תחנת מטאור פטל: 17 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

מטרת הדרכה זו היא שתבנה מצלמת וידיאו לזיהוי מטאורים המתפקדת במלואה בה תוכל להשתמש מאוחר יותר לצורך זיהוי מטאורים ותצפיות. החומרים בהם נעשה שימוש יהיו זולים יחסית וניתן לרכוש אותם בקלות בחנות הטכנולוגיה המקומית שלך. כל התוכנות המשמשות בפרויקט זה הן קוד פתוח, והפרויקט עצמו הוא קוד פתוח.

תוכל למצוא מידע נוסף על הפרויקט ב- Hackaday וב- Github של רשת המטאורים הקרואטית.

שלב 1: דרישות וחומרים

החומרים בהם נעשה שימוש הם:

• מחשב Raspberry Pi 3
• כרטיס מיקרו SD מסוג 10, נפח אחסון של 32 GB ומעלה
• מתאם כרטיס מיקרו SD
• ספק כוח 5V ל- RPi עם הזרם המרבי של 2A לפחות
• מארז RPi עם מאוורר
• כיורי קירור
• מודול RTC (שעון בזמן אמת) - מודול RTC DS3231
• EasyCap (ערכת שבבים UTV007) וידאו דיגיטליזציה (לשאר יש בעיות ב- RPi)
• מצלמת טלוויזיה במעגל סגור ומצלמת טלוויזיה במצלמת Sony Effio 673 (4 מ"מ או 6 מ"מ)
• ספק כוח למצלמה 12V
• בית מצלמות אבטחה
• חיווט וכבלים
• אופציונלי: מתאם HDMI ל- VGA

שלב 2: הגדרת ה- RPi - חומרים

ראשית נתחיל בהגדרת ה- RPi עצמו. לשם כך נזדקק לחומרים הבאים:

• פטל פי 3
• 3 כיורי קירור
• קופסת פלסטיק RPi עם מאוורר
• מודול RTC
• כרטיס זיכרון

שלב 3: התקנת Raspbian

כעת יהיה עליך להתקין את Raspbian, מערכת ההפעלה של RPi על כרטיס המיקרו SD שלך. אתה יכול לקבל את Raspbian Jessie (תמונת מערכת ההפעלה שעובדת עם הגדרת המצלמה הנוכחית הזו) בקישור הזה: הורדת Raspbian

כמו כן, עליך להיות בעל מתאם כרטיס מיקרו SD כדי להתקין את מערכת ההפעלה בכרטיס.

במקרה שכרטיס ה- SD שלך אינו חדש לגמרי, יהיה עליך לעצב את הכרטיס לפני התקנת Raspbian. תוכל למצוא את המדריך להתקנת Raspbian ועיצוב כרטיס ה- SD בקישור הזה: התקנת Raspbian

שלב 4: כיורי קירור וכרטיס SD

אנו מתחילים בהדבקת כיורי החום למעבד ול- GPU של הלוח, כמו גם לחלק האחורי של ה- GPU. ראשית עליך לקלף את המכסה הכחול שמתחתיו משטח דביק המתחבר ליחידות הנ ל. החלק המתקלף יכול להיות קצת מסובך, אבל אתה יכול להשתמש בכל חפץ חד כדי להסיר את המכסה בקלות יחסית.

לאחר מכן עליך לשים את כרטיס ה- SD שהתקנת עליו את Raspbian ביציאת כרטיס ה- SD ב- RPi שלך (למיקום יציאת כרטיס ה- SD, ראה שלב 6.)

שלב 5: הרכבת הקופסה והמאוורר

לאחר מכן תוכל לעבור להרכבת הקופסה שבה ה- RPi שלך יהיה. הקופסה עשויה מפלסטיק ושוב מכוסה בנייר כסף שיורד בקלות. אנו מציעים שתתחיל להרכיב את הקופסה מצידי לוח ה- RPi שלך, שכן אז תוכל לזהות בקלות איזה צד הוא ואיך בדיוק יש להרכיב את הקופסה על ידי זיהוי חריצי הנמל בצדדים. לאחר מכן תחבר את תחתית הקופסה. וודא שהחור בצד התחתון מיושר עם GPU.

לאחר מכן תוכל לחבר את הצד העליון של הקופסה. "הרגליים" הקטנות יותר שיוצאות משני צדי הצד העליון חייבות להיות מיושרות עם חורים קטנים מכל צד של הקופסה. בנקודה זו עליך בהחלט לוודא כי החלק העליון של התיבה נמצא מעל מערך סיכות GPIO. בהמשך, תוכל לצרף את מודול RTC. ניתן לחבר אותו לארבעת סיכות ה- GPIO הראשונות המביטות לכיוון מרכז הלוח, כפי שניתן לראות בתמונה. כעת סיימו את עבודת הגדרת החומרה של ה- RPi שלכם על ידי חיבור המאוורר לצדו העליון של הלוח. תפקידו של המאוורר, כמו של כיורי החום, הוא לאפשר קירור וביצועים אופטימליים של ה- RPi שלך כאשר הוא נמצא בעומס חישובי כבד. תחילה תבריג את המאוורר במקומו באמצעות בורג צלב קטן, כאשר הברגים ולוגו המאוורר מצביע כלפי פנים הקופסה. לאחר מכן יש לחבר את כבל המאוורר לסיכות GPIO 2 ו -3, ולהביט כלפי חוץ של הקופסה. אם נראה שחלק מהברגים מפריעים ללוח עצמו ו/או אינם מאפשרים לסגור את הקופסה באופן מלא, ניתן כמובן להבריג חלק מהם כך שיצביעו כלפי חוץ של התיבה. אם נראה שהמאוורר לא עובד, נסה לחבר מחדש את כבל המאוורר לפינים או אפילו להלחם את הכבל הרופף למאוורר.

שלב 6: חיבור ציוד היקפי

בחלק זה של התהליך, תהפוך את לוח ה- RPi שלך למחשב שמיש.

לשם כך תצטרך:

• אופציונלי: כבל HDMI ל- VGA
• עכבר
• מקלדת
• צג
• צגים וכבלי חשמל RPi

תתחיל בחיבור הצג ל- RPi שלך. יציאת הווידאו בה משתמש RPi היא HDMI כך שאם אין לך כבל HDMI או צג (למשל אם יש לך כבל VGA), עליך לרכוש מתאם HDMI TO VGA. יציאת HDMI ממוקמת באחד הצדדים של מחשב הלוח יחיד RPi. לאחר מכן תוכל לחבר את המקלדת והעכבר ל- RPi באמצעות יציאות ה- USB. לאחר הגדרת התקני הכניסה והפלט הבסיסיים שלך, תוכל לחבר את ה- RPi למקור חשמל באמצעות המתאם והכבל המצורף ללוח שלך. חשוב לציין כי כוח החשמל המשמש להפעלת ה- RPi חייב להיות לפחות 2.5 A.

שלב 7: התקנת חומרה של המצלמה

בשלב זה תעשה התקנת חומרה של המצלמה שלך ותחבר אותה ל- RPI.

לשם כך תזדקק לדברים הבאים:

• EasyCap ADC (ממיר אנלוגי -דיגיטלי) - ערכת שבבים UTV007
• מצלמת טלוויזיה במעגל סגור של Sony Effio
• חיווט וכבלים

ההתקנה והתצורה של הכבלים הם בדרך כלל שלך. בעיקרון, עליך לחבר את המצלמה לאספקת החשמל באמצעות כבל חשמל כלשהו ופלט אות המצלמה למצלמה. אתה יכול לראות את התצורה שלנו בתמונות למעלה. יהיה עליך לחבר את כבל האות של המצלמה לכבל הנקבה הצהוב של ה- EasyCap ADC. הכבלים האחרים של EasyCap לא יהיו נחוצים. כעת תוכל לחבר את EasyCap ל- RPi שלך. מכיוון שכנראה לא יהיה לך מספיק מקום באזור חריצי ה- USB של ה- Pi, אנו מציעים לחבר את ה- ADC באמצעות כבל הארכה USB.

אזהרה: EasyCap ADC עם ערכות שבבים STK1160, Empia או Arcmicro לא יפעלו. ערכת השבבים היחידה הנתמכת היא UTV007.

שלב 8: בדיקת המצלמה

על מנת לבדוק את התצורה שלך, יהיה עליך לבדוק את האות המועבר ל- RPi שלך.

מעתה תתקין את כל התוכנות באמצעות הטרמינל, שהוא ממשק משתמש של שורת הפקודה. מכיוון שתשתמש בו לעתים קרובות מאוד, חשוב לציין שניתן לפתוח אותו באמצעות קיצור המקשים: Crtl+Alt+T.

התקן תחילה את mplayer באמצעות הטרמינל באמצעות פקודה זו:

sudo apt-get להתקין mplayer

זוהי תוכנית לצפייה בוידאו מהמצלמה.

לאחר מכן, יהיה עליך להפעיל את mplayer. אם יש לך מצלמת NTSC (תקן צפון אמריקאי), הפעל זאת במסוף:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = NTSC -vo x11

אם ברשותך מצלמת PAL (אירופה), הזן את הדברים הבאים:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = PAL -vo x11

אם אתה מקליד את הפקודות באופן ידני במסוף, ודא שהתו הנכון בחלק "הנהג = v4l2" בפקודה הקודמת אינו אות אחת ('1'), אלא אות L קטנה ('l'). עם זאת, אנו ממליצים בחום פשוט להעתיק ולהדביק את הפקודות באמצעות Ctrl+Shift+C להעתקה ו- Ctrl+Shift+V להדבקת פקודות בתוך הטרמינל. זה הופך את תהליך ההתקנה לקל הרבה יותר ומהיר הרבה יותר.

אם המצלמה מחוברת כראוי, תראה את הזנת הווידאו מהמצלמה. אם לא, בדוק שוב את השלבים הקודמים וודא שעקבת אחריהם כראוי.

שלב 9: התקנת כל התוכנות הדרושות

בשלב הבא תצטרך להתקין את כל התוכנות הדרושות. ראשית, הפעל זאת:

עדכון sudo apt-get

ושדרג את כל החבילות:

sudo apt-get upgrade

תוכל להתקין את כל ספריות המערכת באמצעות הפקודה הבאה:

sudo apt-get install git mplayer python-scipy python-matplotlib python2.7 python2.7-dev libblas-dev liblapack-dev at-spi2-core python-matplotlib libopencv-dev python-opencv python-imaging-tk libffi-dev libssl -מפתח

מכיוון שהקוד המשמש לאיתור מטאורים נכתב ב- Python, עליך גם להתקין כמה 'מודולים' של Python המשמשים את הקוד. ראשית, התחל בהתקנת pip (חבילות התקנת פיפ) מהמסוף:

sudo pip להתקין -U pip setuptools

עליך גם להתקין ולעדכן את חבילת Numpy תחילה:

sudo pip התקן numpy

sudo pip -שדרוג numpy

כבר יהיה לך pip ו- Python ב- RPi שלך, אך עליך לשדרג לגרסה העדכנית ביותר. התקן את כל ספריות פייתון עם הפקודה הבאה:

sudo pip להתקין gitpython כרית scythy cython astropy pyephem weave paramiko

זה כנראה ייקח קצת זמן.

שלב 10: הגדרת מודול אזור הזמן ו- RTC

מכיוון שזמן מדויק ממלא תפקיד חשוב בתצפית ובזיהוי מטאורים, עליך לוודא שה- RPi שלך שומר על הזמן הנכון. ראשית, הגדר את אזור הזמן שלך ל- UTC (אזור זמן סטנדרטי בקרב אסטרונומים) באמצעות הפקודה הבאה:

sudo dpkg-configure tzdata

פעולה זו תפתח ממשק משתמש שינחה אותך בתהליך. בחר 'אף אחד מהאמור לעיל' ולאחר מכן 'UTC' ויצא.

לאחר מכן, יהיה עליך להגדיר את מודול ה- RTC שלך כדי לשמור על הזמן אפילו שהמחשב שלך כבוי ומחובר לאינטרנט. לצורך הגדרת המודול תתבקשו לעתים קרובות לערוך קובץ כלשהו. עשה זאת באמצעות:

סודו ננו

שבו תחליף בכתובת הקובץ בפועל. לאחר שתסיים, הקש על Crtl+O ו- Crtl+X.

כמו כן, כאשר אתה נדרש 'להגיב' על שורת קוד, בצע זאת על ידי הצבת סימן # בתחילת השורה המדוברת.

הוסף את השורות הבאות בסוף /boot/config.txt:

dtparam = i2c_arm = מופעל

dtoverlay = i2c-rtc, ds3231

לאחר מכן הפעל מחדש את ה- RPi שלך:

sudo reboot

לאחר מכן הסר את מודול ה- Hwclock מזויף מכיוון שאתה לא צריך אותו יותר:

sudo apt-get להסיר fake-hwclock

sudo update-rc.d hwclock.sh אפשר sudo update-rc.d להסיר

לאחר מכן, הערה את השורות עם -systz בקובץ/lib/udev/hwclock -set.

כעת עליך להגדיר את השעה הנוכחית על ידי כתיבת זמן המערכת הנוכחי ל- RTC, ולהיפטר מהדמון המיותר של NTP:

sudo hwclock -w

sudo apt-get הסר ntp sudo apt-get להתקין ntpdate

עוד עריכה! ערוך את הקובץ /etc/rc.local והוסף את הפקודה hwclock מעל השורה שאומרת יציאה 0:

לישון 1

hwclock -s ntpdate -debian

מנע את ההגדרה האוטומטית של השעון לערך אחר על ידי עריכת קובץ/etc/default/hwclock ושינוי הפרמטר H WCLOCKACCESS:

HWCLOCKACCESS = לא

כעת עליך להשבית את עדכון מערכת RTC משעון המערכת, מכיוון שכבר עשינו זאת, על ידי התייחסות לשורה הבאה בקובץ /lib/systemd/system/hwclock-save.service:

ConditionFileIsExecutable =!/Usr/sbin/ntpd

הפעל את שעון RTC על ידי הפעלה:

sudo systemctl הפעל את hwclock-save.service

כדי שזמן ה- RTC יתעדכן כל 15 דקות, אתה מפעיל את זה:

crontab -e

ובחר את עורך הטקסט האהוב עליך.

ובסוף הקובץ הוסיפו את השורה הבאה:

*/15 * * * * ntpdate-debian>/dev/null 2> & 1

פעולה זו תעדכן את זמן שעון ה- RTC כל 15 דקות באמצעות האינטרנט.

זהו זה! אתה מסודר! זה היה קל, לא? כל שעליך לעשות הוא לאתחל את המחשב:

sudo reboot

שלב 11: הפעלת שירות כלב השמירה

ה- RPi לפעמים נתקע וקופא באופן בלתי מוסבר. שירות כלב השמירה בעצם מפעיל מחדש את ה- RPi באופן אוטומטי כאשר הטיימר שלו רושם שהמחשב לא עשה דבר בזמן שרירותי.

על מנת לאפשר את שירות כלב השמירה לחלוטין, התקן תחילה את חבילת כלב השמירה על ידי הפעלת מסוף זה:

sudo apt-get להתקין כלב שמירה

לאחר מכן טען את מודול השירות באופן ידני:

sudo modprobe bcm2835_wdt

הוסף קובץ.config כדי לטעון את המודול באופן אוטומטי ולפתוח אותו באמצעות עורך ננו:

sudo nano /etc/modules-load.d/bcm2835_wdt.conf

לאחר מכן הוסף שורה זו לקובץ:

bcm2835_wdt

ולאחר מכן שמור את הקובץ באמצעות הקלדת Ctrl+O ולאחר מכן Ctrl+X.

עליך גם לערוך קובץ נוסף ב-/lib/systemd/system/watchdog.service על ידי הפעלת מסוף זה:

sudo nano /lib/systemd/system/watchdog.service

כעת הוסף שורה לקטע [התקנה]:

[להתקין]

WantedBy = multi-user.target

כמו כן, דבר אחד שנותר לעשות הוא להגדיר את שירות כלב השמירה עצמו. ראשית פתח את קובץ.conf במסוף:

sudo nano /etc/watchdog.conf

ולאחר מכן בטל תגובה [כלומר, הסר את סימן ההאשטאג שמולו] את השורה שמתחילה במכשיר #כלב שמירה. בטל גם את השורה שאומרת #max-load-1 = 24.

כל שנותר הוא להפעיל ולהפעיל את השירות:

sudo systemctl אפשר watchdog.service

ואז:

sudo systemctl התחל watchdog.service

שלב 12: קבלת הקוד

יש להוריד את הקוד אל /home /pi. כדי להוריד את הקוד לשם, הזן את הטרמינל הבא:

CD

אתה יכול להשיג את הקוד על ידי פתיחת הטרמינל והפעלת:

שיבוט git "https://github.com/CroatianMeteorNetwork/RMS.git"

כעת, על מנת לאסוף את הקוד שהורדת ולהתקין את כל ספריות פייתון, פתח את הטרמינל ונווט אל התיקייה שבה הקוד משובט:

cd ~/RMS

ואז רץ:

sudo python setup.py התקנה

שלב 13: הגדרת קובץ התצורה

אחד השלבים החשובים ביותר הוא הגדרת קובץ התצורה. יהיה עליך לפתוח את קובץ התצורה ולערוך אותו:

sudo nano /home/pi/RMS/.config

תהליך ההקמה מורכב בעצם מכמה חלקים:

ראשית, עליך להגדיר את מזהה התחנה שלך, הנמצא תחת הכותרת [מערכת]. זה חייב להיות מספר בן 3 ספרות. אם ה- RPi שלך שייך לארגון אסטרונומי, מזהה התחנה יינתן לך מהארגון הזה. אם לא, תוכל להגדיר את המזהה בעצמך. לאחר מכן, עליך להגדיר את קואורדינטות המקום בו נמצאת המצלמה שלך, כולל גובה מקום התצפית. את המידע בנוגע לקואורדינטות של כל מקום ניתן להשיג בקלות באמצעות האפליקציה 'קואורדינטות GPS' באנדרואיד או באפליקציית 'נתוני GPS - קואורדינטות, גובה, מהירות ומצפן' ב- iOS.

לאחר מכן, עליך להגדיר את החלק [Capture] בקובץ התצורה. אתה רק צריך לשנות את הגדרות הרזולוציה של המצלמה שלך ואת מספר ה- FPS (פריימים לשנייה).

אם יש לך מצלמת NTSC (צפון אמריקה), תהיה לך רזולוציית מסך של 720 x 480, ו- FPS שלך יהיה 29.97.

אם יש לך מצלמת מערכת PAL (אירופה), תהיה לך רזולוציית מסך 720 x 576, ו- FPS שלך יהיה 25. עליך למלא את הנתונים בקובץ.config בהתאם לפרמטרים אלה.

לאחר שתסיים את הגדרת קובץ התצורה, הקש Ctrl+O כדי לשמור שינויים בקובץ ו- Crtl+X ליציאה.

שלב 14: הגדרת המצלמה

לתחילת התקנת המצלמה, יהיה עליך להשיק שוב את mplayer המאפשר תקשורת למצלמה במסוף.

אם יש לך מצלמת NTSC, הקלד זאת במסוף:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = NTSC -vo x11

אם אתה גר באירופה, הפעל זאת:

mplayer tv: // -tv driver = v4l2: device =/dev/video0: input = 0: norm = PAL -vo x11

ואז יפתח חלון mplayer ותראה בדיוק מה המצלמה שלך מצלמת. כעת עליך לבצע התקנה ידנית של המצלמה. ראשית עליך ללחוץ על כפתור 'SET' האמצעי בגב המצלמה, שיפתח תפריט. אתה יכול לנווט דרכו באמצעות הכפתורים סביב כפתור SET.

לאחר מכן, עליך לפתוח את הקובץ RMS/Guides/icx673_settings.txt או באמצעות מסוף או ב- Github, ופשוט להעתיק את ההגדרות שניתנו בקובץ למצלמה שלך על ידי ניווט בתפריט ושינוי הגדרות המצלמה כמתואר ב פה:

עדשה - ידנית

SHUTTER/AGC - מצב ידני (ENTER) - SHT+AGC SHUTTER - AGC - 18 WHITE BALANCE - ANTI CR BACKLIGHT - OFF PICT JUSTERING (ENTER) MIRROR - OFF HIGHT - 0 CONTRAST - 255 SHARPNESS - 0 HUE - 128 GAIN - 128 DEFOGG - כיבוי ATR - זיהוי תנועה כבוי - כבוי ……… הקש על הבא ……… פרטיות - יום כבוי/לילה - שחור/לבן (כבוי, כבוי, -, -) NR (ENTER) מצב NR - כבוי Y רמה - - C רמה - - מזהה מצלמה - OFF SYNC - INT LANG - ENG ……… שמור את כל היציאה

הגדרות אלה יהפכו את המצלמה לאופטימלית לזיהוי מטאורים בלילה.

אם התמונה נראית כהה מדי (לא נראים כוכבים), תוכל להגדיר את פרמטר AGC ל -24.

אם תצוגת mplayer הופכת לירוקה, לחץ על Crtl+C בחלון המסוף שלה. פתח חלון מסוף אחר והקלד את הפקודה הבאה פעמיים:

sudo killall mplayer

שלב 15: סוף סוף! הפעלת התוכנה

ראשית, בדוק את ההתקנה שלך על ידי הפעלת StartCapture למשך 0.1 שעות (6 דקות):

python -m RMS. StartCapture -d 0.1

אם הכל בסדר עם ההתקנה, יופיע חלון לבן לחלוטין. אי שם בחלק העליון של החלון תהיה שורה שאומרת 'Maxpixel'. אם החלון אינו מופעל או שתהליך הלכידה אינו מתחיל כלל, עבור אל 'שלב 16: פתרון בעיות'.

כעת אתה מוכן לתחילת לכידת נתונים וזיהוי מטאורים. כל שעליך לעשות הוא להפעיל את הקוד במסוף:

python -m RMS. StartCapture

זה יתחיל לצלם אחרי השקיעה, ויפסיק לצלם עם עלות השחר.

הנתונים יישמרו ב-/home/pi/RMS_data/CapturedFiles, והקבצים עם זיהוי המטאורים יישמרו/home/pi/RMS_data/ArchivedFiles.

כל זיהוי המטאורים ללילה אחד של גילוי יישמרו בקובץ *.tar.gz ב-/home/pi/RMS_data/ArchivedFile s.

שלב 16: פתרון בעיות

בעיה ב- GTK

לפעמים ובמכשירים מסוימים, נראה שאין חלון 'Maxpixel' שצריך להציג לפני הלכידה וכי יש אזהרה ביומן RMS. StartCapture:

(StartCapture.py:14244): Gtk-ERROR **: סימני GTK+ 2.x זוהו. אין תמיכה בשימוש ב- GTK+ 2.x ו- GTK+ 3 באותו תהליך

יהיה עליך להתקין חבילה באמצעות apt-get:

sudo apt-get להתקין pyqt4-dev-tools

על מנת לתקן את השגיאה ולהתחיל לצלם, הפעל:

פִּיתוֹן

ואז:

>> ייבוא matplotlib

>> matplotlib.matplotlib_fname ()

פעולה זו תדפיס את המיקום של קובץ התצורה של ספריית python matplotlib, למשל: /usr/local/lib/python2.7/dist-packages/matplotlib-2.0.2-py2.7-linux-armv7l.egg/matplotlib/mpl -data/matplotlibrc

ערוך קובץ באמצעות עורך הננו:

סודו ננו

וכאשר בקובץ, החלף את השורה שאומרת:

backend: gtk3agg

עם השורה הזו:

backend: Qt4Agg

עליך גם לבטל את התגובה לשורה:

#backend.qt4: PyQt4

שמור את הקובץ וסיימת!

התקנת אסטרופי נכשלה

אם מודול פיתון האסטרופי נכשל בהתקנה והודעת השגיאה המוצגת אומרת:

ImportError: אין מודול בשם _build_utils.apple_accelerate

אז כנראה שאתה צריך גרסה חדשה יותר של numpy. אז קדימה, שדרג את numpy כדי לפתור את הבעיה:

sudo pip -שדרוג numpy

לאחר שתעשה זאת, עליך גם לבצע התקנה מחדש מלאה של מודולי הפיתון וחבילות אחרות, כמתואר בשלב 9.

שלב 17: תוצאות

להלן כמה תמונות מטאור שקיבלנו מלכידת המטאורים והפעלת התוכנה שהותקנה בעבר.