Fotograf: Christian Adam Ort: Utah

QC LAB: Elektromagnetische Störungen und Lawinenverschüttetensuchgeräte

Mit dem Start der Skisaison taucht die QA Lab Crew tief in die Welt der elektromagnetischen Störungen ein und erforscht, wie sie die Sicherheit im Backcountry beeinflussen kann.

In diesem QC Lab-Artikel konzentrieren wir uns auf aktive EMI-Quellen, da diese oft am meisten Sorgen bereiten und meist mit ein wenig grundlegenden Nutzerwissen und einfachen Maßnahmen in den Griff zu bekommen sind. Die meisten elektronischen Geräte erzeugen EMI auf verschiedenen Frequenzen und in unterschiedlicher Stärke. Wenn die EMI zufällig in der Nähe des 457kHz-Frequenzbandes liegt, kann das die Leistung von Transceivern negativ beeinflussen. Denk daran, dass die meisten Consumer-Elektronikgeräte nicht speziell für Reisen abseits ausgetretener Pfade entwickelt wurden und dem heiligen 457KHz-Frequenzband wenig Beachtung schenken.

Lass uns mit ein paar einfachen Spektrumanalysator-Bildern anfangen, um die Konzepte besser zu verstehen. Das Signal eines Lawinen-Transceivers in einer relativ rauschfreien Umgebung wird in Abbildung 1 unten gezeigt. Ein gewisses Maß an Hintergrundrauschen ist in der realen Welt unvermeidlich. Eine wirklich rauschfreie Umgebung kann nur in einem Labor geschaffen werden. Wie du sehen kannst, ist die Signalstärke deutlich höher als die Rauschstärke. Der Unterschied zwischen diesen Pegeln wird als Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) bezeichnet. Das S/N-Verhältnis ist wichtig, da der Prozessor des Transceivers diese Information nutzt, um ein echtes Transceiver-Signal von allem anderen zu unterscheiden.

Es gibt immer mehr Diskussionen über EMI und seine negativen Auswirkungen auf die Leistung von Lawinenverschüttetensuchgeräten in der Schneesicherheits-Community. Obwohl das kein neues Thema ist, gewinnt es an Aufmerksamkeit und Bedeutung, da die Zahl der Winter-Backcountry-Nutzer steigt und die Menschen mehr persönliche elektronische Geräte wie Smartphones, Smartwatches, GPS-Geräte, beheizte Kleidung und elektronische Airbag-Packs bei sich tragen.

Die obigen Bilder zeigen das sendende Transceiver-Signal in einer relativ geräuscharmen Umgebung. Wenn von einem anderen elektronischen Gerät Störungen eingeführt werden, sinkt das S/N-Verhältnis noch weiter, da Rauschspitzen beginnen, das gewünschte Transceiver-Signal zu übertönen, wodurch es ununterscheidbar wird. Kannst du den Unterschied zwischen dem Transceiver-Signal und den durch aktive Störungen verursachten Rauschspitzen in Abbildung 3 unten erkennen?

Das Testen:

Das QA-Team fuhr zu den Bonneville Salt Flats westlich von Salt Lake City, um einen weiten, kargen Raum zu finden, fernab von möglichst vielen Quellen elektromagnetischer Störungen, die in der Stadt zu finden sind.

Ein Transceiver im Sendemodus wurde am Ende eines 100m Maßbands platziert. Anschließend wurde mit einem suchenden Transceiver langsam herangegangen, bis ein stabiles Signal, sowohl bei der Distanz- als auch bei der Richtungsanzeige, angezeigt wurde. Die Entfernung zu diesem Zeitpunkt wurde dann aufgezeichnet.

Verschiedene Elektronikgeräte, die man oft in entlegenen Gebieten findet, wurden in unserem Test verwendet, darunter Smartwatches, GPS-Uhren, Smartphones, Zwei-Wege-Funkgeräte, Action-Kameras, Satellitenkommunikationsgeräte, elektronische Airbag-Packs und sogar ein Schneemobil. Der suchende Transceiver wurde an einem statischen Seil in 50 cm Entfernung vom Rumpf gehalten, um den richtigen Abstand zu wahren. Anschließend wurde jedes Gerät in einer normalen Benutzungshaltung platziert, wie unten angegeben.

Das Ziel war herauszufinden, wie schlimm es werden kann, wenn man die 20/50-Regel verletzt. Dazu wurden viele Gegenstände näher als 50 cm gehalten (z. B. beheizte Handschuhe und Smartwatches). Jeder Gegenstand wurde dreimal getestet und anschließend der Durchschnitt berechnet. Danach haben wir die Verringerung der Reichweite im Vergleich zu einem Ausgangszustand ohne zusätzliche Gegenstände berechnet.

The Testing:

The QA crew drove out to the Bonneville Salt Flats west of Salt Lake City to find a wide-open barren space, away from as many possible sources of electromagnetic interference found in the city.

A transceiver in send mode was placed at the end of a 100m tape measure. It was then slowly approached with a searching transceiver until a steady signal, both distance and direction indicators, was indicated. The distance at this point was then recorded.

Various electronics often found in the backcountry were used in our test, including smart watches, GPS watches, smartphones, two-way radios, action cameras, satellite communication devices, electronic airbag packs, and even a snowmobile. The searching transceiver was held at 50cm from the torso using a static tether to help maintain the appropriate distance. Each item was then placed in a normal use position as noted below.

The goal was to determine how bad it might be to violate the 20/50 rule. To do so, many items were held closer than 50cm (i.e., heated gloves and smart watches). Each item was tested three times, and the average taken. We then calculated the reduction in range compared to a baseline with no other items present.

The Results

As you can see, there was a wide range of reductions in performance depending on the power of the devices, and how close they are to the searching transceiver.

Some Caveats:

1.) These items were tested one at a time, and it is likely that there would be a compounding effect from multiple concurrent devices.

2.) The testing was conducted using a single pair of transceivers and a random selection of electronic devices. They do not represent every device out there. Personal electronic devices will continue to get more powerful over the coming years.

The takeaway here is that EMI is real, and it can have a significant impact on transceiver performance! And we can’t stress enough the importance of updating the firmware of your avalanche transceivers and electronic avalanche airbag packs.

Firmware

Transceiver and electronic airbag pack manufacturers are continually refining their firmware to improve performance (much the same way the apps on your phone are continually being updated). Firmware updates can improve features, extend battery life, reduce harmful interference being generated, and improve the way interference signals are processed.

It is of utmost importance to keep your firmware updated for these products. But we know many people do not. Don’t be one of these people. Update your firmware now. It’s easy and can often be done using an app on your phone. Refer to the manufacturer’s website for information on performing firmware updates.

Conclusions / Key Takeaways and General Guidelines

1. Be aware of EMI.

It’s real, and it can have a significant negative effect on transceivers.
It will have its largest influence during initial signal acquisition, which when you really don’t want to be wasting time.
As you get closer to the transmitting transceiver and its signal becomes stronger, interference will have less of an effect.
You will likely not be aware of or recognize that EMI is affecting your transceiver, especially in a high-stress avalanche event.
The more powerful and closer the electronics are to the transceiver, the more likely they are to cause significant interference.

2. Is EMI the most important factor in your backcountry safety?

No. Avoiding avalanche terrain, having proper training, and carrying a transceiver, shovel, probe are all higher on the list. But managing EMI is part of comprehensive backcountry safety. And in some cases, it can make a big difference, and could significantly slow down your transceiver search if not managed.

3. Some level of EMI is unavoidable but can be kept to a minimum by having awareness of what electronics are being used and where you place them. Good practice is to discuss this with your group at the trailhead before heading out.

4. Keep your firmware up to date on your transceiver and electronic avalanche pack.

5. Some modern transceivers can sense the presence of interference and will provide a visual indication on the screen that your search strip width should be reduced.

6. Like many mountain safety and risk decisions, it is your responsibility to understand your equipment and your group’s risk tolerance.

If you want the lowest amount of interference possible, turn off all non-essential electronics and/or move away from them.
Otherwise, follow the 20/50 rule along with some generally accepted guidelines which are shown in the graphics below.

HAFTUNGSAUSSCHLUSS: Wir arbeiten mit anderen Herstellern von Lawinensendern und internationalen Organisationen für Schneesicherheit zusammen, um diese allgemeine Empfehlung zur Interferenzen von Transceivern zu veröffentlichen. Lawinensender von PIEPS und BD sind mit dem PIEPS Auto-Antenna-Switch und PIEPS Signal Verification ausgestattet. Der PIEPS PRO IPS Lawinensender ist mit dem Inteference Protection System ausgestattet. Bitte schau in der entsprechenden Produktanleitung nach, um mehr Details und spezifische Regeln zu erfahren.

Hersteller von Transceivern und elektronischen Airbag-Packs verfeinern ständig ihre Firmware, um die Leistung zu verbessern (ganz ähnlich wie die Apps auf deinem Handy ständig aktualisiert werden). Firmware-Updates können Funktionen verbessern, die Batterielaufzeit verlängern, schädliche Störungen reduzieren und die Art und Weise optimieren, wie Störsignale verarbeitet werden.

Es ist äußerst wichtig, dass du die Firmware für diese Produkte stets aktuell hältst. Aber wir wissen, dass viele das nicht machen. Sei nicht einer von ihnen. Aktualisiere jetzt deine Firmware. Es ist ganz einfach und meistens kannst du das direkt über eine App auf deinem Handy erledigen. Schau auf der Website des Herstellers nach, wenn du wissen möchtest, wie man Firmware-Updates durchführt.

Wie du siehst, gab es eine große Bandbreite an Leistungseinbußen, abhängig von der Leistung der Geräte und davon, wie nah sie am suchenden Transceiver waren.

Ein paar Vorbehalte:

1.) Diese Items wurden einzeln getestet, und es ist wahrscheinlich, dass bei mehreren gleichzeitig betriebenen Geräten ein kumulativer Effekt eintreten würde.

2.) Die Tests wurden mit einem einzigen Paar Transceiver und einer zufälligen Auswahl an elektronischen Geräten durchgeführt. Sie repräsentieren nicht jedes einzelne Gerät, das es gibt. Persönliche elektronische Geräte werden in den kommenden Jahren weiterhin leistungsfähiger.

Das Fazit lautet: EMI ist real und kann die Leistung deiner avalanche transceivers erheblich beeinträchtigen! Außerdem können wir nicht genug betonen, wie wichtig es ist, die Firmware deiner avalanche transceivers und electronic avalanche airbag packs zu aktualisieren.