GPSBOX

QHY-GPSBOX는 일부 QHYCCD 카메라가 노출 시간의 정확한 시간 정보를 얻을 수 있도록 고정밀 GPS 하드웨어 시간 척도를 제공하는 컴팩트한 카메라 액세서리입니다. 또한 이 정보는 카메라 내부로 반환되어 한 프레임의 이미지 시작 후 이미지 데이터에 추가됩니다. 따라서 GPS 타이밍 정보와 이미지 정보는 완전히 일치합니다. 전송, 버퍼링 또는 기타 이유로 인한 혼동이 발생하지 않습니다. 사용하고 읽기가 매우 편리합니다.

QHY-GPSBOX에는 GNSS 모듈이 내장되어 있으며 현재 순수 GPS 작동과 GPS/BeiDou 이중 모드 작동을 모두 제공할 수 있습니다. 후자는 소프트웨어를 통해 GPS 모드 또는 BeiDou 모드로 설정할 수 있습니다. GPSBOX에는 또한 0.1마이크로초 해상도의 내부 타이밍 클록을 제공하는 로컬 10MHz 전압 제어 수정 발진기(VCXO)가 포함되어 있습니다. 동시에 타이밍 클록은 GNSS 모듈의 PPS 모델에 의해 재설정됩니다. 따라서 클록과 GNSS 시스템의 초 시작 시간은 엄격하게 정렬되며 오차는 20나노초에서 100나노초 범위 내에 있습니다.

QHY-GPSBOX와 카메라는 6핀 항공 플러그로 연결됩니다. 다음 신호가 포함되어 있습니다:

카메라를 선택할 때 GPS 소켓이 있는 특수 버전을 지정해야 합니다. 표준 버전에 사용되는 소켓은 5코어 항공 소켓입니다. 카메라가 작동하는 동안 매 프레임마다 전자 셔터 측정 파형이 생성됩니다. 파형은 GPSBOX로 출력됩니다. GPSBOX가 고정밀 시간 측정을 수행한 후 직렬 헤더 데이터를 출력하여 카메라로 다시 보냅니다. 카메라는 각 프레임의 프레임 헤더 뒤에 이 데이터를 기록합니다(처음 몇 줄의 일부 픽셀 값을 대체).

QHYGPS는 완벽한 내결함성 메커니즘을 갖추고 있습니다. PPS 신호가 손실된 상황을 처리할 수 있습니다. PPS 신호가 손실되면 50.0us 후에 내부 초 단계가 사용됩니다. 그리고 이 정보는 기록됩니다. PPS 신호가 없는 타이밍 정보의 경우 초당 50us의 누적 타이밍 오류가 생성됩니다. PPS 신호가 복원되면 PPS 신호가 다시 사용되어 내부 타이머를 재설정합니다. 따라서 복구 후 GPS 타이밍 정확도를 가지며 이전 오류를 누적하지 않습니다.

QHYGPS는 매초 내부 10MHz 클록의 GPS 측정값도 출력합니다. 이 측정값은 나중에 소프트웨어에서 내부 10MHz 수정 발진기의 주파수를 정확하게 보정하는 데 사용할 수 있어 내부 10MHz 수정 발진기 오류 및 온도 드리프트를 방지할 수 있습니다.

현재 다음 모델만 GPSBOX를 지원하는(추가 개조 없이) 6핀 항공 플러그를 갖추고 있습니다.

QHY600 Pro

QHY268Pro

QHY4040

QHY4040Pro

QHY6060

QHY42Pro

QHY411

QHY461

다른 모델에는 6 핀 플러그가 없지만 QHY-GPSBOX와 호환되도록 수정할 수 있습니다. 이러한 요구 사항은 QHYCCD에 문의하십시오.

GPXBOX-QHY600Pro 고정밀 시간 측정

QHY600 전문가용 버전은 5 핀/6 핀 GPIO 소켓을 갖추고 있습니다. 측정을 위해 Vsync, Hsync 신호를 출력할 수 있습니다. QHY-GPSBOX와 직접 연결하여 시간 테스트를 수행하고 측정된 정보를 이미지에 인코딩할 수 있습니다.

이 문서에서는 정확한 시간 측정 방법을 소개합니다.

QHY600 CMOS 센서의 롤링 셔터로 인해 카메라는 글로벌 노출 시작 및 종료를 나타내는 신호를 출력할 수 없습니다. 측정 신호는 Vsync입니다. Vsync는 대략 한 프레임 읽기가 시작되는 시간입니다. 따라서 행 0의 노출 종료 시간에 매우 가깝습니다. Vsync의 펄스 폭은 약 0.4μs입니다.

롤링 셔터 타이밍

롤링 셔터의 경우 노출은 행 기반입니다. 일반적으로 노출 종료는 한 행의 읽기가 시작될 때 발생합니다. 노출 시작은 레지스터에 의해 제어되며 단위는 행 주기입니다.

노출 시간 = n * 행 주기

행 0의 노출 종료 시간을 알면 노출 시작 시간은 다음과 같습니다.

행 0의 노출 시작 시간 = 행 0의 노출 종료 시간 – 노출 시간 0

그리고 다른 행의 노출 시작 및 종료 시간도 알 수 있습니다:

행 1의 노출 시작 시간 = 행 0의 노출 시작 시간 + 행 주기

노출 시작 시간 행 2 = 노출 시작 시간 행 0 + 2 * 행 주기

……

노출 종료 시간 행 1 = 노출 종료 시간 행 0 + 행 주기

노출 종료 시간 행 2 = 노출 종료 시간 행 0 + 2 * 행 주기

……

그림 1 노출 시간이 한 행 주기일 때의 타이밍 그래프(짧은 노출 모드)

그림 2 노출 시간이 두 행 주기일 때의 타이밍 그래프(짧은 노출 모드)

fig.3 장시간 노출 모드의 타이밍 그래프. 장시간 노출은 두 vsync 사이의 hsync 수를 증가시켜 수행됩니다. 따라서 노출 시간 = 프레임 주기입니다.

정밀한 시간 측정을 위해. 행 0 의 노출 종료 시간을 알면 다른 모든 행의 노출 종료 시간과 시작 시간을 알 수 있습니다.

객체가 점 광원인 경우 이미지에서 위치 (X,Y)를 알 수 있습니다. 그런 다음 이 행의 노출 시작 및 종료 시간을 객체의 노출 시작/종료 시간으로 사용할 수 있습니다.

Vsync 시간부터 첫 번째 행의 종료 시간까지의 시간을 알 수 있습니다.

CMOS 센서는 일부 행의 노출 종료 시간을 출력하지 않기 때문에, 행 0 의 노출 종료 시간과 같은 정보가 없습니다. 또한 객체를 계산하기 위해 (X,Y) 위치를 사용해야 하므로, 이미지의 행과 노출 시간 사이의 관계를 알아야 합니다. 예를 들어, 이미지의 행 0 은 그림 1,2,3 의 행 0 가 아닐 수 있습니다. 센서에는 광학 블랙 행이 있기 때문입니다.

이미지에서 행 0 의 노출 종료 시간까지 VSYNC 신호를 측정하려면 LED 보정 방법을 사용해야 합니다.

LED 방법을 사용하여 타이밍을 테스트한 결과, 카메라가 두 행과 함께 노출되는 것을 발견했습니다. SharpCAP로 캡처할 때 기본 해상도의 경우 USB_TRAFFIC=0 입니다. 라인 1 과 라인 2 의 노출은 HSYNC=46 에서 종료됩니다. hync의 하강 에지까지의 위치는 21.52 µs입니다. 따라서 다음을 알 수 있습니다:

T (최종 노출, 라인1&2) = GPS 위치 + 46 * 라인 주기 + 21.52µs.

ROI 모드에서는 정확한 값을 얻기 위해 LED 캘리브레이션을 다시 수행하는 것이 좋습니다. QHYCCD는 캘리브레이션을 위한 LED 캘리브레이션 도구를 제공할 수 있습니다.

중요: 2CMS 모드의 경우 노출은 한 행으로 이루어지며, 두 행이 함께 이루어지지 않습니다. 그리고 "46"와 "21.52µs"는 동일하지 않습니다.

자주 묻는 질문

(1) 어떤 매개변수가 라인 주기에 영향을 미치며, 라인 주기를 어떻게 알 수 있습니까?

USB_TRAFFIC, 8bit/16bit 설정이 이를 변경합니다. 오실로스코프를 사용하여 HSYNC 신호를 측정하여 라인 주기를 알 수 있습니다. QHYCCD SDK에는 이를 반환하는 API도 있습니다. 하지만 오실로스코프를 사용하여 이중 확인하는 것이 가장 좋습니다.

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)위 텍스트에서 “46”에 영향을 미치는 매개변수는 무엇인가요?

ROI, LiveFrame/SingleFrame, 2CMS/non 2CMS가 영향을 미칩니다. 세부 타이밍을 확인하려면 LED 교정 방법을 사용하여 테스트하는 것이 가장 좋습니다.