DE2938584A1

DE2938584A1 - Radio transmitter carried by person buried alive - operates on frequency in MHZ range at which body has half-wave resonance

Info

Publication number: DE2938584A1
Application number: DE19792938584
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Werner 6000 Frankfurt Paul
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1979-09-24
Filing date: 1979-09-24
Publication date: 1981-04-09

Abstract

A person in danger of being buried alive carries a small radio transmitter by which he can be located using a search receiver. The frequency is chosen, in the range 50 to 100 MHz, at which the human body exhibits a half-wave resonance, depending on the dielectric constant of the surrounding medium. The transmitter (S) is worn near the waist and connected to a centre-fed half-wave wire dipole. The dipole arms (s) are coiled up to reduce their physical length (1) without seriously changing electrical length, and arranged to be vertical when the body is upright. Since the body has a broad, damped resonance at the transmitter frequency and the dipole is closely coupled to it, radiation is largely independent of body position, even when lying on top of the dipole.

Description

Verfahren zur Auffindung von Verschütteten Procedure for locating buried subjects

I)ie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auffindung von Velschütteten, bei dem die abgestrahlte Frequenz eines Senrje", den der Verschüttete mit sich führt, von einem Suchmpfänger geortet wird.I) The invention relates to a method for locating people who have been buried, at which the emitted frequency of a Senrje "that the victim carries with him, is located by a searcher.

Zur Auffindung von Verschütteten sind eine Reihe von Methoden bekannt. Bisher wurden insbesondere hochfrequente Verfahren vorgeschlagen, bei denen der Verschüttete einen Antwortgeber t"i sich trägt, der gleichzeitig als Empfänger untl als Senden liegt. Bei einem Suchvorgang versorgt der Sender tles Suctlg(-rätes den Empfänger des Antwortgebers drahtlos mit jener Energie, die notwerldig ist, um den Sender des Antwortgebers iri Tätigkeit u setzen. Bei diesem Verfahren muß sowohl die Empfangsfrequenz des Antwortgebers auf die Sendefrequenz des u hgerätes als auch die Empfangsfrequenz des Suchgerätes auf die Sendefrequenz des Antwortgebers abgstimt sein. Ansonsten sind beide Frequezen unter Berücksichtigung der Umgehungsbedi ngungen weitgehend frei wählbar. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt im wesentlichen darin, daß der Verschütteie e keine oder bzw. nur passive elektrische Elemente mit sich führen muß utid eine Energieversorgung somit entbehrlich ist . Erschwerend kommt jedoch hinzu, daß dieses Verfahren einerseits mit zwei aufeinander abzustimmenden Frequenzen arweitet, andereseits der für den Energiebedarf des Antwortget)CI.j aufkommende Sender des Suchgerätes im Hinblick auf die Auffindwahrscheint ichkeit entsprechend leistungsstark sein muü. Selbst mit verhältnismäßig großem Aufwand auf der Seite des Suchgerätes wird dabei nur eine vergleichsweise geringe Lm!' Fangsreichweite erhalten. Damit ist die Suchgeschwindigkeit urid auch die Auffindwahrscheinlichkeit erheblich eingeengt.A number of methods are known for locating buried subjects. So far, in particular, high-frequency methods have been proposed in which the Buried a responder t "i carries, who at the same time as recipient untl than sending lies. During a search process, the transmitter supplies tles Suctlg (-ratses den Receiver of the responder wirelessly with that Energy that is necessary is to put the transmitter of the responder iri activity u. In this procedure both the reception frequency of the responder and the transmission frequency of the u hgerätes must as well as the reception frequency of the search device to the transmission frequency of the responder be coordinated. Otherwise, both frequencies are, taking into account the bypass conditions largely freely selectable. The advantage of this method is essentially in that the Verschüttie e no or only passive electrical elements with An energy supply is therefore unnecessary. Aggravating However, there is also the fact that this procedure on the one hand with two to be coordinated Frequencies ar expands, on the other hand that for the energy requirement of the response get) CI.j arising Sender of the search device with regard to the detection probability accordingly must be powerful. Even with a relatively large amount of effort on the side of the search device is only a comparatively low Lm! ' Catch range obtain. This means that the search speed is also the probability of being found considerably narrowed.

Diesen Nachteil kann man grundsätzlich mit einem Verfahren umgehen, bei dem der Verschüttete einen Sender bei sich trägt, der von einer mitgeführten elektrischen Energiequelle gespeist und mit dem auf diese Frequenz abgewtimmten Suchempfänder angepeilt wird. Das Suchgerät benötigt daher lediglich einen Empfänger, mit dem man mitunter einen Verschütteten rauch auffinden kann. Beiden Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, daß es notwendig ist, den am Körper des Menschen befin(1-lichen Empfänger und Sender bzw. den Sender allein mit eincr Antenne zu versehen, und zwar derart, daß der Verschüttete im Ernstfall diese nicht ganz oder teilweise mit seinem Körper abdeckt und damit abschirmt. In der Praxis ist es bi.sher nicht gelungen, Antennenanordnungen zu realisieren, die allen Anforderungen gerecht werden.In principle, this disadvantage can be avoided with a method in which the buried victim carries a transmitter with him, the one carried by one electrical energy source fed and tuned to this frequency Search receiver is targeted. The search device therefore only needs a receiver that can sometimes be used to locate a smoke victim. Both methods, however, have the disadvantage that they have to be applied to the body of the human being (single receiver and transmitter or the transmitter alone with one To provide antenna, in such a way that the buried subject in an emergency does not completely or partially covers with his body and thus shields. In practice has not succeeded in realizing antenna arrangements that meet all requirements satisfy.

Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Verschüttete unabhängig von seiner Körperlage rasch aufgefunden werden kann.The invention as characterized in claims 1-5 is, solves the task of creating a procedure with which the buried subject is independent can be found quickly from its body position.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den menschlichen Körper selbst durch einen vergleichsweise schwachen und im Bereich der Eigenresonanz dieses Körpers fest abgestimnten Körper anzuregen und ihn als Sendeantenne zu benutzen. Von Vorteil dabei ist, daß ein ausgestreckter und horizontal liegender menschlicher Körper ein Strahlungsfeld aufweist, das im idealen freien Raum ringförmig etwa um die Körpermitte verläuft, wobei die Achse des Ringes und die Längsachse des Körpers parallel zueinander verlaufen bzw. zusammenfallen.The invention is based on the idea of the human body even by a comparatively weak and in the range of natural resonance this Body to stimulate a well-tuned body and to use it as a transmitting antenna. The advantage here is that an outstretched and horizontally lying human Body has a radiation field that is ring-shaped in the ideal free space around the center of the body runs, with the axis of the ring and the longitudinal axis of the body run parallel to each other or coincide.

Liegt im praktischen Fall der Körper des Verschütteten im Bereich reflektierender Medien, dann entsteht aus diesem ringförmigen Strahlungsfeld in jedem Fall ein resultxrendes Feld, das vom Suchgerät erfaßt werden kann. Ein relativ einfacher Suchempfänder braucht daher nur auf den für das Verfahren maßgeblichen Frequenzbereich abgestimmt zu sein, der im weserlllicherl durch eine mittlere Körperlänge des Menschen gegeben ist. Da die Eigenresonanz des menschlichen Körpers gedämpft ist, spielt es keine entscheidende Rolle, ob der Körper des Verschütteten ausgestreckt oder aber abgebogen ist.In the practical case, the body of the victim lies in the area reflective media, then arises from this ring-shaped radiation field in in each case a resulting field that can be detected by the search device. A relative simple search recipients therefore only need to refer to the one relevant to the procedure Frequency range to be matched, essentially by a mean body length of man is given. Because the natural resonance of the human body is attenuated is, it does not matter whether the victim's body is stretched out or has turned.

[)er Einfluß des durch den Variationsbereich dieser Eigenresonanz verursachte Strahlungsverlust ist in jedem Fall nicht wesentlich verglichen mit den bekannten Verfahren, bei denen die mitgeführte Sendeantenne ganz oder teilweise verdeckt und somit durch den Körper gedämpft werden kann.[) he influence of the range of variation of this natural resonance The radiation loss caused is in any case not significant compared to the known methods in which the transmitted antenna is wholly or partially covered and can thus be dampened by the body.

im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Austührungsweg dar;tellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in schemati;cher Vereinfachung Figur 1 (ien Rerlexionsfaktor p eines aufrecht in Luft stehenden Menschen in Abhängigkeit von der anregenden Wellenlänge #(m); Figur 2 und 3 mögliche Senderanordnungen zur Duchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Energie des Senders dem Körper durch die beiden Hälften eines Dipols zugeführt wird und Figur 4 und 5 Anordnungen, bei denen die Energie des Senders dem Körper iii)er eine Toroidspule zugeführt wird.In the following the invention is based on only one Ausührungsweg represent; narrative drawings explained in more detail. They show in schematic simplification Figure 1 (ien reflection factor p of a person standing upright in the air as a function of from the exciting wavelength # (m); Figure 2 and 3 possible transmitter arrangements to carry out the method according to the invention, in which the energy of the transmitter is fed to the body through the two halves of a dipole and Figure 4 and 5 arrangements in which the energy of the transmitter passes the body iii) he is a toroidal coil is fed.

Um den Reflexionsfaktor p eines aufrecht in Luft stehenden Menschen in Abhängigkeit von der anregenden Wellenlänge #(m) zu messen, befindet sich die vom Meßsender So gespeiste Antenne A annähernd parallel zum Körper, und zwar im Abstand von etwa 1) = 2 m. Die gemessene Kurve besitzt ein einiteutiges Maximum zwischen 50 und 80 MHz. In diesem Frequentzbereich weist somit der menschliche Körper der Länge L die Strahlungseigenschaft eines Dipols auf, dessen Länge #/2 beträgt. Diese Werte ändern sich nur unwesentlich, wenn sich der Körpe auch in größerer Entfernung befindet, z.B. der Abstand D=2 bis 10 m beträgt.About the reflection factor p of a person standing upright in the air to measure depending on the exciting wavelength # (m), the from the measuring transmitter So fed antenna A approximately parallel to the body, namely in Distance of about 1) = 2 m. The measured curve has a unique maximum between 50 and 80 MHz. The human body is thus in this frequency range of length L has the radiation property of a dipole, the length of which is # / 2. These values change only insignificantly when the body is at a greater distance e.g. the distance D = 2 to 10 m.

Befindet ich der menschliche Körper anstelle voii Luft in inem Medium mit der Dielektrizitätskonstante #, dann verringern sich diese Werte in an sich bekannter Weise in erster Annäherung um den Faktor 1/##. Diese Erkenntnis in Verbindung mit der daraus gezogenen Schlußfolgerung, nämlich den Körper des Verschütteten durch einen mitgeführten Sender ii Ernstfall zur Strahlung heranzuziehen und unter Berücksicht:igung der Dielektrizitätskonstanten des umgebenden Mediums, die Frequenz des die Strahlung anregenden Senders so u wählen, daß :3ie im Bereich der Eigenresonanz des Körper;; des Verschütteten liegt, bildet die Grundlage des erfintiungsgemäßen Verfahrens.The human body is in a medium instead of air with the dielectric constant #, then these values decrease in per se known way in first approximation by the factor 1 / ##. This realization in connection with the conclusion drawn from it, namely the body of the victim to use a transmitter that is carried along ii an emergency to use for radiation and under Consideration of the dielectric constant of the surrounding medium, the frequency of the transmitter exciting the radiation so that: 3ie in the range of natural resonance of the body ;; of the buried lies, forms the basis of the invention Procedure.

In den Figuren 2 bis 5 werden Anordnungen dargestellt, mit denn das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.In Figures 2 to 5 arrangements are shown, with because that Process according to the invention can be carried out.

Nach der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird der menschlietje Körper dadurch angeregt, daß etwa in Körpermitte, beispiesweise in der Höhe der Gürtellinie, die Energie des mitgefiihrten Senders S den beiden Hälften s eines Dipols zugeführt wird. Die Hälften des Dipols können ganz oder teilweise als Spulen ausgebildet sein und wirken dann bekanntlich als eine verkürzte Antenne, wobei ihre elektrische Länge 1 der hallen Körperlänge des Menschen anzupassen ist.According to the arrangement shown in FIG. 2, the human body becomes stimulated by the fact that roughly in the middle of the body, for example at the height of the belt line, the energy of the transmitter S carried along is fed to the two halves s of a dipole will. The halves of the dipole can be designed entirely or partially as coils and then act as is known as a shortened antenna, reducing its electrical length 1 must be adapted to the length of the human body.

Urltlr Berficksichtigung der Dielektrizitätskonstanten des umgebenden Mediums muß weiterhin nach ebenfalls bekannten Gesichspunkten diest elektrische Länge 1 in Verbindung mit (lem Durchmesser d der Spule auf >/4 abgestimmt sein. Bei dieser Ankoppelung wird der menschliche Körper optimal angeregt dann, wenn die beiden Dipolhälften annähernd paralle Zu der Längsachse des Körpers liegen.Urltlr consideration of the dielectric constant of the surrounding The medium must continue to be electrical, according to well-known points of view Length 1 in connection with (lem diameter d of the coil must be adjusted to> / 4. at this coupling optimally stimulates the human body when the two dipole halves are approximately parallel to the longitudinal axis of the body lie.

Es bot sich aber auch gezeigt, dal. die beiden Spulen dr Die polhälften weitgehen auseinandergezogen werde können, ohne damit die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zu beeinträchtigen. Eine solche Unabhängigkeit von der Linge der Dipolhälften ist aber im Hinblick auf die Auffindgeschwindigkeit für den vorliegenden Verwendungzweck besonders vorteilhaft.But it was also shown that. the two coils dr the pole halves can be largely pulled apart without the advantages of the invention To affect the procedure. Such independence from the length of the dipole halves but is in view of the speed of retrieval for the purpose at hand particularly advantageous.

(3emäß der in Fig. 3 gezeigten Anordnung werden die beiden Dipolhälften parallel zueinander und übereinander angeordnet und befinden sich damit senkrecht zur Längsachse des Körpers I)r merisctilictie Körper wird i.n diesem Fall dann optimal 1.(According to the arrangement shown in Fig. 3, the two dipole halves arranged parallel to one another and one above the other and are thus perpendicular to the longitudinal axis of the body I) r merisctilictie body is then optimal in this case 1.

geregt, wenn ihre elektrische Länge 1 ebenfalls dem Wert #/4 entspricht. Im Hinblick auf die Auffindwahrscheinlichkeit kann somit eine weitgehende Unabhängigkeit auch von der Lage der beiden Dipolhäften beobachtet werden. Die für den Sender S benötigte Leistung ist vergleichsweise ebenfalls sehr gering.excited when their electrical length 1 also corresponds to the value # / 4. With regard to the probability of being found, a high degree of independence can thus be achieved can also be observed from the position of the two dipole halves. The for the transmitter S required power is comparatively also very low.

Liegt ii"icti Fig. 4 entsprechend einer anderer Art der Ankoppelung um den Unterschenkel des Verschütteten eine Toroidspumit dem Durchmesser d und wird diese Spule von dem mitgeführten Sender S im Bereich der Körperresonanz gespeist, wird dieser Körper zu einer Strahlung angeregt dann, wenn die Spulenachse etwa parallel zur Längsachse des Körpers liegt. Unter Berücksichtigung der jeweils erforderlichen Anpassung an den Sender kann der Ort der Anregung weitgehend beliebig zwischen Kopf' und Fuß gewählt werden, z.B. Hals, doch hat sich gezeigt, <taß die elektrische Länge 1 der anregenden Toroidspule geleich oder kleiner sein soll als #/2. Auch hier kann festgestellt werden, daß eine wesentlich geringere Leistung des Senders benötigt wird als bei dem bekannten Verfahren.Is there ii "icti Fig. 4 according to a different type of coupling around the lower leg of the victim a toroidal spum with the diameter d and becomes this bobbin from the carried one Transmitter S in the field of body resonance fed, this body is excited to radiation when the coil axis is approximately parallel to the longitudinal axis of the body. Taking into account each required adaptation to the transmitter, the location of the excitation can largely be arbitrary between head and foot can be chosen, e.g. neck, but it has been shown that <tass the electrical length 1 of the exciting toroidal coil should be the same or less as # / 2. Here, too, it can be stated that a significantly lower performance of the transmitter is required than in the known method.

I.in praktisches Ausführungsbeispiel, das sich in seiner Wirkungsweise eng an die Anordnung nach Fig. 4 anlehnt, wird in Fig. 5 gezeigt. Trägt der Verschüttete anstelle der weitgehend geschlossenen Toroidspule nach Fig. 4 etwa in Gürtelhöhe eine kurze Spule d>r elektrischen Länge 1 mit vergleichsweise großem Durchrnesser d und kommt diese Spule somit nur einem schmalen Sektor einer um den Leib gelegten Toroidspule gleich, darit reicht in vierten Fällen die durch den Sender S im Bereich der Eigenresonanz ties menschlichen Körpers erfolgte Anregung itis. Auch hier ist der notwendige Leistungsbedarf vergleichsweise gering, doch kann der im Gürtel des Verschütteten untergebrachte Sender S aus Platzgründen hier erheblich leistungs-:.ti'ker gemacht werden als in der Anordnung nach Fig. 4, bei cis der Sender und seine Stromversorgung beispielsweise im :-;ctiiili untergebracht sein können.I. in a practical embodiment, which is different in its mode of operation closely based on the arrangement of FIG. 4 is shown in FIG. Carries the victim instead of the largely closed toroidal coil according to FIG. 4, approximately at belt height a short coil d> r electrical length 1 with a comparatively large diameter d and this coil comes only to a narrow sector of one placed around the body The toroidal coil is the same, so in fourth cases the one through the transmitter S in the area is sufficient the self-resonance deep within the human body was stimulated. Here too is the necessary power requirement is comparatively low, but the one in the belt of the Buried, housed transmitters S for reasons of space here considerably more powerful :. ti'ker are made than in the arrangement according to FIG. 4, at cis the transmitter and its power supply for example in: -; ctiiili can be accommodated.

(3er besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren, das den menschlichen Körper im Bereich seiner Eigenresonanz als Sendeantenne verwendet, einerseits lediglich auf Elemente der Ankoppelung beschränkt ii e vergleichsweise leicht am Körper unterzubringen sind.(3er particular advantage of the invention is that the inventive Procedure that acts as a transmitting antenna in the human body in the area of its natural resonance used, on the one hand only limited to elements of the coupling ii e comparatively are easy to accommodate on the body.

Auf der anderen Seite wird in Verbindung damit aii die Leistung des mitgeführten Senders eine erheblich geringere Anforderung gestellt als es bei den bekannten Verfahren der Fall ist.On the other hand, in conjunction with this, aii will improve the performance of the The required transmitter is considerably lower than that of the known procedure is the case.

I-ei den erfindungsgemäßen Verfahren können die glt ichen an sich bekaiinten und den jeweiligen Einsatzbedingul,gerl entsprechenden Mittel zur Betätigung dieses Senders eingesetzt werden, wie bei den bekannten Verfahren.In the method according to the invention, the same can be true per se get and the respective conditions of use, gerl appropriate means of actuation this transmitter can be used as with the known methods.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims (method for locating buried subjects, at which the emitted frequency of a transmitter that the victim carries with him, is located by a search receiver, characterized in that the frequency of the Transmitter taking into account the dielectric constant de; surrounding medium is chosen in the range of the self-resonance of the body of the buried subject, whereby the body itself becomes a transmitting antenna.

2. The method according to claim 1, characterized in that the energy of the transmitter to the victim's body roughly in the middle of the body through the two halves a dipole formed as a coil is supplied, the electrical I'ärlg'c The dipole half of half the body length of the buried text corresponds to 5.

procedure according to claim 1 or 2, characterized in that the two:; pulses in parallel are arranged to the longitudinal axis of the body.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Iaß two coils are arranged parallel to each other and perpendicular to the longitudinal axis of the body are.

5. The method according to claim 1, characterized in that the energy of the transmitter is fed to the victim's body via a toroidal coil, the electrical length which is less than the body length of the buried subject and decorate axis is arranged approximately parallel to the longitudinal axis of the body.