Automatyczne śledzenie samolotów

[WielkiAtraktor]

Od czasu pierwszych prób z fotografowaniem samolotów na wysokości przelotowej przez teleskop chodziło mi po głowie, żeby proces zautomatyzować - oto wyniki.

 

Na mój nowy zestaw składają się:

 

- odbiornik ADS-B (non-stop wysyłane przez statki powietrzne dane o parametrach lotu): RTL-SDR na USB (R820T2) z anteną zewnętrzną (zaopatrzyłem się w ten zestaw)

- montaż iOptron HAE69B, umożliwiający płynną zmianę prędkości obydwu osi w pełnym zakresie (więcej o tym poniżej)

- Plane Tracker: program wyświetlający pozycje (i in.) okolicznych samolotów

- TPTool: program do sterowania montażem i płynnego śledzenia ruchomego celu na sferze niebieskiej

 

Ww. programy są mojego autorstwa; kod źródłowy i wersje zbudowane dla Windows do pobrania pod powyższymi odnośnikami.

 

Wszystko współpracuje ze sobą następująco:

 

 

Oczywiście ciężko byłoby nad tym pracować, gdybym musiał wszystkie testy i próby przeprowadzać pod niebem (zwłaszcza w okresie zimowym) — dlatego stworzyłem jeszcze symulator (pointing-sim), który zastępuje teleskop, kamerę, montaż i źródło danych o celu (samolocie):

 

 

Przykładowa sesja z symulatorem (TPTool + gamepad + pointing-sim)

 

Więcej informacji o obsłudze programów można znaleźć w plikach README i samouczku.

 

W praktyce zestaw nie celuje w wybrany samolot idealnie (wg logów TPTool odchyłki są po 2-3 stopnie), zapewne przez niedokładnie zorientowanie montażu i/lub rozjazd czasowy komunikatów ADS-B. Dlatego używam guidera (obiektyw 50 mm + kamera 1/3"), żeby wycentrować cel w kamerze głównej za pomocą kontrolera do gier. Na początku musiałem poskładać coś na szybko (to białe to tuba Lunta 50):

 

 

ale potem kupiłem mniejszy obiektyw C-mount i zbudowałem justowalną platformę:

 

 

 

U siebie akcje kontrolera (Logitech F310) mam skonfigurowane następująco (szczegóły w samouczku):

 

 

 

(pod pozostałe 2 analogowe spusty podepnę jeszcze sterowanie DreamFocuserem mini, tylko muszę zaimplementować obsługę).

 

Przykładowe nagrania (kamera ASI 462MC):

 

- refraktor 90/660 mm:

 

- GSO RC8 (200/1600 mm) - słaba przejrzystość, ale niezły seeing:

 

 

 

 

Drgania i „pływanie” obrazu w drugim wideo to najwyraźniej nakładanie się wibracji zestawu i rytmu odczytu migawki postępowej. Możliwe, że to przez fakt założenia pręta z przeciwwagą (HAE69B przy takim obciążeniu jeszcze jej nie potrzebuje, sprawdzę to następnym razem; bądź przymocuję jakieś małe worki z piaskiem dla stłumienia), bo wiatru praktycznie nie było.

 

 

 

UWAGI

 

Obecnie TPTool obsługuje tylko montaże iOptrona (bezpośrednie połączenie szeregowe) posiadające tzw. „special mode” (płynna zmiana prędkości w pełnym zakresie i odczyt bieżącej pozycji dla obydwu osi), tj. serie HAZ, HAE i AZMP. By dodać inny montaż, należy zaimplementować ten interfejs.

 

Narzędzie dump1090 do dekodowania danych ADS-B dostępne jest np. w repozytoriach dystrybucji Linuksa. Wersja zbudowana dla Windows: link.

 

Edytowane 14 Kwietnia przez WielkiAtraktor

[Krzysztof z Bagien]

 

[yeabuny]

Mega ci to wyszło,  mogę pomóc w przyszłej ulepszonej konstrukcji "szukacza"Jaj to wszystko ogarnąłeś tak sam?

[tomekL]

O Panie, ale dałeś ognia. Świetna robota, czapki z głów 👋👋👋

[Miesilmannimea]

Mi to wygląda na produkt podwójnego przeznaczenia

 

Mrugnij okiem dwa razy jeśli nie możesz swobodnie odpowiadać

[barti1972]

Cudo! Super przemyślane i zazdroszczę zdolności programowania i sterowania.

Ale nie do końca jeszcze kumam: a) najpierw centrujesz obraz manualnie, a potem już montaż podąża sam na podstawie toru lotu, czy też b) kamera analizuje obraz i koryguje montaż, aby samolot nie uciekł z kadru?

 

[pki1234]

 

noooo..... ciekawy i ambitny projekt.

 

a meridian flip jest wliczony w algorytm? 😉

 

[JurekN]

Fajna sprawa. Do tej pory polegałem na tym co widziałem na mapce i próbowałem się wstrzelić. Może w wolnej chwili spróbuję pójść w Twoim śladem.

 

2 godziny temu, Miesilmannimea napisał(a):

Mi to wygląda na produkt podwójnego przeznaczenia

 

Oj tam od razu podwójnego. W wersji eksportowej podłączony jest teleskop Stinger z filtrem IR Pass 

[WielkiAtraktor]

Dzięki!

 

18 godzin temu, yeabuny napisał(a):

Mega ci to wyszło,  mogę pomóc w przyszłej ulepszonej konstrukcji "szukacza"Jaj to wszystko ogarnąłeś tak sam?

 

Ogarniałem bez pośpiechu, jakieś 4 miesiące na to zeszły Od strony technicznej: użyłem mojego ulubionego (od 2017 r.) języka Rust (acz równie dobrze można by to napisać w Pythonie itp.); strona obliczeniowa nie wykracza poza poziom szkoły średniej (parę iloczynów skalarnych i wektorowych); samo podążanie za celem to najprostszy regulator proporcjonalny (zob. kod), czyli P z PID (jako że pasażerskie na przelotówce gwałtownych manewrów nie robią).

 

5 godzin temu, Miesilmannimea napisał(a):

Mi to wygląda na produkt podwójnego przeznaczenia

 

Ee, to nie radar pasywny (który można zrobić z kilku SDRów), żeby ITAR zabraniało 😁

 

4 godziny temu, barti1972 napisał(a):

Ale nie do końca jeszcze kumam: a) najpierw centrujesz obraz manualnie, a potem już montaż podąża sam na podstawie toru lotu, czy też b) kamera analizuje obraz i koryguje montaż, aby samolot nie uciekł z kadru?

 

Po centrowaniu manualnym montaż sam podąża — ale że odchyłka się zmienia, po chwili znów trzeba centrować. W praktyce non-stop wykonuję (możliwie) delikatne ruchy joystickiem, żeby mieć w środku kadru kamery głównej. Na gamepadzie to dość wygodne. Kolejnym krokiem będzie automatyczna synchronizacja na podst. obrazu, jak piszesz (mam to już w Vidoxide, na razie do autoguidingu na ciałach niebieskich, będę musiał to jakoś pożenić).

 

4 godziny temu, pki1234 napisał(a):

a meridian flip jest wliczony w algorytm? 😉

 

W konfiguracji azymutalnej nic nie trzeba flipować, jako że teleskop celuje tylko w [0°; 90°) nad horyzontem. Ale dodam opcję pracy z montażem pochylonym (tylko muszę to rozkminić geometrycznie), żeby osobliwość (biegun) nie wypadała w zenicie (czyli tam, gdzie najlepiej się foci), bo wtedy oczywiście wymagana szybkość obrotu osi azymutu dąży do nieskończoności. Już parę razy tak miałem, że jak na złość przelatywało coś prawie dokładnie nad głową i montaż nie nadążał.

 

Zestaw z refraktorem 90/660 mm:

 

 

Z GSO RC8:

 

 

 

Tu jeszcze krótki filmik z działania programu plane-tracker (odtwarzam na nim nagraną uprzednio sesję; ze wzgórza o ok. 600 m wys. wzgl. złapałem sygnał ADS-B nawet z ~480 km):

 

 

 

 

 

 

 

[Krzysztof z Bagien]

25 minut temu, WielkiAtraktor napisał(a):

Kolejnym krokiem będzie automatyczna synchronizacja na podst. obrazu, jak piszesz (mam to już w Vidoxide, na razie do autoguidingu na ciałach niebieskich, będę musiał to jakoś pożenić).

A się prosi, żeby dodać jeszcze wstępne namierzanie na podstawie plików TLE czy innych efemeryd JPL - no i potem faktycznie trzymać obiekt w kadrze, bazując na analizie obrazu 

[ZbyT]

podobny projekt 2 lata temu koledzy zrobili do śledzenia balonu stratosferycznego montażem z GOTO na podstawie pozycji balonu z GPS wysyłanej po APRS

sam w tym nie brałem udziału ale widziałem efekty

 

oczywiście balon porusza się "nieco" wolniej więc prędkość śledzenia była niewielka ale za to wysokość znacznie większa i odległość spora więc precyzja pozycjonowania była bardzo ważna

 

pozdrawiam