Guider

Aufgabe

Das Guider-Modul übernimmt das automatische Guiding des Teleskops. Es erkennt und verfolgt ein Referenzsternfeld, misst die Drift in Echtzeit und sendet Korrekturimpulse an die Montierung, um die Ausrichtung zu halten.

Benötigte Ausrüstung

Betriebsphasen

Das Guiding läuft in drei aufeinanderfolgenden Phasen ab.

Phase 1 — Initialisierung

Das Modul nimmt ein Referenzbild auf und behält die Liste der erkannten Sterne als Referenz für die gesamte Guiding-Sitzung. Wird das Guiding mit einer gültigen gespeicherten Kalibrierung gestartet, geht nur diese Phase dem Guiding voraus: eine neue Referenz wird an der aktuellen Ausrichtung aufgenommen, was die Wiederverwendung der Kalibrierung nach einer Bewegung der Montierung ermöglicht.

Phase 2 — Kalibrierung

Das Modul misst die Reaktion der Montierung auf Korrekturimpulse.

1. Eine feste Serie von Impulsen wird nach Westen, dann Osten, dann Norden, dann Süden gesendet (Kalibrierschritte Impulse pro Richtung).
2. Die Bild-für-Bild-Verschiebung jedes Durchgangs wird gegenüber dem vorherigen Bild gemessen.
3. Die Impulsrate wird aus den antisymmetrischen Kombinationen (West − Ost) / 2 und (Nord − Süd) / 2 abgeleitet. Ein einseitiger Durchgang ist durch die konstante Hintergrunddrift verzerrt (Fehler der Sternzeitverfolgung, periodischer Fehler, Aufstellungsfehler); die Differenz der beiden entgegengesetzten Durchgänge hebt diese Drift auf und liefert eine saubere RA-Rate und eine saubere DEC-Rate. Die rohen Raten pro Richtung werden weiterhin zu Diagnosezwecken angezeigt.
4. Die Sensorausrichtung wird aus beiden Achsen abgeleitet (eine Schätzung über die RA-Achse und eine über die DEC-Achse, gemittelt), wobei die 180°-Ambiguität relativ zur RA-Achse aufgelöst wird.
5. Die RA-Rate wird auf den Äquator normiert (rate × cos(Kalibrierungs-DEC)), damit sie bei jeder beliebigen Deklination zum Zeitpunkt des Guidings übertragen werden kann.

Vor der Nord- und vor der Südserie nimmt ein optionaler DEC-Spielausgleich-Impuls zunächst das mechanische Spiel der DEC-Achse auf, damit die zeitgesteuerten Messimpulse nicht teilweise beim erneuten Eingreifen der Zahnräder verloren gehen. Seine eigene Verschiebung wird aus der Ratenberechnung ausgeschlossen.

Das Kalibrierergebnis wird gespeichert und von einer Sitzung zur nächsten wiederverwendet, solange sich die Meridianseite und die Kameraausrichtung nicht geändert haben.

Phase 3 — Guiding

Kontinuierliche Korrekturschleife:

1. Ein Bild aufnehmen.
2. Das Sternfeld gegenüber der Referenz verfolgen (siehe Sternverfolgung unten).
3. Die Drift berechnen, projiziert auf die RA- und DEC-Achsen mit der Kalibrierausrichtung.
4. PI-Regelung — die Korrektur beträgt aggressivität × drift + integralverstärkung × akkumulierte drift. Der proportionale Term allein kann eine konstante Drift nicht aufheben (er stabilisiert sich bei drift / aggressivität); der Integralterm wächst weiter, bis das Residuum tatsächlich null ist. Der Akkumulator ist begrenzt (Integralgrenze) und wird für eine Achse eingefroren, deren Impuls bereits am Maximum liegt.
5. Die RA-Rate wird an die aktuelle Deklination angepasst: äquatoriale_rate / cos(aktuelle DEC).
6. Ist die DEC-Spielkompensation aktiv und hat sich die DEC-Richtung seit der letzten Korrektur umgekehrt, wird die aktuelle Kompensationsschätzung zusätzlich addiert.
7. Die Korrekturimpulse werden an die Montierung gesendet, begrenzt durch Min. Impuls / Max. Impuls.
8. Die Statistiken werden aktualisiert (RMS RA, DEC, gesamt).
9. Wurde im vorherigen Zyklus ein Umkehrkompensationsimpuls gesendet, wird die tatsächlich erreichte Driftreduzierung mit der Vorhersage verglichen und die Kompensationsschätzung entsprechend nach oben (Unterkorrektur) oder unten (Überkorrektur) angepasst, innerhalb der konfigurierten Grenzen.

Das erste Bild einer Sitzung wird gemessen, aber nicht korrigiert — es legt lediglich den Arbeitsnullpunkt fest, damit ein paar Stabilisierungspixel nach einer Bewegung keinen großen ersten Impuls auslösen.

Ein vorübergehender Verlust der Sternkorrelation lässt das Bild einfach überspringen (kein Impuls); das Guiding wird erst nach Max. aufeinanderfolgende verlorene Bilder in Folge abgebrochen. Ein Hardware-Watchdog bricht die Sitzung ab, wenn eine Belichtung, ein Impuls, ein Frame-Reset oder eine Sternextraktion nie innerhalb der Hardware-Zeitlimit abgeschlossen wird.

Sternverfolgung

Zwischen zwei Bildern erfährt das Sternfeld eine fast reine Translation (die 180°-Drehung bei einem Meridianschwenk wird separat durch die Umkehrindikatoren behandelt). Die Verfolgung sucht direkt die dominante Translation:

1. Jedes Paar (Referenzstern, aktueller Stern) impliziert eine Kandidaten-Translation; die richtige ist diejenige, auf die sich die meisten Sterne einigen (Abstimmungs-/RANSAC-Schritt).
2. Ihre konsistenten Punkte werden durch ein zweistufiges Fenster und ein iteratives Sigma-Clipping verfeinert, und die Drift ist ein flussgewichteter Mittelwert der Residuen — kontinuierlich und subpixelgenau.

Diese Methode ist unempfindlich gegenüber einer Änderung der Sternrangfolge nach Fluss und dem Auftauchen oder Verschwinden von Sternen von einem Bild zum nächsten. Die zugehörigen Einstellungen befinden sich unter Sternabgleich in den Parametern.

Parameter

Die Parameter sind über das Menü Parameter des Moduls erreichbar, und ein Satz kann als Profil gespeichert werden.

Ausrüstung

Kalibrierung

Guiding

Sternabgleich

DEC-Spielkompensation

Manuelle Umkehrungen

Deaktivierung von Korrekturen

Testhilfen

Kalibrierwerte

Live-Werte

Graphen

Drift (Streudiagramm)

XY-Streudiagramm der Drift jeder Korrektur relativ zur Referenzposition, mit Toleranzkreisen.

Guiding (Zeitreihe)

Graph im PHD2-Stil, der pro Korrektur zeigt:

Aktionen