无线电通讯与对讲机

无线电通信是人类很早就开始使用的一项技术,比起手机、互联网这些比较新兴的通信方式,它的历史更为悠久,同时某些优点也是这些新技术无法完全替代的。我们知道无线电,也就是电磁波有几个重要的特性,波长/频率就是其中之一。

波长/频率

这里有一个波长、频率分段,我们知道光速约为 30, 000km/s,因此频率段按照 3\times 10^n 来分割对应的波长差不多正好是 1 \times 10^m 米。这里我们看看业余无线电通信最常用的两个频段:

  • VHF 为 30-300MHz,因此最短波长为 1m
  • UHF 为 300-3000MHz,因此最短波长为 10cm (1dm)。

随着波长增加,无线电会越来越受到地形、大气的影响,比如 UHF 更容易受到湿度的影响。受到波长影响最大的元件大约就是天线了,波长越大需要的天线尺寸往往越大,这样一来往往 UHF 的天线会短于 VHF。

并不是每个频段所有波长都可以被合法的用来进行任意的通信。

频段分配

无线电的应用是非常广泛的,频段资源往往每个国家都有明确的法律规定,不遵循这些条文的结果可能不仅仅是罚款了。这里是美国 VHFUHF 的分配,我们仅仅选择几个关心的频段:

  • VHF 中 87.5-108MHz 为 FM 广播(城市里很多音乐台、交通台等都会集中在这个频段),50-54MHz,144-148MHz,222-225MHz 均为业余无线电频段(根据波长,它们通常也被人称为 6m,2m 和 1.25m)。
  • UHF 中 470-512MHz 和 512-698MHz 为电视信号,420-450MHz,1240-1300MHz,2300-2310MHz,2390-2450MHz 为业余无线电频段(通常称为70cm、23cm 和 13cm 下、上段)。

通过行业划分,然后具体到某个区域,就能减少信号的相互干扰。这里有业余无线电更完整的频段列表。

一个小 tip:FM 本意为 frequency modulation,即频率调制,对应于另一个调制技术 AM(amplitude modulation)。

频道

有了频段的概念,我们知道这个范围里面还是可以存在多个 channel(频道),将这个空间继续细分,这样一来就可以避免同一频段里面的相互干扰了。比如车载收音机通常会搜索 FM 频段,将存在信号的频率记录下来,关联到某个频道,其实很早的电视机信号也是如此工作的。

业余无线电波段通常没有强制划分频道,因此不少设备匹配可以按照预先设置好的频率。比较有名的大约是这个领域的先驱摩托罗拉自己设定的频道分划了。

对讲机

对讲机(walkie talkie)最早也是由于军事用途诞生的,而后在民用。它是一种 half duplex 工作协议,同一频道上所有的对讲机一次只能有一个处于传送状态,而其他的处于接受。其调制方式多为 FM,但是某些产品也支持 AM、SSBCW 这些模拟信号调制,或者数字信号调制 radioteletype(电报)和 PSK31。比较新的有 D-STAR 可以同时传送语音和数据。

美国比较常见的是 FRSGMRS 这两个在 UHF 段的 FM 调制的对讲机系统,前者功率在 .5W 以下使用范围较小,而后者比较有用的功能是存在 repeater(中继器)的情况下,可以极大的提高其通信范围,然而在美国使用 GMRS 是需要许可证(65$ 每 5 年,一个许可证可以让整个家庭的直系成员都可以操纵)。中继器工作原理就是在较高的位置接受信号并将信号转发出去,这样可以跨过一些 UHF 无法穿越的山丘地形,但是对讲机只可以一个人传送,所以 repeater 转发的时候会将其频率进行一定的偏移,因此使用 repeater 的时候对讲机需要设置两项(频率和偏移),这样才能完成传送和接收。

这里可以查到美国各个州的中继器。使用前先搞清楚一些基本礼仪。比如通话时由于只有一方可以出声,所以每段话结束后需要有一个标志(比如 over),方便其他人听见后可以及时响应。又比如一般先到先得,如果某个频道已经被人占用,应该去寻找其他的频道。

具体的例子

比较廉价而又具有一定功能的宝峰 UV-5R 对讲机号称双频段是因为它覆盖了 VHF 和 UHF 部分用于业余无线电的频段:

  • 65-108MHz 只支持接受,覆盖了 FM 广播频段,因此可以用它收听节目
  • 136-174MHz 支持收发,覆盖了业余无线电 2m 段,但是同时通过它还能收到其他频段的信号
  • 400-520MHz 支持收发,覆盖了业余无线电 70cm 段,同时也能接收到其他频段的信号

通过软件可以将一些信息预先写入对讲机,如频道和中继器的偏移量等等,这样就不需要记住那么多诡异的数字了。很显然我们可以把 FRS/GMRS 的频段存入,然后将一些常去地方的 repeater 信息也记录下来。

这款对讲机最高功率为 5W,可以调节其大小(三档),比如使用范围较小(室内 FRS 通信)可以设为 low,但是户外活动建议设置为最大,这样才能在出现危险的时候使自己的信息最大可能的传输出去。

户外活动

最后我们来看看为什么说对讲机某些优点是现在手机或者互联网尚且无法替代的。多数灾难发生的时候,手机的信号塔需要额外的电力才能工作,而对讲机和中继器都是非常简单的设备,不需要强大的供电就可以维持其运营。某些山区里面是很难获得手机信号的,对讲机很多时候可以保证距离不大远的团队有可靠的通信手段。

不过更多的人是携带 HF 无线电设备,这属于短波通讯的范畴了,不过看着那么长的天线,真的觉得好难带出去,架起各天线就要搞半天。由于短波可以依靠平流层反射传播,甚至可以跨过大陆进行通信,比起 VHF/UHF 确实要强悍太多了。不过我设想的用途大约就是几个人 hiking 或者 camping 的时候,距离不会太远,但是手机却没法用。

无线电通讯与对讲机

第二次滑雪

第一次滑雪是在快要毕业的时候和实验室的同志们一起去的。

其实也没滑多长时间,大约 2:00 吧,多数时间我都在摔跤,爬起来,继续摔跤... 一开始抓那个吊臂上去手抓累了想学别人放在屁股下面,手一滑就是一跤,后面某位同志经过也被牵连了。
其实也没滑多长时间,大约 2:00 吧,多数时间我都在摔跤,爬起来,继续摔跤… 一开始抓那个吊臂上去手抓累了想学别人放在屁股下面,手一滑就是一跤,后面某位同志经过也被牵连了。

这次滑雪是在 Stevens Pass,去年 snowshoe 的地方对面,看起来不算很难的样子

Stevens Pass 的滑雪场
Stevens Pass 的滑雪场

一些准备工作包括

  • 天气情况 -1 摄氏度,估计和前两天 hiking 温度类似,可以考虑类似的厚度
  • 雪崩预警为 moderate,考虑到我们不会去高难度的地方,应该很安全
  • 准备了一个 goggle,但是似乎预报多云,应该墨镜就行
  • beanie 或者 balaclava 应该都不错,要是速度快的话需要
  • 据说星期天下过雪,so 可能一大早滑雪场要压一下?

要点:

  • 内八字劈叉可以减速(plow),但是教练似乎不喜欢
  • 两条腿的用力可以改变方向,外侧脚用力,最好通过眼睛注视需要前进的方向,自然而然会导致脚用力
  • 难的是保持速度下滑(选择路线),通常向下滑速度就会增加,通过外侧脚用力使得方向沿 zigzag 方向走可以避免速度快速增加而失去控制
  • 最困难的是下坡切换方向,如果速度太快,很可能无法通过侧向移动减速并获得转向的机会;用力过猛还可能导致倒行

滑雪是一个很诡异的运动,因为直观上向下滑与前倾身体,拐弯需要外侧脚用力别内八字,都是与人本能的反应相反,因此克服心里的恐惧是一个很重要的因素。但是我们仍然需要通过多次的实践保证在可控制的难度以内,避免受伤。

第二次滑雪

徒步日记(27)

Franklin Falls
Franklin Falls

时间:2017.1.21 ~8:10am – 12:00pm

地点:Franklin Falls,一共 ~7 miles,爬高 200 ft,夏天因为车可以开到实际的 trail head,行程其实只有 2 miles 左右。

路线:I90 的 47 号出口,过桥,本来在 NF9034 交叉口那里可以停车的,这次却发现 no parking 的牌子,看见 NF9034 上有些冰雪,心里有点发怵,后来决定试试看,如果路况不好就掉头。前面一截勉强可以看见路面,所以觉得没什么,后来从 I90 下面过去看见了 NF5800 被封了,前面也有两个 no parking 的牌子,远远的 NF9034 变成 NF9035 似乎有车停靠在路边,便继续向前了,那一段明显路面冰更多,路很窄,可能只能一辆车单向行驶(两辆就很难说过不过得去)。结果到了路的尽头已经停满了,很难再停一辆车。于是只能倒车,好在后面跟的那辆车很识趣早早的走了。由于两边都有车,我倒车的时候非常小心,但是出去有一节地上有 pothole,为了避让左手最后一辆车,我的某个前轮顿时失去了 traction,第一次体会到这种地面对两驱车的挑战性,好在离左边那辆车有一定的距离,那边的司机指引我靠近他的车,从而避免倒车进入那个 pothole。倒了一段之后,路稍微变宽,于是赶紧掉头。走到 I90 桥下面看见有两辆停在桥下面路边,尽管有一点雪,还是可以停下来。

停车之后吃了个早饭。本来打算 6:00 起来,结果闹钟响了被按掉之后又睡着了,所以实际出门时间在 7:00。停好车差不多 8:10 左右了。还好停在桥下,刚出来收拾行装,上面一辆除雪车经过,一下铲下来一阵雪块,还好那个时候路上没有太多车,感觉要是被砸上了还是有一定风险的。

这次温度并不是那么低,可能有 -1 到 2 度,mid base layer 加 mid layer 另外一个 hard shell 已经一点都不冷了,其实甚至可以换个 soft shell,毕竟没有什么风。下身怕防水的外裤冷,加了个 light weight base layer,也完全胜任了。其实估计不要也行。登山靴套上了铁链增加与路面的摩擦,还是拿着登山杖。只带了手套,没有带帽子,似乎也还好。

NF8600 前一节非常滑,看样子铲雪车来过一次,路上没有雪,但是结冰了,铁链在这一节非常给力,倒是登山杖用处相对来说不太重要。一般经验来看我是走得相对较慢的,但是前面好几拨人没有带任何装备,最多就是 winter boots,结果都很挣扎,让我轻松超越:有的人为了避免路面的冰层,就走到路边铲雪车堆起来的雪上,那里不平走起来很慢;敢在路面走的步子都格外的谨慎,希望走到一些快化掉的冰上,这样鞋子不大会打滑。那种又硬还泛着光的冰层,即使我也不大敢直接走上去。

NF8600 后半截是没有除过雪的,所以走起来相对来说更加轻松。完全没有打滑,加上登山杖,也没有太多爬高,走起来很顺利,唯一小心的大约是 tree bomb:前段时间的积雪还在树上,这两天温度上升之后,积雪很频繁的从树上坠落,被砸中的话还是会被冰得比较难受的,怕冷可以带个 hoodie。到了瀑布那里,积雪相对比较松软,前面好几个人都没什么准备,走在上面都非常小心缓慢,加上有个地方下坡,有人就干脆滑下去了,仗着装备好,我可以直接走下去,都没觉得任何不稳定。最有意思的大约是穿过 Denny Creek 那截,溪水上有几块石头,但是都有积雪,也看不出来那个是真石头那个是飘在上面的冰块。拿着登山杖,我可以试探那个地方结实与否,过去基本就是两步;回来的时候路上人已经很多了,这个地方就交通堵塞了,年轻人胆子大,没有装备也不管,跳了两个,结果两人着脚的位置都是冰块,被他们一顿都塌到流水里面,结果湿了一条腿。

几个技术性的 tips

  • hiking boots 一般有硬头的,我一开始以为只能保护脚趾踢到石头什么的,其实主要功能是让人用它踢别的东西,比如雪地爬高的时候可以用脚踢坡上的雪,形成一个下脚点,有了硬头才可能快速踢出来
  • boots 上的 chain 之类的 traction device 需要用力得当才会发挥作用,比如和冰面接触的时候,只有通过坚硬的金属压碎冰层的表面才会增加摩擦力,所以用力踩下去才能发挥作用,而侧向用力也有可能打滑
  • 雪天的照片比较容易高光部分低反差,lightroom 里面的两个技巧:高光反差小,highlight -100 然后通过 white 调最亮点;暗处反差小,shadow +100 然后通过 black 调最暗点

最后的感叹,有一定的装备确实会让这种行程舒适不少,没有足够的准备还是不要来这种地方。

WTA report 见此。Flickr 大图

徒步日记(27)