前言
无论是灾难电影还是日常生活,我们都曾看到过SOS的身影?例如,中国电影《一出好戏》中流落荒岛的一群人用救生衣摆放了一个SOS的标记;国外电影《荒岛余生》中汤姆汉克斯用木头摆了一个SOS。但为什么国际求救信号是SOS呢?它背后到底隐藏着什么秘密?
从航海业说起
20世纪初,航海业迅速发展,海上事故日益增多。海洋大国为了能够及时发现船只遇险信息,决定制订通用求救信号,该信号要满足如下特点:
- 足够简单,容易记忆
- 足够完备,信息准确
当时船舶和陆地主要的通讯方式是无线电,相信我们在很多抗战片中都见过滴滴答答的电报,就是当时最常见的无线电通讯设备。
用灯泡搭建电报
电报按照通讯方式可分为两种:有线电报和无线电报。尽管两者在实用性上不可同日而语,但两者通讯机制是一样的。所以,理解了有线电报的机制,也就理解了无线电报。
电影《金刚川》中描述了一个场景,解放军需要在凌晨5点之前渡江,渡江需要修筑渡桥,不能有明火,以防敌军轰炸,还要接受来自江对岸的命令。假设无线电通讯被监听,不能通过无线电通讯。
在这种场景下,我们就可以利用电池/开关/灯泡等器件组建一台有线电报机,把开关(发送端)放在桥这边,把灯泡(接收端)放在桥对岸的军事基地。通过有节奏的开闭开关,让灯泡有节奏的闪烁,根据闪烁的次数就可以传递信息了,例如:通过让灯泡闪烁对应的次数,发送1-9个数字。
注:真实场景下的电报,都是用电磁继电器代替灯泡的。本文仅用于说明情况。电磁继电器的用途下文再说。
同理,再制作一个一样的设备,把接收端和发送端颠倒过来,就可以实现两岸的实时通讯了。这就是电报机的雏形。尽管当前只能发送1-9个数字,但是我们已经成功了一半,不是吗?
当然,我们若是愿意,也可以用拼音或英文传递信息。首先要对26个字母编码,最直观的方式是:1-26次闪烁分别表示a-z这26个字母。理论上,通过这种方式,我们能传递任何含义的信息(英文或拼音)。
字母 | a | b | c | …… | o | p | …… | s | t | …… | x | y | z | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
闪烁 | 1 | 2 | 3 | …… | 15 | 16 | …… | 19 | 20 | …… | 24 | 25 | 26 |
但,这种方式存在明显不足——信息传递效率太低。假设要发送stop指令,大概需要闪烁19+20+15+16=70次,就算发送端手速跟得上,接收端的眼力也跟不上。
为电报设计新编码
这里有人提出了一个新的方案,用闪烁的间隔表示不同的含义【亮-灭-亮(短闪烁)和亮-灭灭-亮(长闪烁)】,用更长的间隔分割两个字母【上一个字符**"“灭灭灭灭”**下一个字符】,由这两种闪烁来自由组合构成新的含义。在这个前提下,我们本着最短闪烁次数和高频字母优先的原则,重新设计26个字母编码。
用编码中包含的短闪烁和长闪烁的数量进行分组,接下来用**.**表示短闪烁,*——*表示长闪烁,例如1位可表示2种含义,分别为:
- ".“表示E
- ”-“表示T
以此类推,2位可表示4个字母,3位可表示8个字母,4位可表示16个字母,累计:2+4+8+16=30个字母,多出的4个可用来做标点或空格。具体如下表:
按照这种设计思路,发送端能方便的根据字母查编码,接收端也可以根据编码的数量反查字母。再看下stop的莫斯密码表示:”… - — .–.",闪烁11次,相较于之前的70次,节省了
(70-11)/70=84.3%
我们还可以发现一个规律:
含义数目 = 2^编码的位数
因此莫斯编码又被成为二进制编码。
到这里,其实我们已经回答了前沿的问题:为什么国际求救信号是SOS?来,回到上图编码表,找到SOS的位置,拼出他们的莫斯密码:… — …。现在知道原因了吧?SOS简短、准确、连续而有节奏,易于拍发和阅读,也很易懂,是莫斯密码中最方便记忆且不容易和其他编码混淆(3位长度)的组合之一。
如果有机会会看《无间道》,清注意陈永仁(梁朝伟)给黄sir(黄秋生)传递求救信息时轻敲玻璃时的手势,是不是嘀嘀嘀 哒哒哒 嘀嘀嘀?
SOS第1次被人们使用是在1905年的4月1号,1908年正式成为国际标准,但在此之前CQD才是事实上的国际求救信号。现在很多人都把SOS理解为save our ship,但事实上这只是人们后来赋予它的意义。
SOS另有一种表现方法为191519。19、15、19分别为S、O、S在26个英文字母中的顺序。原因是SOS求救信号广为人知,当在极端被动的情况之下SOS会暴露受难者求救的信息,所以191519是另一种隐晦的传递和表达求救讯息的符号。
延长电报传递距离
解决了编码问题,我们的电报机往前更近了一步,但它的通讯距离仅局限在两岸,效果大打折扣。我们是不是可以继续延长电路,实现和千里之外总部的通讯呢?原理上可行,但实际实施过程中会发现延长导线的长度,会导致电阻增加,灯泡越来越暗,甚至就看不出闪烁了。
那有什么方法来解决这个问题呢?且听下节:102继电器——不只放大信号这么简单。
待续……