GPSBOX

Il QHY-GPSBOX è un accessorio compatto per fotocamere che fornisce scale temporali GPS ad alta precisione, consentendo ad alcune fotocamere QHYCCD di ottenere informazioni temporali accurate sul tempo di esposizione della fotocamera. Inoltre, queste informazioni vengono restituite internamente alla fotocamera e aggiunte ai dati dell'immagine dopo l'inizio di un fotogramma. Le informazioni di temporizzazione GPS e le informazioni dell'immagine sono quindi completamente coerenti. Non si crea alcuna confusione dovuta a trasmissione, buffering o altri motivi. È molto comodo da usare e da leggere.

Il QHY-GPSBOX dispone di un modulo GNSS integrato e attualmente può fornire sia il funzionamento GPS puro che il funzionamento bimodale GPS/BeiDou. Quest'ultimo può essere impostato tramite software per funzionare in modalità GPS o in modalità BeiDou. Il GPSBOX contiene anche un oscillatore a cristallo controllato in tensione (VCXO) locale da 10 MHz che fornisce un clock di temporizzazione interno con risoluzione di 0.1 µs. Allo stesso tempo, il clock di temporizzazione viene resettato dal modello PPS del modulo GNSS. Pertanto, il clock e il tempo di inizio del secondo del sistema GNSS sono rigorosamente allineati e l'errore è compreso in un intervallo da 20 ns a 100 ns.

QHY-GPSBOX e fotocamera sono collegati tramite un connettore aeronautico a 6 pin. Contiene i seguenti segnali:

Nota: quando si sceglie una fotocamera, è necessario specificare la versione speciale con presa GPS. La presa utilizzata nella versione standard è una presa aeronautica a nucleo 5. Quando la fotocamera è in funzione, viene generata una forma d'onda di misurazione dell'otturatore elettronico per ogni fotogramma. La forma d'onda viene inviata alla GPSBOX. Dopo che la GPSBOX esegue una misurazione del tempo ad alta precisione, emette dati di intestazione seriale e li rimanda alla fotocamera. La fotocamera registra questi dati dopo l'intestazione di ogni fotogramma (sostituendo alcuni valori dei pixel nelle prime righe)

QHYGPS ha un perfetto meccanismo di tolleranza ai guasti. Può gestire la situazione in cui il segnale PPS viene perso. Se il segnale PPS viene perso, dopo 50.0us, verrà utilizzato un passo di secondo interno. E queste informazioni verranno registrate. Per le informazioni di temporizzazione senza segnale PPS, verrà generato un errore di temporizzazione cumulativo di 50us al secondo. Quando il segnale PPS viene ripristinato, il segnale PPS verrà utilizzato di nuovo per reimpostare il timer interno. Pertanto, ha precisione di temporizzazione GPS dopo il ripristino e non accumulerà errori precedenti.

La QHYGPS emetterà anche un valore di misura GPS di un orologio interno da 10MHz ogni secondo. Questo valore di misura può essere utilizzato per calibrare con precisione la frequenza dell'oscillatore a cristallo interno da 10MHz nel software successivamente, evitando così un errore dell'oscillatore a cristallo interno da 10MHz e la deriva termica.

Attualmente, solo i seguenti modelli dispongono di connettore aviazione a 6 pin che supporta GPSBOX (senza ulteriori modifiche).

QHY600 Pro

QHY268Pro

QHY4040

QHY4040Pro

QHY6060

QHY42Pro

QHY411

QHY461

Altri modelli non hanno un connettore a 6 pin, ma possono essere modificati per essere compatibili con QHY-GPSBOX. Contatta QHYCCD per tali esigenze.

GPXBOX-QHY600Pro Misurazione del tempo ad alta precisione

La versione professionale QHY600 ha un socket GPIO a 5/6 pin. Può emettere i segnali Vsync e Hsync per la misurazione. Può connettersi direttamente con QHY-GPSBOX per eseguire test temporali e codificare le informazioni misurate nell'immagine.

Questo documento spiega come ottenere la misurazione precisa del tempo dello stesso.

A causa dell'otturatore a scorrimento del sensore CMOS QHY600, la fotocamera non può emettere un segnale che indichi l'inizio e la fine dell'esposizione globale. Il segnale per la misurazione è Vsync. Vsync è approssimativamente il momento in cui un fotogramma inizia a essere letto. Quindi è molto vicino al tempo di fine esposizione della riga 0. La larghezza dell'impulso di Vsync è di circa 0.4 µs.

Temporizzazione dell'otturatore a scorrimento

Per l'otturatore a scorrimento, l'esposizione è basata sulle righe. Normalmente, la fine dell'esposizione si verifica quando una riga inizia a essere letta. L'inizio dell'esposizione è controllato da un registro e l'unità è il periodo di riga.

tempo di esposizione = n * periodo di riga

Se conosciamo la fine del tempo di esposizione della riga 0, sappiamo che il tempo di inizio esposizione è

tempo di inizio esposizione riga 0 = tempo di fine esposizione riga 0 – tempo di esposizione 0

E possiamo conoscere l'inizio e la fine dell'esposizione delle altre righe:

tempo di inizio esposizione riga 1 = tempo di inizio esposizione riga 0 + periodo di riga

tempo di inizio esposizione riga 2 = tempo di inizio esposizione riga 0 + 2 * periodo di riga

……

tempo di fine esposizione riga 1 = tempo di fine esposizione riga 0 + periodo di riga

tempo di fine esposizione riga 2 = tempo di fine esposizione riga 0 + 2 * periodo di riga

……

fig. 1 Il diagramma temporale quando il tempo di esposizione è un periodo di riga (modalità esposizione breve)

fig. 2 Il diagramma temporale quando il tempo di esposizione è due periodi di riga (modalità esposizione breve)

fig.3 Il grafico di temporizzazione in modalità di esposizione lunga. L'esposizione lunga si ottiene aumentando il numero di hsync tra due vsync. Quindi il tempo di esposizione = periodo di fotogramma.

Per una misurazione precisa del tempo. Una volta ottenuto il tempo di fine esposizione della riga 0, possiamo ottenere i tempi di fine e inizio esposizione di tutte le altre righe.

Se l'oggetto è una sorgente puntiforme, possiamo conoscerne la posizione (X,Y) nell'immagine. Quindi possiamo usare i tempi di inizio e fine esposizione di questa riga per i tempi di inizio/fine esposizione dell'oggetto.

Conoscere il tempo di Vsync fino al tempo di fine della prima riga

Poiché il sensore CMOS non emette il tempo di fine esposizione di alcune righe, come il tempo di fine esposizione della riga 0. Inoltre, poiché dobbiamo utilizzare la posizione (X,Y) per calcolare l'oggetto, dobbiamo conoscere la relazione tra la riga nell'immagine e il tempo di esposizione. Ad esempio, la riga 0 nell'immagine potrebbe non essere la riga 0 nella fig. 1,2,3. Poiché il sensore ha righe nere ottiche.

Per misurare il segnale VSYNC fino alla fine del tempo di esposizione della riga 0 nell'immagine, dobbiamo utilizzare il metodo di calibrazione LED.

Utilizziamo il metodo LED per testare la temporizzazione e abbiamo scoperto che la fotocamera espone due righe insieme. E per la risoluzione predefinita durante l'acquisizione con SharpCAP, USB_TRAFFIC=0. La riga 1 e la riga 2 terminano l'esposizione a HSYNC=46. E la posizione rispetto al fronte di discesa di hync è 21.52 µs. Quindi possiamo sapere:

T (esposizione finale, riga1&2) = posizione GPS + 46 * Periodo di riga + 21.52 µs.

In modalità ROI, è meglio ripetere la calibrazione LED per ottenere un valore accurato. QHYCCD può fornire gli strumenti di calibrazione LED per calibrarlo.

Importante: Per la modalità 2CMS, l'esposizione è con una riga, non con due righe insieme. E il “46” e il “21.52µs” non saranno uguali.

FAQ

(1) Quale parametro influenzerà il Periodo di riga e come conoscere il Periodo di riga?

USB_TRAFFIC, l'impostazione 8bit/16bit lo cambierà. Puoi usare un oscilloscopio per misurare il segnale HSYNC e conoscere il periodo di linea. Nell'SDK QHYCCD c'è un'API che può restituirlo. Ma è meglio usare l'oscilloscopio per un doppio controllo.

uint32_t STDCALL GetQHYCCDPreciseExposureInfo(qhyccd_handle *h,uint32_t *PixelPeriod_ps,uint32_t *LinePeriod_ns,uint32_t *FramePeriod_us,uint32_t *ClocksPerLine, uint32_t *LinesPerFrame,uint32_t *ActualExposureTime,uint8_t *isLongExposureMode

(2)Quale parametro influenzerà il “46” nel testo sopra?

Il ROI, LiveFrame/SingleFrame, 2CMS/non 2CMS lo influenzeranno. È meglio usare il metodo di calibrazione LED per testarlo e confermare i tempi dettagliati.