GPSBOX

De QHY-GPSBOX is een compact camera-accessoire dat zeer nauwkeurige GPS-hardwaretijdschalen levert, waardoor sommige QHYCCD-camera's nauwkeurige tijdinformatie kunnen verkrijgen over de belichtingstijd van de camera. Bovendien wordt deze informatie intern teruggevoerd naar de camera en toegevoegd aan de beeldgegevens na de start van één beeldframe. GPS-timinginformatie en beeldinformatie zijn daardoor volledig consistent. Er ontstaat geen verwarring door transmissie, buffering of andere redenen. Het is zeer gebruiksvriendelijk en eenvoudig af te lezen.

De QHY-GPSBOX heeft een ingebouwde GNSS-module en kan momenteel zowel pure GPS-werking als GPS/Beidou-dual-mode-werking bieden. De laatste kan via software worden ingesteld om in GPS-modus of Beidou-modus te werken. De GPSBOX bevat ook een lokale spanningsgestuurde kristaloscillator (VCXO) van 10 MHz die een interne timingklok met een resolutie van 0.1 µs levert. Tegelijkertijd wordt de timingklok gereset door het PPS-model van de GNSS-module. Daarom zijn de klok en de seconde-starttijd van het GNSS-systeem strikt op elkaar afgestemd en ligt de fout binnen een bereik van 20 ns tot 100 ns.

QHY-GPSBOX en camera worden verbonden via een 6-polige aviation-stekker. Bevat de volgende signalen:

Houd er rekening mee dat u bij het kiezen van een camera de speciale versie met GPS-aansluiting moet specificeren. De aansluiting die in de standaardversie wordt gebruikt, is een 5-kern luchtvaartaansluiting. Wanneer de camera werkt, wordt er per frame een elektronische sluitermeetgolfvorm gegenereerd. De golfvorm wordt naar de GPSBOX uitgevoerd. Nadat de GPSBOX een zeer nauwkeurige tijdmeting heeft uitgevoerd, voert het seriële kopgegevens uit en stuurt deze terug naar de camera. De camera registreert deze gegevens na de framekop van elk frame (waarbij enkele pixelwaarden in de eerste paar regels worden vervangen)

QHYGPS heeft een perfect fouttolerantiemechanisme. Het kan omgaan met de situatie waarin het PPS-signaal verloren gaat. Als het PPS-signaal verloren gaat, wordt na 50.0us een interne seconde-stap gebruikt. En deze informatie wordt geregistreerd. Voor timinginformatie zonder PPS-signaal wordt een cumulatieve timingfout van 50us per seconde gegenereerd. Wanneer het PPS-signaal is hersteld, wordt het PPS-signaal opnieuw gebruikt om de interne timer te resetten. Daarom heeft het na herstel GPS-timingnauwkeurigheid en accumuleert het geen eerdere fouten.

De QHYGPS zal ook elke seconde een GPS-meetwaarde van een interne 10MHz klok uitvoeren. Deze meetwaarde kan later in software worden gebruikt om de frequentie van de interne 10MHz kristaloscillator nauwkeurig te kalibreren, waardoor een fout van de interne 10MHz kristaloscillator en temperatuursdrift worden voorkomen.

Momenteel hebben alleen de volgende modellen een 6-polige luchtvaartstekker die GPSBOX ondersteunt (zonder verdere aanpassing).

QHY600 Pro

QHY268Pro

QHY4040

QHY4040Pro

QHY6060

QHY42Pro

QHY411

QHY461

Andere modellen hebben geen 6-pin stekker, maar kunnen worden aangepast om compatibel te zijn met de QHY-GPSBOX. Neem contact op met QHYCCD voor dergelijke vereisten.

GPXBOX-QHY600Pro Hoge precisie tijdmeting

De professionele versie QHY600 heeft een GPIO-aansluiting met 5/6 pinnen. Deze kan de Vsync- en Hsync-signalen uitvoeren voor meting. Het kan rechtstreeks worden aangesloten op de QHY-GPSBOX voor directe tijdmeting en het coderen van de gemeten informatie in de afbeelding.

Dit document legt uit hoe u de nauwkeurige tijdmeting ervan kunt verkrijgen.

Vanwege de rollende sluiter van de QHY600 CMOS-sensor kan de camera geen signaal uitvoeren dat het begin en einde van de globale belichting aangeeft. Het signaal voor meting is Vsync. Vsync is ongeveer het tijdstip waarop één frame begint met uitlezen. Het ligt dus zeer dicht bij de belichtingseindtijd van rij 0. De pulsbreedte van Vsync is ongeveer 0.4 µs.

Timing van de rollende sluiter

Bij een rollende sluiter is de belichting rijgebaseerd. Normaal gesproken vindt het einde van de belichting plaats op het moment dat een rij begint met uitlezen. Het begin van de belichting wordt geregeld door een register en de eenheid is de rijperiode.

belichtingstijd = n * rijperiode

Als we het einde van de belichtingstijd van rij 0 kennen, weten we dat de starttijd van de belichting is

belichtingsstarttijd rij 0 = belichtingseindtijd rij 0 – belichtingstijd 0

En we kunnen de start- en eindbelichting van andere rijen achterhalen:

belichtingsstarttijd rij 1 = belichtingsstarttijd rij 0 + rijperiode

belichtingsstarttijd rij 2 = belichtingsstarttijd rij 0 + 2 * rijperiode

……

belichtingseindtijd rij 1 = belichtingseindtijd rij 0 + rijperiode

belichtingseindtijd rij 2 = belichtingseindtijd rij 0 + 2 * rijperiode

……

fig. 1 Het timingdiagram wanneer de belichtingstijd één rijperiode is (korte belichtingsmodus)

fig. 2 Het timingdiagram wanneer de belichtingstijd twee rijperioden is (korte belichtingsmodus)

fig.3 Het timingdiagram in de modus voor lange belichting. Lange belichting wordt bereikt door het aantal hsync tussen twee vsync te verhogen. De belichtingstijd is dus gelijk aan de frameperiode.

Voor nauwkeurige tijdmeting. Zodra we de eindtijd van de belichting van rij 0 hebben, kunnen we de eind- en starttijden van alle andere rijen afleiden.

Als het object een puntbron is, kunnen we de positie (X,Y) in de afbeelding bepalen. Vervolgens kunnen we de start- en eindtijd van de belichting van deze rij gebruiken voor de start-/eindtijd van de belichting van het object.

De Vsync-tijd tot de eindtijd van de eerste rij achterhalen

Omdat de CMOS-sensor de eindbelichtingstijd van bepaalde rijen niet uitvoert, zoals de eindbelichtingstijd van rij 0. En omdat we de (X,Y)-positie moeten gebruiken om het object te berekenen, moeten we de relatie kennen tussen de rij op de afbeelding en de belichtingstijd. De rij 0 op de afbeelding is bijvoorbeeld mogelijk niet de rij 0 in fig. 1,2,3. Omdat de sensor optische zwarte rijen heeft.

Om het VSYNC-signaal te meten tot het einde van de belichtingstijd van rij 0 in de afbeelding, moeten we de LED-kalibratiemethode gebruiken.

We gebruiken de LED-methode om de timing te testen en ontdekten dat de camera met twee rijen tegelijk belicht. En voor de standaardresolutie bij opname met SharpCAP, USB_TRAFFIC=0. Lijn 1 en lijn 2 eindigen de belichting bij HSYNC=46. En de positie tot de dalende flank van hync is 21.52 µs. Dus kunnen we het volgende weten:

T (eindbelichting, lijn1&2) = GPS-positie + 46 * Lijnperiode + 21.52 µs.

In ROI-modus kunt u het beste de LED-kalibratie opnieuw uitvoeren om een nauwkeurige waarde te krijgen. QHYCCD kan de LED-kalibratietools leveren om het te kalibreren.

Belangrijk: Voor 2CMS-modus is de belichting met één rij, niet met twee rijen samen. En de “46” en de “21.52µs” zullen niet hetzelfde zijn.

Veelgestelde vragen

(1) Welke parameter heeft invloed op de Lijnperiode en hoe kom ik de Lijnperiode te weten?

USB_TRAFFIC, de 8bit/16bit instelling zal dit veranderen. U kunt een oscilloscoop gebruiken om het HSYNC-signaal te meten en de lijnperiode te achterhalen. In de QHYCCD SDK is er een API die dit ook kan retourneren. Maar het is het beste om de oscilloscoop te gebruiken voor een dubbele controle.

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)Welke parameter beïnvloedt de “46” in bovenstaande tekst?

De ROI, LiveFrame/SingleFrame, 2CMS/non 2CMS zullen dit beïnvloeden. Het is het beste om de LED-kalibratiemethode te gebruiken om het te testen en de gedetailleerde timing te bevestigen.