Wie elektromagnetische Interferenzen die Leistung von LVS-Geräten stören können

Zum Auftakt der Skisaison taucht das Black Diamond Team des QC Lab tief in die Thematik der elektromagnetischen Interferenzen ein und untersucht, wie diese die Sicherheit im Backcountry beeinflussen können.

Die Skisaison hat begonnen! Es ist eine aufregende Jahreszeit, und viele sind bereits dabei, ihre Skier zu wachsen, neue Schuhe einzulaufen, Felle zuzuschneiden, die Verschüttetensuche mit dem LVS-Gerät zu üben und ihre Kenntnisse über das Tourengehen aufzufrischen. Dabei sollten wir nicht vergessen, die Batterien zu wechseln und die Firmware unserer überaus wichtigen Lawinensicherheitselektronik zu aktualisieren. 

Warum? 

Elektromagnetische Interferenzen, kurz EMI, sind tatsächlich vorhanden – sie können die Leistung von LVS-Geräten erheblich beeinträchtigen und somit die Sicherheit im Gelände gefährden. Grundsätzlich ist zu bedenken, dass viele elektronische Geräte, die wir mit ins Gelände nehmen, den Suchmodus eines LVS-Gerätes stören können. 

Elektromagnetische Interferenzen können die Sicherheit im Backcountry beeinflussen. Bild: Justin Befu
Elektromagnetische Interferenzen können die Sicherheit im Backcountry beeinflussen. Bild: Justin Befu

In diesem QC Lab untersuchen wir elektromagnetische Interferenzen, deren Auswirkungen auf die Sicherheit im Backcountry und warum Firmware-Updates auf der Checkliste für die Saisonvorbereitung stehen sollten. 

Definition elektromagnetische Interferenzen

Elektromagnetische Interferenzen (EMI): Unerwünschte Störungen in einem elektrischen Pfad oder Schaltkreis, welche durch eine externe Quelle verursacht werden und die effektive Leistung elektronischer Geräte unterbrechen, behindern oder anderweitig verschlechtern oder einschränken. 

Seit einigen Jahren wird in der Fachwelt immer häufiger über elektromagnetische Interferenzen und ihre negativen Auswirkungen auf die Leistung von LVS-Geräten diskutiert. Auch wenn dieses Thema nicht neu ist, gewinnt es zunehmend an Bedeutung, da die Zahl der Wintersportler steigt und die Menschen immer mehr persönliche elektronische Geräte wie Smartphones, Smartwatches, GPS-Geräte, beheizbare Kleidung und elektronische Airbags mit sich führen. 

Grundlegendes

LVS-Geräte sind im Wesentlichen Funkgeräte, die auf einem international anerkannten Frequenzband arbeiten – 457 kHz. Ein LVS-Gerät sendet im Sendemodus jede Sekunde einen Signalimpuls, der durch ETSI EN 300 718-1 definiert ist.

Sobald das Gerät in den Suchmodus versetzt wird, sucht es nach Signalimpulsen in der Nähe und zeigt Entfernungs- und Richtungsinformationen an, um die Ortung von Sendeempfängern (Lawinenopfern) zu erleichtern.

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LVS-Geräte arbeiten auf dem international anerkannten Frequenzband von 457 kHz. Bild: Andy Earl

Je weiter man sich von einem sendenden Gerät entfernt, desto schwächer wird das Signal. Bei den maximalen Reichweiten versucht ein LVS-Gerät, sozusagen ein „Flüstern“ zu empfangen. Und in diesem Bereich sind die LVS-Geräte am anfälligsten für elektromagnetische Interferenzen. 

Es gibt drei wichtige Störungsquellen, die die Leistung deines LVS-Geräts negativ beeinflussen können. 

1. Passive Quellen 

  • Metallgegenstände wie Schaufeln, Alufolie, mit Folie verstärkte Kleidung und Magnete. 
  • Passive Quellen wirken sich sowohl im Sende- als auch im Suchmodus auf LVS-Geräte aus. 

2. Aktive Quellen 

  • Persönliche elektronische Geräte wie Smartphones, intelligente Uhren/Ringe/Armbänder, Satellitenkommunikationsgeräte, beheizte Handschuhe usw. 
  • Schneemobile oder andere Motorfahrzeuge 
  • Aktive Quellen wirken sich stärker im Suchmodus auf LVS-Geräte aus. 

3. Umweltbedingte Quellen 

  • Stromleitungen, eisenhaltiges Gestein usw. 
  • Auch umweltbedingte Quellen wirken sich stärker im Suchmodus auf LVS-Geräte aus. 

In diesem QC Lab-Artikel gehen wir auf die aktiven Quellen elektromagnetischer Interferenzen ein, da diese die größte Gefahr darstellen und im Allgemeinen durch einige grundlegende Kenntnisse und Maßnahmen gemildert werden können.

Die meisten elektronischen Geräte erzeugen elektromagnetische Interferenzen auf verschiedenen Frequenzen und in unterschiedlicher Stärke. Wenn die Interferenzen im Frequenzbereich um 457 kHz auftreten, können sie die Leistung von Sende- und Empfangsgeräten beeinträchtigen. Hierbei gilt zu bedenken, dass Unterhaltungselektronik nicht speziell für den Einsatz im Gelände konzipiert wurde und die Wichtigkeit des 457-KHz-Frequenzbands nicht berücksichtigt.

Starkes Signal (Nahbereich) mit minimalem Hintergrundrauschen
Abbildung 1: Starkes Signal (Nahbereich) mit minimalem Hintergrundrauschen

Schauen wir uns zunächst einige einfache Bilder von Spektrumanalysatoren an, um die Konzepte besser zu verstehen. Oben in Abbildung 1 ist das Signal eines LVS-Geräts in einer relativ störungsfreien Umgebung dargestellt.

Ein gewisses Maß an Interferenzen ist in der realen Welt unvermeidlich. Eine wirklich störungsfreie Umgebung kann nur im Labor geschaffen werden.

Wie du siehst, ist der Signalpegel deutlich höher als der Störpegel. Die Differenz zwischen diesen Pegeln wird als Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) bezeichnet. Dieses Verhältnis ist besonders wichtig, da der Prozessor des LVS-Geräts diesen Wert nutzt, um ein echtes LVS-Signal von allen anderen Signalen zu unterscheiden.

Schwaches Signal (Nahbereich) mit minimalem Hintergrundrauschen
Abbildung 2: Schwaches Signal (Nahbereich) mit minimalem Hintergrundrauschen

Je weiter du dich vom Sender entfernst und je schwächer das Signal wird, desto eher sieht die Situation wie in Abbildung 2 oben aus. Beachte das verringerte Signal-Rausch-Verhältnis. 

Die Bilder oben zeigen das Sendesignal des LVS-Geräts in einer relativ störfreien Umgebung. Kommen Interferenzen eines anderen elektronischen Geräts hinzu, sinkt das Signal-Rausch-Verhältnis noch weiter. Da Störspitzen das gewünschte LVS-Signal übertönen, sind die Signale nicht mehr unterscheidbar. Kannst du den Unterschied zwischen dem LVS-Signal und den durch aktive Interferenzquellen verursachten Störspitzen in Abbildung 3 unten erkennen?

Auf dem obigen Bild ist es viel schwieriger, das LVS-Signal und die Interferenz zu unterscheiden. Dies sind die Informationen, die dein LVS-Gerät verarbeiten muss.
Auf diesem Bild ist es viel schwieriger, das LVS-Signal und die Interferenz zu unterscheiden. Dies sind die Informationen, die dein LVS-Gerät verarbeiten muss.

Das Vorhandensein von Interferenzen kann zu einer verringerten Reichweite, einer geringeren Zuverlässigkeit der Richtungsanzeige und zu so genannten „Geistsignalen“ führen.

Geistsignale treten auf, wenn Störspitzen einem echten Sende-/Empfangssignal ähneln, so dass der Prozessor sie als ein sendendes LVS-Gerät interpretiert. Diese Leistungsverschlechterung wird weiter verstärkt, wenn das Gerät am äußersten Ende seiner Reichweite angekommen ist. 

Warum ist das relevant? 

Kurz gesagt, weil es die Suche verlangsamen kann. Bei einer Lawinenrettung kann das Signal-Rausch-Verhältnis zu Beginn der Grobsuche, wenn ein erstes Signal erfasst werden soll, sehr gering sein, und jede Störung kann sich nachteilig auswirken. Zeit ist von entscheidender Bedeutung und die Uhr tickt!

Geistsignale und ungenaue Richtungspfeile können dich in die falsche Richtung leiten, wobei du wertvolle Zeit verlierst. Eine verringerte Reichweite bedeutet, dass du die Suchstreifenbreite reduzieren und näher an die verschüttete Person herankommen musst, bevor du ein zuverlässiges Signal erhältst. In dieser Situation ist es besonders wichtig, die Anzahl der Interferenzquellen zu reduzieren. 

Wodurch werden Interferenzen verursacht?

Die Hauptursache für elektromagnetische Interferenzen sind andere elektronische Geräte in unmittelbarer Nähe des suchenden LVS-Geräts. In diesem Fall ist Abstand die beste Lösung, denn die elektromagnetischen Interferenzen eines elektronischen Geräts nehmen exponentiell ab, je weiter es von deinem suchenden LVS-Gerät entfernt ist. 

Nach diesem Prinzip wurde die „20/50-Zentimeter-Regel“ entwickelt. Wir können Interferenzen mindern, indem wir Störquellen in ausreichendem Abstand zum LVS-Gerät halten.

Die 20/50-Zentimeter-Regel wurde branchenweit eingeführt, um daran zu erinnern, elektronische Geräte und andere Störquellen mindestens 20 cm von einem sendenden und 50 cm von einem suchenden LVS-Gerät entfernt zu halten.

Dabei ist es wichtig zu verstehen, dass es sich hierbei um eine Richtlinie handelt, die keinesfalls garantiert, dass dadurch alle Interferenzen abgeschwächt werden. Es gibt viele Arten von Elektronik auf dem Markt, und einige verursachen selbst bei Entfernungen von mehr als 50 cm Störungen. Da es nicht möglich ist, alle Kombinationen zu testen, konzentrieren wir uns auf die persönlichen elektronischen Geräte, die wir am häufigsten im Backcountry dabei haben. 

Das ist gut zu wissen. Aber wie stark sind die von elektronischen Geräten und anderen Gegenständen, die häufig im Backcountry zu finden sind, verursachten Interferenzen wirklich? Um diese Frage besser beantworten zu können, hat sich das QA Team von Black Diamond auf den Weg gemacht, um einige Tests durchzuführen. Der Schwerpunkt dieser Tests lag darauf, die Verringerung eines stabilen Signals (eine Kombination aus Reichweite und Zuverlässigkeit der Richtungspfeile) besser zu verstehen. 

Der Testaufbau 

Die QA Crew fuhr zu den Bonneville Salt Flats westlich von Salt Lake City, um einen weitläufigen, offenen Platz zu finden, weit weg von allen möglichen elektromagnetischen Störquellen, die in der Stadt zu finden sind. 

Ein LVS-Gerät im Sendemodus wurde am Ende eines 100 m langen Maßbandes angebracht. Dann wurde langsam ein suchendes LVS-Gerät näher gebracht, bis ein stabiles Signal, sowohl für die Entfernung als auch für die Richtung, angezeigt wurde. Die Entfernung an diesem Punkt wurde aufgezeichnet. 

QA Crew beim Testen in den Bonneville Salt Flats. Bilder: Christian Adam

In unserem Test kamen verschiedene Elektronikgeräte zum Einsatz, die häufig im Backcountry anzutreffen sind, darunter Smartwatches, GPS-Uhren, Smartphones, Funkgeräte, Action-Kameras, Satellitenkommunikationsgeräte, Rucksäcke mit elektronischen Airbags und sogar ein Schneemobil.

Das suchende LVS-Gerät wurde mit Hilfe einer statischen Halterung in einem Abstand von 50 cm zum Oberkörper gehalten, um den richtigen Abstand einzuhalten. Jedes elektronische Gerät wurde dann wie unten beschrieben in eine normale Gebrauchsposition gebracht. 

Ziel war es, festzustellen, wie schlimm ein Missachten der 20/50-Zentimeter-Regel sein könnte. Zu diesem Zweck wurden viele elektronische Geräte in einem geringeren Abstand als 50 cm gehalten (z. B. beheizte Handschuhe und Smartwatches). Jedes Gerät wurde drei Mal getestet und dann der Mittelwert aufgezeichnet. Anschließend haben wir die Verringerung der Reichweite im Vergleich zu einer Ausgangssituation berechnet, in der keine weiteren elektronischen Gegenstände vorhanden waren. 

Die Ergebnisse

Wie man sieht, gab es eine große Bandbreite an Leistungseinbußen, abhängig von der Leistung der Geräte und der Nähe zum suchenden LVS-Gerät.

Einige Hinweise

  1. Diese Geräte wurden einzeln getestet. Wahrscheinlich würde sich die Auswirkung von mehreren gleichzeitig verwendeten Geräten verstärken. 
  2. Die Tests wurden mit einem einzigen Paar LVS-Geräte und einer zufälligen Auswahl von elektronischen Geräten durchgeführt. Sie repräsentieren nicht alle Geräte, die es auf dem Markt gibt. Persönliche elektronische Geräte werden in den nächsten Jahren noch leistungsfähiger werden. 

Unsere Erkenntnis ist, dass elektromagnetische Interferenzen existieren und einen erheblichen Einfluss auf die Leistung von LVS-Geräten haben können. Und wir können nicht genug betonen, wie wichtig es ist, die Firmware von LVS-Geräten und elektronischen Lawinen-Airbags zu aktualisieren. 

Firmware

Die Hersteller von LVS-Geräten und Rucksäcken mit elektronischem Airbag entwickeln ihre Firmware ständig weiter, um ihre Leistung zu verbessern (ähnlich wie die Apps auf deinem Handy ständig aktualisiert werden). Firmware-Updates können die Funktionen verbessern, die Batterielebensdauer verlängern, die Entstehung schädlicher Interferenzen reduzieren und die Verarbeitung von Störsignalen verbessern. 

Daher ist es von äußerster Wichtigkeit, die Firmware für diese Produkte auf dem neuesten Stand zu halten. Aber wir wissen, dass viele Menschen das nicht tun. Mach DU es bitte besser. Aktualisiere noch heute deine Firmware. Es ist einfach und kann häufig einfach über eine App auf deinem Handy erledigt werden. Informationen zur Durchführung von Firmware-Updates findest du auf der Website des Herstellers. 

Schlussfolgerungen, wichtige Erkenntnisse und allgemeine Richtlinien 

  1. Denke an elektromagnetische Interferenzen.
    · Sie existieren und können die Leistung deines LVS-Geräts erheblich beeinträchtigen. 
    · Den größten Einfluss haben sie bei der ersten Signalerfassung, wenn du am wenigsten Zeit verschwenden willst. 
    · Je weiter du dich dem sendenden Gerät näherst und je stärker dessen Signal wird, desto weniger wirken sich Störungen aus. 
    · Vermutlich bist du dir dessen nicht bewusst oder erkennst nicht, dass dein LVS-Gerät von Interferenzen beeinträchtigt wird, insbesondere bei einem Lawinenereignis, dass mit einem hohem Stresslevel einhergeht. 
    · Je leistungsfähiger und je näher sich Elektronik am LVS-Gerät befindet, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie erhebliche Störungen verursacht.
  2. Sind elektromagnetische Interferenzen der wichtigste Faktor für deine Sicherheit im Backcountry? 
    · Nein. Das Vermeiden von lawinengefährdetem Gelände, ein entsprechendes Training und das Mitführen von LVS-Gerät, Schaufel und Sonde stehen ganz oben auf der Liste. Der Umgang mit elektromagnetischen Interferenzen ist jedoch Bestandteil eines umfassenden Sicherheitsmanagements im Gelände. In manchen Fällen kann es einen großen Unterschied machen und die Suche mit dem LVS-Gerät erheblich verlangsamen, wenn dieser Aspekt nicht berücksichtigt wird.
  3. Ein gewisses Maß an Interferenzen ist unvermeidlich, kann aber auf ein Minimum reduziert werden, wenn man sich bewusst ist, welche elektronischen Geräte verwendet werden und wo man sie bei sich führt. Es empfiehlt sich, dies mit der Gruppe am Ausgangspunkt der Tour zu besprechen, bevor man sich auf den Weg macht. 
  4. Halte die Firmware deines LVS-Geräts und deiner elektronischen Lawinenausrüstung stets auf dem neuesten Stand.
  5. Einige moderne LVS-Geräte können das Vorhandensein von Störungen erkennen und zeigen auf dem Display an, dass die Suchstreifenbreite verringert werden sollte. 
  6. Wie bei vielen Sicherheits- und Risikoentscheidungen im Gebirge liegt es in deiner Verantwortung, deine Ausrüstung und die Risikobereitschaft deiner Gruppe zu kennen. 
    · Wenn du eine möglichst geringe Störung wünscht, schalte alle nicht benötigten elektronischen Geräte aus und/oder entferne dich von ihnen. 
    · Andernfalls solltest du die 20/50-Zentimeter-Regel sowie einige allgemein anerkannte Richtlinien befolgen, die in den nachstehenden Grafiken dargestellt werden.

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Credits: Titelbild Andy Earl, Text Black Diamond

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