Club Alpino Italiano Commissione Nazionale Scuole di Alpinismo e Sci Alpinismo

1. Club Alpino Italiano Commissione Nazionale Scuole di Alpinismo e Sci Alpinismo Scuola Centrale di Sci Alpinismo Aggiornamento ARVA Digitali 3 antenne

2. Obiettivi della lezione • Richiamare alcuni concetti teorici (semplificati) relativi agli ARVA digitali a 3 antenne • Presentare i risultati dei test svolti durante il 2008 • Condividere le esperienze personali • Lanciare una campagna di raccolta dati nelle singole Scuole di appartenenza

3. Perché concetti teorici semplificati perché altrimenti si dovrebbe cominciare da qui!!!!!

4. Analogico vs Digitale Analogici (1 antenna) Digitali di 1^ generazione (1 o 2 antenne) Digitali di ultima generazione (3 antenne)

5. Perché il passaggio a 3 antenne? Fonte: DAV Panorama www.alpenverein.de/panorama.html; authors Chris Semmel and Dieter Stopper

6. Analogico vs Digitale cosa cambia in trasmissione? Il segnale viene trasmesso da una sola antenna in entrambi i casi, quello che cambia è la qualità del segnale emesso in quanto cambia la tecnologia interna di generazione del campo elettromagnetico Oscillatore al quarzo (alta qualità del segnale) Oscillatore ceramico (bassa qualità del segnale)

7. L’elaborazione del segnale emesso dall’apparecchio sepolto è affidata alla “sensibilità” del microprocessore dell’apparecchio digitale L’elaborazione del segnale emesso dall’apparecchio sepolto è interamente affidata alla sensibilità dell’orecchio del ricercatore Analogico vs Digitale cosa cambia in ricezione?

8. Analogico vs Digitale cosa cambia in ricezione? y Esemplificativo x x z La direzione da seguire per la ricerca del travolto è quella corrispondente all’allineamento tra l’asse dell’antenna e la tangente alla linea di campo emessa dal trasmettitore (polarizzazione), in questa condizione l’ARVA ricevente emette un segnale di massima intensità sonora. Il ricercatore deve muovere l’ARVA (ventaglio di 120°) per trovare la direzione da seguire La direzione da seguire per la ricerca del travolto è quella corrispondente alla risultante (somma vettoriale) delle componenti secondo le 3 dimensioni spaziali (x, y, z) della linea di campo emessa dal trasmettitore Il microprocessore elabora la somma vettoriale e la trasforma in una indicazione, sul piano, della direzione da seguire

9. Somma vettoriale: niente di nuovo 100 daN 100 daN (100^2 + 100^2) = 20.000 = 141 100 daN 100 daN 90° 200 x cos (45°) = 141 45° 141 daN 141 daN 200 daN

10. Standard del segnale emesso dagli ARVA Periodo di ripetizione del segnale 700-1.300 ms Intervallo tra due impulsi >=70 ms >=400 ms on Durata dell’impulso off tempo La normativa ETS 300718 prevede che qualunque apparecchio ARVA, sia esso analogico o digitale debba emettere, sulla frequenza di 457 kHz (+/- 80 Hz), un segnale che rispetti lo schema riportato sopra

11. Lo spettro elettromagnetico È un mondo piuttosto affollato

12. Standard del segnale emesso dagli ARVA Caso estremo 1.300 ms 700 ms on 70 ms 900 ms off tempo Due ARVA aventi queste caratteristiche di trasmissione del segnale sono conformi alla normativa ETS 300718

13. Standard del segnale emesso dagli ARVA Fonte: Investigation of the interaction between different avalanche transcreivers in multiple burials; M. Eck, R. Sackl and M. Schober

14. Standard del segnale emesso dagli ARVA TX1 “in ombra” rispetto a TX2 impossibile distinguere tra i due TX Esemplificativo TX1 TX2 on off tempo I solo rispetto della normativa ETS 300718 può dare luogo a situazioni di incertezza in cui un TX risulta “in ombra” rispetto ad un altro, tale fenomeno è tanto più probabile quanto più numerosi sono gli apparecchi sepoltie ciò ha un impatto rilevante sulla possibilità di distinguere i vari TX (direzione di ricerca ambigua e funzione Mark dei digitali a 3 antenne)

15. Distinguere i TX Analogico L’orecchio e il cervello umano distinguono i due segnali in base alla intensità e alla durata dei medesimi Digitale Il microprocessore distingue i due segnali in base al tempo in cui sono stati emessi Emesso al tempo T1 (es. ore 14, 395) Beeeeeep Emesso al tempo T2 (es. ore 14, 397) Beep Seil ricercatore è ben allenato e non sono presenti disturbi esterni (uso dell’auricolare) riesce “sempre” a mantenere separati i due segnali e quindi a riconoscere sul campo quali sono i 2 TX Sei due segnali restassero inalterati nel tempo il microprocessore sarebbe in grado di distinguere sempre i 2 TX

16. Distinguere i TX La realtà è un filo più complessa Tipo e materiali per gli oscillatori, obsolescenza, variazioni di temperatura e urti incidono sulla qualità del segnale emesso Presenza di “rumori di fondo” e variazioni del periodo di ripetizione e della durata dell’impulso rendono difficile la distinzione dei segnali durante la ricerca TX2 TX1 RX Segnali sovrapposti (indistinguibili) Segnali chiaramente separati

17. Distinguere i TX: perdita della “marcatura” Esemplificativo TX1 tempo tempo TX2 tempo RX ? STOP ? T2 < T1 cioè TX2 in anticipo su TX1 MARK TX1 T1 < T2 cioè TX1 in anticipo su TX2

18. Distinguere i TX: scomparsa di TX, perdita della “marcatura” Prove in campo TX2 “scompare” dalla ricerca Marcando TX1 viene marcato anche TX2 per l’impossibilità di distinguere i due TX Fonte: SIGNAL STRENGTH VERSUS SIGNAL TIMING: Achieving reliability in multiple burial searches; Dr. Thomas Lund

19. Distinguere i TX: sovrapposizione di segnali Prove in campo La tabella sottostante riporta i risultati medi in termini di percentuale di tempo in cui i segnali risultavano separati durante 3 prove da 10 minuti ciascuna con ogni possibile combinazione di apparecchi (in giallo le combinazioni con un tempo di separazione dei segnali inferiore alla metà del tempo di prova) Fonte: Investigation of the Interaction Between Different Avalanche Transcreivers in Multiple Burials; M. Eck, R. Sackl and M. Schober

20. Durata della sovrapposizione di TX assortiti Simulazioni con modelli matematici sulla base dei risultati delle prove in campo Distribuzione di probabilità e durata della sovrapposizione di segnale con 3 TX Probabilità cumulata e durata della sovrapposizione con 4 TX Fonte: SIGNAL STRENGTH VERSUS SIGNAL TIMING: Achieving reliability in multiple burial searches; Dr. Thomas Lund

21. Durata della sovrapposizione di TX uguali Simulazioni con modelli matematici sulla base dei risultati delle prove in campo 88-93 ms 784 +/- 10 ms 334-401 ms 1210 +/- 103 ms SE I SEPOLTI SONO IN NUMERO MAGGIORE DI 3 SI DEVONO UTILIZZARE LE TECNICHE DI RICERCA TRADIZIONALE (microgreca, 3 cerchi) COME PER ALTRO INDICATO ANCHE NEI MANUALI DEI COSTRUTTORI DEI DIGITALI A 3 ANTENNE Fonte: SIGNAL STRENGTH VERSUS SIGNAL TIMING: Achieving reliability in multiple burial searches; Dr. Thomas Lund

22. Durata della sovrapposizione di TX uguali 60 sec. 60 sec. • Molte brevi sovrapposizioni di segnale nell’unità di tempo: • Ripetuti segnali di stop • Poche lunghe sovrapposizioni di segnale nell’unità di tempo: • Lunghi tempi d’attesa per la ripresa della ricerca

23. Numero di sovrapposizioni di segnale P2 W2 W1 P1 Il numero di sovrapposizioni di segnale aumenta se: W (durata dell’impulso) elevata P (periodi di ripetizione) simili W2 + W1 Nc = P2 - P1

24. <28% >51% La percentuale di incidenti con più di 3 sepolti è inferiore al 13% e di questa, quella con sepolti vicini è inferiore al 1% (fonte: SLF Davos) 2 sepolti 15.45% Seppellimenti multipli: mito o realtà Diverso è il discorso per il numero di potenziali morti (numero di persone che vengono coinvolte nell’incidente)

25. In sintesi • Microgreca e/o metodo dei 3 cerchi sono da conoscere e praticare • I 3 antenne comportano velocità/reattività del ricercatore “inferiori”  senso di frustrazione • Seppellimenti multipli spesso si possono tradurre in ricerche singole multiple • I produttori di ARVA si stanno muovenod in modo non coordinato • Possibili direzioni di sviluppo di nuovi ARVA digitali • Riconoscimento del segnale d’onda di ogni ARVA ad inizio gita Revisione standard del segnale in trasmissione • “Randomizzazione” del periodo di ripetizione del segnale per evitare o ridurre al minimo la probabilità di sovrapposizione • Modulazione in frequenza del segnale • Passaggio a trasmettitori di segnali digitali • Spegnimento temporaneo da remoto del trasmettitore una volta individuato

26. Ma il parco attuale è (e sarà) ancora prevalentemente così …..

27. Prove effettuate nel 2008 21 prove 12 prove

28. Scheda apparecchi

29. Scheda apparecchi

30. Scheda apparecchi

31. Funzionalità dei modelli 3 antenne a confronto

32. Funzionalità dei modelli 3 antenne a confronto

33. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA Portata massima e minima

34. Sintesi dei test di ricerca 2 TX analogici NB: significa che l’apparecchio RX propone di adottare strategia per ricerca multipla TX vicini (microgreca) NB: significa che durante la ricerca rilevava la presenza di altri TX

35. Sintesi dei test di ricerca 2 TX analogici

36. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA: 3 TX digitali NB: significa che l’apparecchio RX propone di adottare strategia per ricerca multipla TX vicini (microgreca) NB: significa che durante la ricerca rilevava la presenza di altri TX

37. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA: 3 TX digitali

38. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA Ricerca profonda

39. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA • Gli ARVA digitali a tre antenne provati risolvono in modo assolutamente affidabile la ricerca di un solo travolto anche in caso di seppellimento profondo (vedi risultati test ricerca profonda) sia per quanto riguarda la dimensione della zona di sondaggio (sempre inferiore a 1 metro quadrato) che, soprattutto, per la completa eliminazione dei falsi massimi con qualsiasi posizione del TX • Nelle ricerche di 2 TX analogici tutti gli ARVA provati hanno presentato un grado di affidabilità differente da modello a modello per quello che attiene la correttezza delle informazioni fornite e la loro fruibilità in condizioni di stress. Più in dettaglio sono da segnalare: • Mancata segnalazione dei TX ad inizio ricerca anche a distanze inferiori alla portata minima (indicazione a display di procedere con ricerca del primo segnale) • Ricorrenti indicazioni di arresto della ricerca • Errata indicazione del numero di TX presenti nel campo • Errata indicazione delle distanze presunte dei TX • Perdita della marcatura del TX già localizzato con conseguente ritorno sullo stesso TX • le ragioni di tali comportamenti sono, probabilmente, da imputare alla scarsa qualità del segnale emesso dai TX analogici (oscillatori ceramici, impulsi lunghi e conseguente sovrapposizione dei segnali nel tempo, decadimento delle prestazioni per vetustà dei TX) • Nelle ricerche di 2 TX digitali i problemi elencati in precedenza non si sono presentati a motivo, probabilmente, della miglior qualità del segnale emesso dai TX stessi (oscillatori al quarzo, impulsi più corti che limitano il numero e la durata delle sovrapposizioni di impulso, minor vetustà dei TX) • Nelle ricerche di 3 TX digitali (le prove di ricerca di 3 TX analogici non sono state effettuate sulla base dei risultati deludenti di quelle di 2 TX analogici) sono stati evidenziati in misura più limitata alcuni dei problemi rilevati nel caso di 2 TX analogici

40. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA • Come indicato dai costruttori, la ricerca deve essere svolta con velocità differenti rispetto a quelle con ARVA analogici per consentire al microprocessore di elaborare il segnale dei TX, a conferma di questa affermazione si segnala una certa iniziale difficoltà da parte di ricercatori che avevano scarsa o nulla dimestichezza con gli RX digitali e che tendevano ad andare molto veloci • I tempi ritrovamento dei TX sono in genere buoni ma con significativi scostamenti attorno al valore medio, valore quest’ultimo che nel caso di ricerca reale ha poco significato • La ricerca di TX profondo verticale con TX digitale consente di ottenere precisioni di posizione molto elevate in termini di area di sondaggio (pari a 25 cm x 25 cm) centrata esattamente sulla verticale del TX a prescindere dalla sua inclinazione rispetto alla verticale • Nelle misure di portata minima si sono evidenziati per l’apparecchio Mammut PULSE, valori sensibilmente inferiori, circa la metà, rispetto a quelli di PIEPS DSP e Ortovox S1. Con 5 TX analogici dei 6 provati la portata minima rilevata per Mammut PULSE è risultata inferiore a 20 m • Gli aggiornamenti del software sono di rilevante importanza per il corretto funzionamento degli apparecchi • L’apparecchio (Ortovox F1) con il maggiore scarto di frequenza (+ 60 Hz) era appena tornato da una revisione generale del costruttore • La funzione di analisi del campo di ricerca (SCAN) consente reimpostare in modo corretto l’analisi del campo di ricerca (determinazione del numero di TX presenti) ma la sua attivazione comporta automaticamente la perdita del “marcaggio” dei TX già localizzati in precedenza

41. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA • Le operazioni di “marcaggio” del TX localizzato sono più semplici e immediate con Mammut PULSE rispetto a Ortovox S1 e PIEPS DSP a causa della differente logica (Mammut PULSE propone sul display questa operazione e richiede di confermarla indicando il tasto da premere) e della sensibilità dei tasti. Con PIEPS DSP e Ortovox S1 è il ricercatore che deve ricordarsi di effettuare l’operazione premendo l’apposito tasto, per altro contraddistinto da una evidente bandierina. Con PIEPS DSP si è verificata più volte la “smarcatura” di un TX appena marcato con modeste pressioni successive del relativo tasto, cosa che può avvenire naturalmente in una normale operazione di ricerca • Ortovox S1 presenta a display un quadro del campo di ricerca centrato rispetto alla posizione del ricercatore sul quale vengono indicate le posizioni e le distanze relative dei sepolti rispetto alla posizione del ricercatore, talvolta la sagoma del sepolto verso il quale ci si sta dirigendo si sposta sul display alle spalle della posizione del ricercatore e ciò genera un palese stato di confusione • Durante la fase di ricerca secondaria è necessario confrontare l’indicazione della direzione verso la quale muoversi (freccia) e quella della distanza rispetto al TX per individuare la corretta direzione di ricerca, ovvero per muoversi lungo il percorso più breve della linea di campo elettromagnetico che conduce al TX. La necessità di cambiare direzione viene indicata a display con un certo ritardo a causa dei tempi di elaborazione del microprocessore, mentre il ricercatore può constatare la necessità di invertire di 180° la direzione di ricerca per seguire il percorso più breve verso il TX semplicemente notando che la distanza indicata a display aumenta mentre prosegue lungo la direzione indicata dalla freccia • L’indicazione di arrestare le operazioni di ricerca in attesa delle elaborazioni dei microprocessori di ogni RX ha in genere un effetto negativo sul ricercatore

42. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA • La presenza del segnale acustico, specie se di intensità e/o frequenza crescente al diminuire della distanza RX-TX ha in genere un effetto positivo sul ricercatore • Ortovox S1 in fase di inizio della ricerca (cattura del primo segnale) presenta sullo schermo la sagoma del ricercatore che si muove lungo una greca a linee ortogonali che potrebbe indurre in errore un utente poco esperto. Infatti questa indicazione potrebbe essere percepita come tassativa anche quando è possibile e consigliabile, per dimensioni del campo di ricerca e presenza di soccorritori, svolgere la ricerca del primo segnale mediante corridoi di ricerca. Anche qualora si dovesse procedere alla ricerca del primo segnale mediante movimento a greca sul campo di ricerca, le indicazioni fornite a display potrebbero indurre in errore un utente poco esperto e/o in condizioni di stress in quanto la sagoma del ricercatore che compare sul display, per indicare la necessità di muoversi lungo la greca, compie degli spostamenti ortogonali che non coincidono con quelli che deve compiere il ricercatore, in quanto alla svolta della sagoma non corrisponde necessariamente, se non per pura casualità, la svolta che deve compiere il ricercatore sul terreno • Durante la fase di ricerca secondaria e di localizzazione finale gli apparecchi devono essere utilizzati in posizione orizzontale, qualora l’apparecchio si trovi in posizione diversa da questa Mammut PULSE e Ortovox S1 emettono una indicazione a display e un segnale acustico • Tutti gli ARVA provati tendono a far concentrare l’attenzione del ricercatore sul display dell’apparecchio cosa questa che ha come conseguenza quella di “distrarre” il ricercatore dalla osservazione del campo di ricerca sul quale è possibile, anzi molto probabile, siano presenti indizi e reperti utili ai fini della localizzazione dei travolti

43. Sintesi delle prove effettuate dalla C.N.S.A.SA e S.C.SA • Ortovox S1 dei tre appare come il meno affidabile nella risoluzione di seppellimenti multipli in presenza di due ARVA trasmittenti analogici di vecchia generazione (Ortovox F1, Fitre Snowbip, Barrivox VS-68, Ortovox M1 e M2). PIEPS DSP e Mammut PULSE nelle prove con due ARVA trasmittenti analogici non sono risultati del tutto immuni da confusioni e “messaggi variabili” (sul numero dei TX, sul marcaggio/esclusione e sui TX ancora da cercare), ma la frequenza e la rilevanza di questi errori ha avuto minore incidenza sul buon esito della ricerca. In presenza di due TX digitali, tutti gli apparecchi a tre antenne hanno mostrato buoni esiti in ricerca. Quando il numero degli apparecchi TX è aumentato a tre (tutti digitali), gli RX a tre antenne utilizzati hanno fornito prestazioni meno brillanti, ma più che accettabili. Anche in questa situazione Ortovox S1 ha manifestato qualche difficoltà nel fornire sempre indicazioni stabili e coerenti per il ricercatore. Assolutamente aleatoria e incoerente è apparsa la ricerca di tre TX analogici con RX digitali a tre antenne, a prescindere dal modello usato. Per questa prova non sono state fatte rilevazioni precise, ma le difficoltà e i limiti della tecnologia digitale nel distinguere i segnali sono apparsi evidenti. La possibilità di passare a un sistema di ricerca analogico/acustico (in caso di seppellimenti multipli non risolvibili con tecnologia digitale direzionale e marcaggio/esclusione degli apparecchi successivamente trovati) è stata implementata solo sul Mammut PULSE. PIEPS DSP e Ortovox S1 prevedono una sola metodologia di ricerca, fondata sulle funzionalità digitali degli apparecchi stessi. Per il Mammut PULSE è stato misurata una portata minima (antenne ortogonali tra TX e RX) sensibilmente inferiore (circa il 50%) rispetto ai due apparecchi concorrenti. Tale portata, inferiore ai 20 metri, deve essere attentamente considerata nella definizione delle bande di ricerca. Non a caso, nel manuale di istruzioni del Mammut PULSE, nella fase di ricerca del primo segnale viene detto che per ottimizzare la portata occorre ruotare l’ARVA intorno ai suoi assi. Tale indicazione non è presente nel manuali di PIEPS DSP e Ortovox S1, che dunque possono e devono essere tenuti orizzontali anche in fase di ricerca primaria senza perdere granché in portata.

44. Prove da effettuare presso le scuole Il protocollo delle prove da effettuare e il modulo di raccolta dei risultati sono disponibili sul sito www.cnsasa.it I risultati delle prove devono essere inviati alla Scuola Centrale di Sci Alpinismo

45. Prove da effettuare Il protocollo disponibile sul sito definisce in modo puntuale i dati che devono essere raccolti. Per una migliore confrontabilità degli stessi le prove dovrebbero essere fatte in modo rigoroso (stesso campo, stessi TX, stessi ricercatori per i diversi modelli in prova)