雪崩信标的演变历史 | 搜救仪还能变得更小吗?

旅行   2023-01-19 19:55  

上期我们细聊了两种目前主流的雪崩探测器,学习如何用雪崩信标完成搜救。本期我们来讲讲雪崩信标诞生至今的故事。

纵观历史,很多技术都是始于军用,后入寻常百姓家。雪崩信标也是,这玩意诞生的初衷是为了解决北欧军队冬季救援雪崩被埋的士兵。

有书面记载可考的历史里,瑞士工程师 F. Bächler 在 1940 年发明的装置被认为是最古老的雪崩信标。
Bächler做了个150KHz频率的发射器,接收器大概可以在10米左右距离完成搜寻。创意的基础来源于管理部门对非法电台探测的技术。这玩意是为了冬季山区的军人开发的,但未能实践。
说探测电台可能不太形象,可以在经典电影《永不消逝的电波》中找到类似场景,敌人可以通过无线电台发射迅速定位抓捕,大概就是这样。
1964年,瑞士研究人员Varian和Förster,做了一个产生磁力的系统,通过检测磁力线来定位系统,可测量的距离大概2~2.5米。
大约同一时间,一个英国人做了个9KHz的发射器,探测范围大概7米,设备叫Skilok。
当然这两个产品都没法使用,这个探测距离没有实用意义,但是技术原理已经彻底完成了奠基,目前我们用的信标就在使用这个原理。
1964 年,瑞士达沃斯雪崩研究所(IFENA,今天称为 SLF)对现有系统(Bächler、Skilok、Skadi 和 Förster)进行了第一次比较测试。
1968年,纽约BuffaloCornell 航空实验室的John Lawton作出了真正意义上现代信标的雏形,以市售2.275KHz的石英收音机为基础,做出了可以实用的信标。
他还成立了Rotonics公司销售“Skadi”牌信标,这也是第一个投入市场销售的信标。
1968年, 瑞士公司Autophon AG为表瑞士军队开发信标,使用了457KHz频段,产品Barryvox VS68具有了40米的探测距离。
457KHz比2.275KHz频率更高,方向性更好,天然的具备碾压性技术优势。但这个频率是美国海军保留的军事频率,所以在北美市场使用也存在着天生的不可抗障碍。
可以看到,虽然是60年代,但是信标的理论基础已经完全奠基完毕,2.275KHz和457KHz已经投入使用,探测距离40米,和目前大部分信标距离一样,因为是模拟机,所以靠声音频率和强度的变化给出距离变化的判断,已经完全具备实用性了,后续的50年中,都只不过是在更新完善信标技术,在60年代的最末尾,专门聊一下Skadi信标,毕竟是第一个投入市场销售的信标。

请注意,Skadi基本奠定了现代信标的大部分模式:
尺寸便携,设备可以发射接收、使用电池可以充电、将无线电信号变成声音,声音随距离变化以用于定位(或者其它可视化状态变化),大约探测距离27米。
哪怕今天功能强大的数字雪崩信标,里面有单片机处理信号以简化搜索,并具有更多功能,但所有工作原理都与原始Skadi相似。
在此,请所有用过雪崩信标的人们向John Lawton和他的团队致敬。
因为这个形状,被很形象的称呼为“热狗”,产品推出后,Skadi 迅速成为面临雪崩埋葬风险的人群(例如滑雪巡逻员)的标准装备。
产品大概20cm长*4.5cm宽*3cm厚,产品发射状态使用一周,接收状态使用一个月,412克。大概和热狗差不多大,迅速成为了雪场巡逻员的标配,并亲切的绰号“热狗”。
信号发生器实在太简单了,搜救关键在于如何使用接收传输的信号,并利用信号来寻找掩埋单元。感谢Lawton,这个优雅而简单的方法几乎适用于所有领域:一个音频信号和一个音量控制——仅此而已。
当搜救靠近时,信号声会更大,因此通过使用网格搜索模式,搜索者可以通过监听音量变化来锁定被埋的受害者。
由于人耳对较低电平的这种变化更敏感,因此随着信号变大,音量控制会不断调低,从而可以精确定位。

1970年,Autophon AG的产品商业化推广。

1971 年,奥地利公司 MOTRONIC研究出产品PIEPS。
1971年,Skadi产品商业化推广。
1973年,德国公司研究出产品Lawinenspecht,使用108kHz,这个产品没多大水花,很快就销声匿迹。
1974年,Rotonics宣布,Skadi推出以来,已经挽救了 490条生命。
1975年,Autophon AG公司推出了其新产品Barryvox VS75,专为军队设计。
1975年,Fitre公司推出Snow-Bip产品,为意大利军队设计,也是457KHz。
通过70年代的蓬勃发展,这项技术趋于成熟,市场培育初现规模。
欧洲都在使用457KHz频率,北美因为被美国海军军用频率占据的原因只能使用2.275KHz,所以,这段时间,陆续的Ortovox、Arva、Pieps等欧洲公司发布了支持2.275KHz和475KHz两种频率的产品,以兼容美国公司的产品。

1984 年,法国 CISA(Commission internationale du secours alpin)和德国 DIN(Deutsches Institut für Normung)合作,将欧洲标准统一为 457KHz。
1984 年,法国ANENA(全国雪崩和雪崩研究协会)工作组制定了规范,法国公司Option发布了其第一款双频设备,将其命名为 ARVA,并将其称为Arva4000。
1983、84年左右,美国海军释放了中波频率改为占用长波频率(5KHz),457KHz在北美终于得以民用。
1986 年,在一次大会上,国际高山救援委员会( CISA/IKAR)强推并通过了457KHz 频率国际标准化,并初步计划革掉2.275KHz。这动了不少人蛋糕,美国公司坚持将457KHz视为欧洲频率,但市场说明一切,Ortovox、Pieps和Arva4000逐渐占领了市场。美国公司逐不得不开发同时支持2.275KHz和457KHz的产品。
1987年,瑞士公司Autophon AG解散,但是品牌和技术被著名户外公司Mammut接管,对,就是猛犸象。
1989 年,法国Option公司首次使用发光 LED(闪烁频率指示方向和距离)。

1990 年,Pieps DF双频设备装备奥地利军队。
1990 年代初期,在Innsbruck的会议上,欧洲标准化委员会建议1992年至1993年间停止生产双频设备,以更高效地生产457KHz的单频。
1993年,Autophon AG/Mammut公司的457KHz的信标产品已经售出100,000台。
1994年,ARVA推出了Arva8000,探测距离惊人的达到了127米!
1994年,捷克斯洛伐克的Berdin和日本的AB15等其他设备没有通过国际高山救援委员会的测试。
1994年,457KHz成为国际标准,厂商普遍控制最大探测距离为60~80米,最小探测距离为30~35米,厂商开始把精力放到易用性上。
1996年,欧洲电信标准协会ETSi和ASTM国际也采用了457KHz作为雪崩信标的国际标准频率,2.257KHz渐渐退出市场,不同品牌不同年代不同款式的信标开始可以互通使用。
1997年,Backcountry Access (BCA)在冬季户外展上以 Tracker 品牌推出了其第一个2天线数字信标。Tracker DTS 很快成为北美使用最广泛的设备,并继续被偏远地区的爱好者使用。
1998年,Hartwig Ströbl博士改进了Pieps,Kampl 博士也推出了新产品Ortovox M1,都是有屏幕,提供箭头和距离提示,通过屏幕指导救援人员的行动。
1999年冬,著名的Opto3000上市,这是瑞士Ascom公司与Mammut合作开发的第一款2天线数字产品。
1990年代,信标开始从模拟信号升级为数字信号,通过单片机分析信标信号来自动确定方向的数字系统。
2000年初,法国公司Option和Nic-Impex合作推出数字机ARVA 9000。
2006 年,Pulse Barryvox迅速追随该模型,同样来自 Ascom/Mammut duo,这是第一款同样配备 DSP的3天线数字设备。
2008 年,Ortovox S1发布,ARVA Evo3发布,都是3天线数字设备。
目前,BCA、Ortovox、Arva、Pieps、Mammut 等厂家都在销售数字信标(然而似乎也就这几家)。
千禧年之后,产品开始渐渐大统一为3天线数字机,这些设备除了速度非常快之外,还可以在最终搜索阶段非常精确。使用方法越来越简单,培训方法越来越规范,使用者越来越多。
信标已经正式成为雪崩探测救援最关键的设备,每个雪季都在无数的雪山上默默的发射着脉冲:不要雪崩,不要埋我,快来挖我……

  • 60年代就已经确定了信标的技术核心与雏形,后面都是锦上添花;

  • 70年代,主要是培养市场,销售产品,技术几乎毫无突破;

  • 80年代,基本确定了2.257KHz退出市场,457KHz一统天下;

  • 90年代,多天线,数字化,便携化,可视化,易操作化,在60年代基础上打了补丁后,基本就是我们现在用的信标。

不像许多电子产品可以不断轻薄微小化,雪崩信标发射的457KHz是模拟信号,即使现在都是数字化,也不可避免数模转换,因此信标体积因为条形天线尺寸等物理原因,很难因技术进步而变得特别小。例如大收音机信号才好,往往搜索范围越广的雪崩信标体积也越大。


参考来源

https://www.ski-libre.com
https://www.wildsnow.com
https://www.wikipedia.org
https://www.skimag.com
https://www.snowandrock.com
https://www.outdoorgearlab.com
https://www.switchbacktravel.com

https://avalanche.org


22-23雪季 新疆相关教学

热雪学院 x AARE 雪崩安全理论培训(线上,限时免费

· https://thesnowfever.com/course/avalanche-level1(复制到浏览器,或点击阅读原文)

热雪学院 x AARE 雪崩安全线下培训(禾木,2天课程)

· 1.23 - 1.24 春节假期标准一级课程,剩余2位

· 1.25 - 1.26 春节假期标准一级课程,剩余2位

· 1.27 - 1.28 春节假期标准一级课程,剩余3位

· 2.1 禾木居民社区课程,免费,报名开放中

· 2.2 AARE成员内训,专业级雪层分析、记录与解读,免费,报名开放中




历史系列内容


关于小彭:

程序员,自由译者,连续创业者。夏天和大家分享马背旅行的快乐,冬天在雪山上释放好奇心,自2020年夏天搬至崇礼做山民,2021冬天旅居禾木。

 除非特别说明,本号所有内容均为原创,未经允许禁止转载

PC就是小彭
必见辽阔之地。
 最新文章