrequenzsignal auf eine niedrigere Zwischenfrequenz umzusetzen. Somit können auch technisch einfachere Detektor-Dioden im Signaldetektionsmodul verwendet werden.
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Im Signaldetektionsmodul können zur Signalverarbeitung auch ein Analog-Digital-Umsetzer (A/D-Wandler) und ein diesem nachgeschalteter digitaler Signalprozessor (DSP) verwendet werden.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Signaldetektionsmodul mit der Steuereinheit derart wirkverbunden ist, dass bei Empfang eines DSC-Trägerfrequenzsignals im Signaldetektionsmodul die Erzeugung und/oder Übermittlung des DSC-Datensignals durch die Steuereinheit unterbleibt. Durch das ausbleibende DSC-Datensignal wird im Funksendebaustein damit auch die Übermittlung des DSC-Hochfrequenzsignals an die Antenne bzw. den Antennenschalter verhindert.
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Alternativ oder auch zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Signaldetektionsmodul mit dem Funksendebaustein derart wirkverbunden ist, dass bei Empfang eines DSC-Trägerfrequenzsignals im Signaldetektionsmodul die Erzeugung oder Übermittlung des DSC-Hochfrequenzsignals durch den Funksendebaustein an die Antenne bzw. den Antennenschalter unterbleibt Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind das Signaldetektionsmodul, die Steuereinheit oder der Funksendebaustein mit dem Antennenschalter derart wirkverbunden, dass bei Empfang eines DSC-Trägerfrequenzsignals im Signaldetektionsmodul die Verbindung des Funksendebausteins mit der Antenne unterbrochen wird oder ist oder dass nur bei Ausbleiben des Empfangs eines DSC-Trägerfrequenzsignals im Signaldetektionsmodul der Funksendebaustein mit der Antenne verbunden wird oder ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Aussendung eines DSC-Funktelegramms nur dann möglich ist, wenn der DSC-Funkkanal frei ist.
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Die Überprüfung des DSC-Funkkanals sollte dabei möglichst kurz vor einer geplanten Aussendung eines DSC-Funktelegramms erfolgen. Deshalb sind die Steuereinheit oder der Funksendebaustein derart ausgeführt, dass vor Aussendung des modulierten DSC-Hochfrequenzsignals durch den Funksendebaustein das Ausleiben des Empfangs eines DSC-Trägerfrequenzsignals durch das Signaldetektionsmoduls innerhalb einer Zeitspanne geprüft wird, die höchstens 10%, bevorzugt höchstens 5%, insbesondere zwischen 1% und 2% der Länge eines DSC-Telegramms beträgt.
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Die erfindungsgemäße See-Notfall-Sendeeinrichtung ist zur Aussendung eines See-Notrufs derart ausgebildet, dass über eine Antenne ein DSC-Trägerfrequenzsignal empfangen werden kann und bei Empfang eines DSC-Trägerfrequenzsignals die Aussendung eines modulierten DSC-Hochfrequenzsignals über die Antenne gesperrt wird.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das empfangene DSC-Trägerfrequenzsignal verstärkt, gleichgerichtet und geglättet wird und anschließend einem A/D-Wandler-Eingang einer Steuereinheit zugeführt wird und dass in dem Fall, dass die Stärke des der Steuereinheit zugeführten Signals einen insbesondere 10 dB über dem Signalrauschen liegenden Schwellenwert übersteigt, die Erzeugung des DSC-Hochfrequenzsignals unterbunden oder die Weiterleitung des DSC-Hochfrequenzsignals an die Antenne, bevorzugt durch Abschalten der Verbindung zur Antenne, verhindert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt ein stark vereinfachtes und auf das Wesentlichste beschränktes Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen See-Notfall-Sendeeinrichtung.
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Eine tragbare oder auch in einem Rettungsmittel wie Rettungsweste, Rettungsinsel oder Rettungsboot fest oder lösbar befestigte See-Notfall-Sendeeinrichtung weist einen Mikroprozessor als Steuermodul 9, einen Funksendebaustein 7, ein Signaldetektionsmodul 4, einen Hochfrequenzschalter mit PIN-Dioden als Antennenschalter 2, eine Antenne 1 und eine – nicht gezeigte – Batterie auf. Das Steuermodul 9 ist mit dem Funksendebaustein 7 und dieser mit dem Antennenschalter 2 verbunden, mit welchem auch das Signaldetektionsmodul 4 und die Antenne 1 verbunden sind. Im Steuermodul 9 werden AIS- und DSC-Datensignale 8, d. h. Datentelegramme nach der AIS- und der DSC-Norm, erzeugt und an den Funksendebaustein 7 übergeben. Dort werden AIS- und DSC-Hochfrequenzsignale, d. h. UKW-Hochfrequenzsignale im AIS- und im DSC-Frequenzbereich (161,975 MHz bzw. 162,025 MHz sowie 156,525 MHz) erzeugt. Auf diese Hochfrequenzsignale werden im Funksendebaustein 7 die entsprechenden Datensignale aufmoduliert. Die modulierten AIS- und DSC-Hochfrequenzsignale 6 werden an den Antennenschalter 2 geleitet. Ist der Antennenschalter 2 auf den Signalpfad des Funksendebausteins 7 durchgängig geschaltet, werden über die Antenne 1 AIS- und DSC-Funksignale abgestrahlt.
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Es versteht sich von selber, dass AIS- und DSC-Funksignale nicht gleichzeitig, sondern nur nacheinander abgestrahlt werden können. Die zeitliche Steuerung erfolgt durch die Steuereinheit 9.
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Vor Aussendung eines DSC-Funksignals schaltet die Steuereinheit 7 mittels eines Steuersignals 3 den Antennenschalter 2 auf die Verbindung zum Signaldetektionsmodul 4. Dieses empfängt über die Antenne 1 ein DSC-Trägerfrequenzsignal 10, d. h. ein UKW-Trägerfrequenzsignal im DSC-Frequenzbereich, wenn auf dem DSC-Kanal gerade Funkverkehr herrscht. Ein bandbegrenzter Hochfrequenzverstärker im Signaldetektionsmodul 4 verstärkt das empfangene DSC-Trägerfrequenzsignal 10. Eine Mischer-Stufe im Signaldetektionsmodul 4 setzt das verstärkte DSC-Trägerfrequenzsignal 10 auf eine niedrigere Frequenz zur vereinfachten Weiterverarbeitung um. An einer Detektor-Diode im Signaldetektionsmodul 4 wird das Signal gleichgerichtet.
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Die an der Detektor-Diode abfallende Spannung ist zur Feldstärke des an der Antenne 1 empfangenen DSC-Trägerfrequenzsignals 10 proportional und wird als Ausgangssignal 5 des Signaldetektionsmoduls 4 an einen A/D-Wandler-Eingang der als Mikroprozessor ausgeführten Steuereinheit 9 geleitet bzw. angelegt. Wenn das Ausgangssignal 5 des Signaldetektionsmoduls 4 über einem Schwellenwert liegt, der 10 dB über dem durch Kanalrauschen erzeugten Wert (entsprechend der Rauschsignalfeldstärke an der Antenne 1) liegt, verhindert die Steuereinheit 9 die Aussendung eines DSC-Funktelegramms. Dies kann dadurch geschehen, dass kein DSC-Datensignal 8 erzeugt oder übermittelt wird, oder dadurch, dass kein DSC-Hochfrequenzsignal erzeugt oder übermittelt wird, oder aber auch dadurch, dass der Antennenschalter 2 die Antenne 1 nicht auf den Funksendebaustein 7 leitend schaltet. So wird eine Signalkollision auf dem DSC-Kanal vermieden.
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Erst wenn das Ausgangssignal 5 des Signaldetektionsmoduls 4 unter dem Schwellenwert liegt, schaltet die Steuereinheit 9 den Antennenschalter 2 um, so dass der Signalpfad Funksendebaustein 7 zur Antenne 1 leitend wird, und bewirkt die Erzeugung und Aussendung eines DSC-Funksignals.
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Die Umschaltung des Antennenschalters 2 kann natürlich auch durch den Funksendebaustein 7 – nach Aktivierung desselben durch die Steuereinheit 9 – über ein Steuersignal 3a erfolgen.
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Die Zeitspanne zwischen der Auswertung des Ausgangssignals 5 des Signaldetektionsmoduls 4 und der Aussendung des DSC-Funksignals sollte nicht mehr als 10%, möglichst nur zwischen 1% und 2% der Länge eines DSC-Funktelegramms betragen, damit eine Kollision von DSC-Funksignalen auf dem DSC-Kanal effektiv vermieden werden kann.
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In gleicher Weise wie oben beschrieben kann auch vor Aussenden eines AIS-Funksignals der AIS-Funkkanal auf möglicherweise kollidierende Funktelegramme überprüft werden und das das AIS-Funksignal nur dann ausgesandt werden, wenn der AIS-Funkkanal frei ist.
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Allerdings sollte die Aussendung eines AIS-Funksignals nicht von der Belegung des DSC-Funkkanals abhängen. Deshalb kann der Funksendebaustein 7 mittels Steuersignal 3a (oder die Steuereinheit 9 mittels Steuersignal 3) den Antennenschalter 2 umschalten, um ein AIS-Funksignal über die Antenne 1 abzusetzen, auch wenn das Signaldetektionsmodul 4 vorher DSC-Trägerfrequenzsignale 10 oberhalb der Rauschsignalfeldstärke empfangen hat.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antenne
- 2
- Antennenschalter
- 3
- Steuersignal von 9
- 3a
- Steuersignal von 7
- 4
- Signaldetektionsmodul
- 5
- Ausgangssignal von 4
- 6
- mit 8 moduliertes DSC-Hochfrequenzsignal
- 7
- Funksendebaustein
- 8
- DSC-Datensignal
- 9
- Steuereinheit
- 10
- DSC-Trägerfrequenzsignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009009227 U1 [0010]
- DE 202009011351 U1 [0010]
- DE 202011002633 U1 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Standard ITU-R M.493-11 (1974–2011) [0012]
- Standard RTCM 11901.1 (04.06.2012) [0012]
