Volgen

Inleiding

De Ekos volgmodule doet automatisch volgen en gebruikt daarbij de krachtige ingebouwde volger, of naar uw keuze, extern volgen via PHD2 of lin_guider. Bij intern volgen, worden camera frames voor volgen opgenomen en naar Ekos gestuurd voor analyse. Afhankelijk van hoe ver de sterren verwijderd zijn van hun vastgezette posities, worden er correctiepulsen gestuurd naar uw de RA- en DEC-motoren van uw opstelling. De meeste van de GUI-opties in de volgmodule zijn goed gedocumenteerd, dus kunt u de muis ergens houden, waarna u een tekstballon ziet met nuttige informatie.

Opzet

Om volgen uit te voeren moet u (één keer) een volger in de profielbewerker selecteren voor het profiel dat u wilt gaan gebruiken. In profielbewerker kiest u Intern voor de Ekos interne volger of PHD2.

Om te volgen moet u ook uw optische trein voor volgen instellen. Deze tweede optische trein is bijna altijd verschillend van diegene die u gebruikt met opnemen/uitlijnen/focusseren. Zie de afbeelding hierboven voor een voorbeeld van de configuratie van een optische trein voor volgen. Merk op dat de gekozen telescoop de volg telescoop is, die misschien hetzelfde is als uw hoofdtelescoop als u een schema OAG (off-axis-guiding) of ONAG-volgen gebruikt. De geselecteerde camera is natuurlijk uw volgcamera. Het Volgen via zou uw opstelling moeten zijn, aangenomen dat u volgpulsen direct naar uw opstelling stuurt of de naam van het ST4 apparaat (bijv. uw camera) zou u ST4 volgpulsen gebruiken.

Kijk op de hoofdpagina van de volger die wordt getoond bij de start van deze sectie in de volger. Er zijn vele parameters die ook aangepast kunnen worden, sommige daarvan staan de onderstaande lijst.

• Belichting: op de hoofdpagina voor volgen kunt u de belichtingstijd voor volgen aanpassen. Nadat de volgcamera de belichting heeft voltooid, berekent en stuurt het volgalgoritme de volgpulsen naar de opstelling, daarna wacht het een door de gebruiker ingestelde wachttijd en daarna begint zijn volgende belichting.

• Binning: Pixelbinning voor de volgafbeelding. Het is gewoonlijk zinvol om de pixels 2x2 samen te nemen (bin). De algoritmen kunnen nog steeds sterposities op sub-pixel vinden en de juiste volgpulsen naar de opstelling sturen.

• Vak: dit is alleen van toepassing op volgalgoritmen anders dan MultiStar en MultiStar is het aanbevolen volgschema. Grootte van het vakje rondom de volgster. Selecteer een bruikbare grootte, die noch te groot is, noch te klein voor de gekozen ster.

• Richtingen: u wilt typisch alle richtingsvakjes geactiveerd. Ze niet activeren zal volgen in die richtingen uitschakelen. Het is bijvoorbeeld mogelijk om DEC-volgen in de richting Noord uit te schakelen.

• Donker: activeer dit om donkere-frame-correcties in te schakelen aan uw volgafbeelding. Zie onderstaand.

• Calibratie wissen: activeer dit om uw calibratiegegevens te verwijderen. Zie de sectie calibratie hier onder.

• Subframe, AutoStar: deze zijn alleen van toepassing op volgalgoritmen anders dan MultiStar en MultiStar is het aanbevolen volgschema.

Kalibratie

Automatisch volgen is een twee-stapsproces: calibratie & volgen. Calibratie is nodig voor het schema om de oriëntatie van de camera, relatief tot de RF en DEC assen en ook de effecten van volgpulsen (bijv. hoeveel een 100ms RF volgpuls typisch de RF-as verplaatst). Nadat het deze waarden heeft bepaald, kan de volger de positie van de opstelling effectief corrigeren. U kunt de gekalibreerde waarden voor deze parameters in de bovenstaande afbeelding in de sectie “Gekalibreerde waarden” zien.

Gelijk aan andere volgers bevelen we aan dat u eenmaal zorgvuldig kalibreert en daarna alleen opnieuw kalibreert indien nodig. Het is nodig om opnieuw te kalibreren wanneer de camera is verplaatst (bijv. gedraaid) relatief tot de opstelling. Het zou niet nodig moeten zijn om elke keer opnieuw te kalibreren als u de opstelling draait. U zou moeten kalibreren bij een richting dichtbij the meridiaan en langs de Hemelevenaar (mogelijk iets ten westen ervan). Volgen (en kalibratie van volgen) is problematisch dicht bij de pool–het zal waarschijnlijk niet werken. Deze diashow bevat goed advies over hoe de interne volger en/of PHD2 te kalibreren.

De belangrijke opties bij de opties op de calibratiepagina (boven) zijn:

• Pulsgrootte: zou groot genoeg moeten zijn om uw afbeelding een paar pixels te verplaatsen.

• Kalibratie opnieuw gebruiken: er zijn twee keuzevakjes gerelateerd aan het bewaren van uw kalibratie. We bevelen aan het activeren van “Store and re-use guide calibration when possible” en activering weghalen van “Reset Guide Calibration After Each Mount Slew”.

• DEC omdraaien...: het is ook belangrijk om “Omgekeerde DEC aan pier-kant wijziging bij hergebruik van kalibratie” te activeren of te deactiveren. Om de juiste instelling voor uw opstelling te vinden moet u nagaan, dat volgen met succes werkt op één kant van de pier, daarna omschakelen naar de ander kant. Volg gedurende een paar minuten. Als DEC weg beweegt, dan hebt u waarschijnlijk de verkeerde instelling voor het keuzevak “DEC omdraaien…”.

• Maximale verplaatsing, iteraties: we bevelen u aan iteraties groot te houden (bijv. 10) en Maximale verplaatsing groot (bijv. 20+ pixels). Op deze manier zou u een goede schatting van de kalibratieparameters voor volgen moeten krijgen. Kalibratie zou iets moeten zijn dat u zelden doet, dus is het het beste om wat meer tijd te nemen en het juist doen.

Om (opnieuw) te kalibreren, wis uw kalibratie op de hoofdvolgpagina en klik daarna eenvoudig op de knop Volgen. Merk op dat als kalibratie al eerder met succes is voltooid en u hebt de kalibratie niet gewist en u gebruikt de kalibraties opnieuw, dan zal het proces automatisch volgen onmiddellijk beginnen, anders zal het het kalibratieproces starten.

Ekos begint de calibratie met het sturen van pulsen naar de opstelling om die te laten bewegen in RK en dec. Het stuurt pulsen uitwaarts van de RK-as, daarna pulsen terug inwaarts. Daarna verplaatst het een beetje in dec om speling die zou kunnen bestaan te wissen en daarna pulsen uitwaarts en terug in voor dec. Om dit grafisch te bekijken, klik op het sub-tabblad “Calibratieplot” op de hoofdpagina voor volgen.

Mislukkingen van calibratie

Calibratie kan door diverse oorzaken mislukken. Om de kans op succes te vergroten, kunt u de volgende tips proberen:

• Slechte hemelcondities. Als uw hemelconditie niet geweldig is, kan het het niet de moeite zijn om met volgen/calibratie het gevecht aan te gaan.

• Camerafocus volgen.

• Behoudt de standaard waarde (SEP MultiStar) in het tabblad Volgoptie.

• Probeer de “Guide-standaard” SEP sterdetectieparameters (in het tabblad Guide-optie) en pas ze, indien nodig, aan.

• Betere uitlijning op de pool: Dit is kritisch voor het succes van elke astrofotografische sessie. Gebruik Ekos Pool uitlijnprocedure in de module voor Uitlijnen.

• Zet binning op 2x2: Binning verbetert de SNR (Signal Noise Ratio: signaal-ruis verhouding) en is vaak erg belangrijk voor het succes van calibratie en volgen.

• Maak dark frames om de ruis te verminderen.

Volgen

Als de calibratie goed is voltooid, begint automatisch het volgen. Het resultaat hiervan is zichtbaar in het gebied voor de Verloopgrafieken, waarin in Groen de afwijkingen in RK worden weergegeven en in Blauw de afwijkingen in de DEC. De kleuren voor RK/DEC kunnen worden gewijzigd in het KStars kleurschema in de instellingendialoog van KStars. Op de verticale as worden de afwijkingen van de vergrendeling uitgezet in boogseconden en langs de horizontale as de tijd. U kunt de muis boven de lijn houden voor informatie over de exacte afwijking, op een bepaald tijdstip. U kunt altijd op de grafiek inzoomen, of erin rondkijken, zodat u een bepaald gebied daarin nauwkeurig kunt bekijken. Een andere gemakkelijke plaats om de prestaties van het volgen te bekijken is in het tabblad Analyse.

Er worden twee typen algoritmen gebruikt in de interne volger en u hebt de keuze welke variaties voor beiden te gebruiken. The eerste is het Sterdetectie algoritme. De volger neemt afbeeldingen van de hemel en detecteert automatisch sterren in deze afbeeldingen. Eenmaal dit gedaan, kan het het de drift in RK en DEC van de opstelling bepalen uit zijn originele positie. Het tweede type algoritme is het Volgalgoritme gebruikt om de RK and DEC volgpulsen te berekenen die verzonden zouden moeten naar uw opstelling om die drift te corrigeren.

U kunt keuzes voor sterdetectie-algoritmen vinden in de pagina Volginstellingen (boven afbeelding) bovenaan de sectie Andere instellingen. Veruit de meest accurate is het (standaard) SEP MultiStar algoritme. Het gebruikt de gedetecteerde positie van vele sterren (in de bovenstaande instellingen, tot 50) om de beste schatting te maken voor de huidige drift. Het is afhankelijk van accurate sterdetectie. Het kan dus belangrijk zijn om de sterdetectieparameters aan te passen. Begin met het standaard Guide-standaard SEP-profiel en bewerkt optioneel zijn parameters als u het gevoel hebt dat sterren niet accuraat gedetecteerd worden. Veruit de enige reden on niet SEP MultiStar te gebruiken zou zijn als u uw SEP ster-detectie niet adequaat krijgt.

Keuzees in volgalgoritmen worden gemaakt aan de top van de instellingenpagina. U kunt kiezen uit gescheiden algoritmen voor RK en DEC. Hier zijn de mogelijkheden:

• Standaard: het traditionele proportionele volgalgoritme. Het berekent een puls om de berekende volgdrift te corrigeren. De agressiviteitsparameter bepaalt welk deel van de fout wordt gecorrigeerd. Integrale versnelling kan gebruikt worden maar wordt niet aanbevolen. Fouten kleiner dan MinError zullen niet gecorrigeerd worden. Max respons beperkt de grootste correctie. De hysteresisparameter wordt niet gebruikt.

• Hysteresis: hysteresis is zoals het standaard algoritme maar weegt in the de vorige correctie volgens de hysteresisparameter.

• Lineair: dit is vergelijkbaar met het PHD2 Lowpass2 algoritme. Het berekent de foutpulsen gebaseerd op een korte geschiedenis van recente fouten. Dit kan toegepast worden op erg stabiele opstellingen en is vergelijkbaar met het PHD2 LowPass2 algoritme.

• GPG: (alleen RK) Het GPG-algoritme probeert periodieke fout en lineaire drifts te voorspellen. Het gebruikt de agressiviteit, min en max parameters hier en meer parameters op het aparte GPG tabblad. He is erg vergelijkbaar met het PHD2 PPEC algoritme. Voor technische details zie Dit paper. Er is meer detail op onderstaand GPG.

• AI-volgen: (experimenteel) voegt getrainde, opstellingsspecifieke ‘feed-forward’-voorspellingen toe aan het standaardalgoritme, dat op de achtergrond blijft draaien. Er is een eenmalige trainingssessie met de AI-volg-assistant vereist voordat deze optie kan worden geselecteerd. Zie AI-volgassistent hieronder.

Een goede startkeuze is Standaard of Hysteresis (met een 0,1 hysteresisparameter). U zou GPG voor RK kunnen gebruiken, omdat het waarschijnlijk het best presterende algoritme voor vele opstellingen is, het is echter complexer om op te zetten (zie onderstaand). Lineair wordt aanbevolen voor enige opstellingen met hoge prestaties.

Goed advies in het kiezen van de parameters is beschikbaar in het internet, bijv. van de bovenstaande diashow.

De keuzes in de hoofdparameters die u hebt zijn onderstaand. Ze zijn van toepassing op alle volgalgoritmen.

• Agressiviteit. Dit bestuurt hoe snel u wilt dat de volger de fout corrigeert. Waarden van 0,5 of 0,6 zijn gewoonlijk het best (d.w.z. corrigeren van ruwweg de helft van de waargenomen fout). Niet intuïtief, het lijkt erop dat 100% van de fout corrigeren slechte prestaties kan veroorzaken omdat de volger vaak zal oscilleren met over-correctie.

• Min-fout. Dit bestuurt de minimale afwijking (in boogseconden) waarvoor een correctie gemaakt zal worden. Dit aanpassen kan het najagen van het zien vermijden.

Ditheren

Om automatisch ditheren van frames mogelijk te maken, moet u het keuzevakje``Dither`` selecteren. Standaard moet Ekos het volgvakje tot aan 3 pixels toe ditheren (d.w.z. verplaatsen) na N frame die in de Ekos opnamemodule wordt opgenomen. Bewegingsduur en richting zijn willekeurig. Omdat het volgen direct na ditheren wat kan oscilleren, kunt u de duur van het Settelen (tot rust komen) na het ditheren instellen, voordat met de opname verder wordt gegaan. Voor het zeldzame geval dat het ditherproces vastloopt, kan een <guilabel>Timeout</guilabel> worden ingesteld, waarna het proces wordt afgebroken. Maar zelfs als ditheren niet lukt, kunt u selecteren of dit het autovolgen moet doen stoppen, ja of nee. Zet met <guilabel>Autoguide afbreken na fout</guilabel> het gewenste gedrag aan of uit.

Dithering resulteert niet in een lange wandeling van de originele doelpositie. Ekos onthoudt de originele en huidige doelposities en verplaatst het doel terug naar het oorspronkelijke doel als de positie te ver is weggedreven.

Eén-puls dithering is een interessante snellere optie die een puls naar dither stuurt, maar niet verifieert dat de dither zijn gewenste locatie bereikt. Het is mogelijk dat de dithering voor elke gegeven dither niet is wat is gewenst, maar het gehele effect zou goed zijn.

Opslaan zonder volgen kan ook. Dit is nuttig als er geen volgcamera is of bij het doen van korte belichtingen. In dit geval kan de opstelling opdracht krijgen in een willekeurige richting te ditheren gedurende een pulsduur die wordt opgegeven in de optie Niet-volgen-ditherpuls.

Drift grafieken

Drift is het ontstaan van kleine afwijkingen in de positie van een volgster. De driftgrafieken zijn erg nuttig voor het monitoren van de volgprestaties. Zij zijn in een 2D-plot van afwijkingen en correcties van volgen. Standaard worden alleen afwijkingen getoond in RK en dec. De horizontale as geeft de tijd in seconden sinds het starten van het automatisch volgen en langs de verticale as worden de volgdrift/afwijkingen in boogseconden weergegeven voor elke as. Volgcorrecties (pulsen) kunnen ook in dezelfde grafiek worden geplot, wat u kunt aanzetten in het keuzevakje Corr onder elke as. De correcties worden geplot als schaduw op de achtergrond, in dezelfde kleuren als de assen.

U kunt in de plot zoomen en zwenken, en wanneer u de muisaanwijzer boven een grafiek houdt ziet u een tekstballon met informatie over dit specifieke tijdstip.Die bevat de volgdrift, en de gemaakte correcties, naast de lokale tijd waarop deze gebeurtenis werd genoteerd. Met een verticale schuifbalk rechts in de afbeelding kunt u de hoogte van de secundaire Y-as voor pulscorrecties aanpassen.

Met de horizontale schuifknop Traceren onderin kunt u de volggeschiedenis nagaan. Ook kunt u op het keuzevakje Max klikken, waarmee u de grafiek op het laatste punt vastzet, zodat de driftgrafiek vanzelf doorrolt. De knoppen rechts van de schuifknop dienen voor het autoschalen van de grafiek, het exporteren van de volggegevens naar een CSV-bestand (comma separated values; met komma’s gescheiden waarden), het wissen van alle volggegevens en voor het schalen van het doel in de Driftplot. Verder is in de volggrafiek een tekst waarin staat op welke momenten er is geditherd, zodat de gebruiker weet dat in deze punten het volgen niet zo slecht was.

De kleuren van de assen kunnen worden gewijzigd in de Instellingen voor het kleurschema in KStars.

Driftplot

In een scatterplot (plot van een puntenwolk) in de vorm van een doelwit kan de nauwkeurigheid worden geschat van de totale volgprestatie. Deze plot heeft drie concentrische cirkels met verschillende straal, waarin de binnenste groene cirkel standaard een straal heeft van 2 boogseconden. De laatste RMS-waarde wordt geplot als een met een kleur die hoort bij de bijbehorende concentrische cirkel. U kunt de straal van de binnenste groene cirkel wijzigen door de driftplotnauwkeurigheid aan te passen.

Volgen met meerdere sterren

op de standaard manier van volgen selecteert het systeem een te volgen ster. In niet-multi-ster systemen, worden de gemeten verplaatsingen van die star relatief ten opzichte van zijn originele metingen van de positie geconverteerd naar RA en DEC offsets die de driftfouten van het volgen zijn. In multi-ster volgen selecteert het systeem vele referenties sterren en meet alle offsets ervan ten opzichte van hun initiële posities. De volgfout wordt berekent als de mediane verplaatsing van de individuele referentie sterren van hun originele posities. De magie die het systeem nodig heeft om te presteren is het vinden van deze luidruchtige 2-dimensionale patronen van referentie sterren in de volgafbeelding, maar dit patroon vinden is robuuster dan het vinden van een enkele volgster die mogelijk significant is verplaatst of misschien helemaal niet is gedetecteerd. We bevelen u aan deze manier te kiezen om te volgen door het volgalgoritme SEP Multi Star te selecteren.

Er zijn een paar opties die u kunt overwegen. Max MultiStar Ref Stars is het maximale aantal referentie sterren die het systeem kan gebruiken. De hoofdreden om dit te beperken zijn de kosten van het berekenen, hoewel het geen erg dure berekeningen zijn. 50 is een goede keuze. De instelling Min MultiStar Star Detections vertelt het systeem om terug te vallen op een enkele volgster als er minder zijn dan die hoeveelheid detecties van sterren. Invent Multi-Star Guide Star zou geactiveerd gelaten moeten worden en Max MultiStar HFR is een oude parameter die waarschijnlijk nog maar weinig effect meer heeft.

Volgen met GPG

Met GPG-volgen gebruikt de interne volger voorspelbaar en adaptief volgen voor de RF-as. Deze adaptief modelleert de periodieke fout van de opstelling en voegt zijn voorspelde bijdrage toe aan elke volgpuls.

De te overwegen hoofdinstellingen zijn Majeure periode en Geschatte periode. Als u de wormperiode voor uw opstelling weet, misschien door deze tabel te bekijken, maak de activering van Geschatte periode ongedaan en voer uw bekende Majeure periode in. Zo niet, activeer dan Geschatte periode. Intra-frame donker volgen kan gebruikt worden om “de GPG voorspelling uit te spreiden. Bijvoorbeeld, als u volgt op 5s, kunt u het donkere volginterval instellen op 1s en zijn voorspelling wordt elke seconde gepulst, maar de driftcorrectie van volgen zou elke 5s worden verzonden. Op deze manier worden de voorspelde correcties veel sneller uitgestuurd dan de belichtingssnelheid van de volgcamera, waarmee effectief periodieke foutcorrectie wordt uitgevoerd en langere belichting van volgcamera toegestaan. Alle andere parameters worden het beste op hun standaard gelaten.

Gids voor volgen

|Volgerstreaminstellingen|

In de modus streaming-volgen haalt de interne volger volgbeelden uit de continue videostroom van de camera, in plaats van voor elk volgbeeld een aparte opname te maken. De beelden komen continu binnen en de volger werkt altijd met het meest recente beeld (“het laatste beeld telt”), waardoor de dode tijd voor uitlezen en downloaden tussen opnames wegvalt. Dit resulteert in een snellere volgcyclus met minder vertraging – wat gunstig is voor de hogere volgfrequenties (ongeveer 2–5 Hz) waarbij sommige opstellingen, met name die met harmonic- of strain-wave-aandrijving, beter presteren.

Waarom streaming helpt. Bij volgen met single-frame (boven) wordt elke opname gevolgd door een periode van inactiviteit (dead time) voor uitlezen, downloaden en detectie; gedurende deze tijd blijft de opstelling afwijken zonder nieuwe meting of correctie, waardoor de richtfout ongecorrigeerd oploopt en een piek bereikt vlak voor de volgende puls. De puls zelf is gebaseerd op de sterpositie die tijdens de vorige opname is gemeten, waardoor de correctie al enkele seconden oud is tegen de tijd dat deze de opstelling bereikt. Bij streaming-volgen (onder) worden beelden direct na elkaar aangeleverd zonder dode tijd (‘het nieuwste beeld telt’), waardoor correcties vaker plaatsvinden en actueler zijn, en er zich veel minder fouten opbouwen tussen de correcties door.

Streaming heeft alleen invloed op hoe frames aan de volger worden afgeleverd; de volgalgoritmen, kalibratie, dithering en de afhandeling van verloren sterren werken allemaal zoals gebruikelijk. Het werkt met de algoritmen Standard/MultiStar- en GPG, evenals met de experimentele AI-volger.

Vereisten

• De interne volger (streaming wordt niet gebruikt met externe PHD2).

• Een volgcamera die INDI video-streaming ondersteunt.

• Een voltooide, geslaagde kalibratie — de kalibratie zelf verloopt altijd met afzonderlijke frames (zie hieronder).

Streaming-volgen inschakelen

Activeer het vakje Stream op de hoofdpagina van de volgfunctie, naast de instellingen voor Exp en Vertraging, voordat u begint met volgen.

De instellingen voor Exp (belichting), Versterking en Bin zijn op de gestreamde frames op precies dezelfde wijze van toepassing als op afzonderlijke opnames; een wijziging van de versterking (gain) wordt tijdens het streamen direct doorgevoerd.

Notitie

Voor de stabiliteit verloopt de kalibratie altijd met losse frames, ongeacht de instelling Stream. Het streamen start automatisch zodra het volgen (guiding) begint (en alleen als Stream is geactiveerd) en stopt weer wanneer het volgen eindigt. Hierdoor blijft de kalibratie zuiver en stabiel, terwijl u tijdens het volgen toch profiteert van een continue stroom aan beelden zonder dode tijd.

16-bits streamdiepte (INDI)

|Volgerstreamdiepte|

De bitdiepte van de videostream wordt ingesteld in de cameradriver, niet in de volgmodule. Open het INDI-configuratiescherm, selecteer uw volgcamera en ga naar het tabblad Streaming:

• Stel Streamdiepte in op 16-bits. Dit wordt sterk aanbevolen voor volgen: 16-bits (RAW16)-frames behouden de volledige bitdiepte van de sensor, wat zorgt voor een betere bepaling van het zwaartepunt (centroiding) en detectie van zwakke sterren dan bij 8-bits.

• Zorg ervoor dat de Codering is ingesteld op RAW (niet MJPEG).

• Sla de instelling op in de driverconfiguratie (via het tabblad Opties), zodat deze behouden blijft tussen sessies; anders kan de stream terugschakelen naar 8-bits wanneer de camera de volgende keer verbinding maakt.

Voorbeelden

|Volgerstream-GPG|

Een volgmethode op basis van streaming met het GPG-algoritme op RK en Linear op DEC, bij een belichtingstijd van 0,7 s en 2×2-binning op een opstelling met harmonische aandrijving — totale RMS van ongeveer 0,46″ bij 100 gedetecteerde sterren.

|Volgerstream-AI|

Een volgmethode op basis van streaming, gecombineerd met de experimentele AI-volgfunctie. Omdat streaming beelden levert zonder dode tijd tussen de frames, sluit het naadloos aan bij de hogere volgsnelheden waarbij harmonische aandrijving en het AI-voorspellingsalgoritme optimaal presteren.

Notities en beperkingen

• Dark-frame-aftrekking werkt in streaming-modus. Het selectievakje Donker past een bijpassend dark-frame (en een defectenkaart) toe op elk gestreamd volgframe, net als bij volgen met losse opnames — nuttig voor het verwijderen van versterkergloed of ‘hot pixels’ bij bepaalde volgsensoren. Zoals altijd moet er een geschikte dark-opname in de Dark Library aanwezig zijn voor de huidige belichtingstijd, versterking en binning van de volgsensor (zie Dark-frames). Let op: voor het verwijderen van een gelijkmatig verloop van gloed is daadwerkelijke dark-aftrekking vereist; stel de Dark Library daarom in op Voorkeur voor donker in plaats van Voorkeur voor defecten, aangezien de defectenkaart alleen geïsoleerde hot/cold pixels herstelt en geen gloed verwijdert.

• Voor streaming zijn een camera en stuurprogramma met werkende INDI-videostreaming vereist; als de camera dit niet ondersteunt, schakelt de volger over op het vastleggen van losse beelden.

• Controleer, net als bij elke configuratie voor volgsystemen, de resultaten: streaming verandert het ritme, niet de basisprincipes; een goede pooluitlijning, balans en kalibratie blijven dus het belangrijkst.

AI-volgassistent (experimenteel)

|AI-volgmenu|

De AI-volgassistent voegt een getrainde, opstellingsspecifieke feed-forward-voorspeller toe aan het interne volgsysteem. Na een eenmalige trainingssessie leert de AI het herhaalbare deel van de volgfout van uw opstelling kennen – zoals periodieke fouten en langzame drift – en voegt een voorspelde correctie toe aan elke volgimpuls, voordat de fout zichtbaar wordt in het volgbeeld. Het standaard volgalgoritme blijft ondertussen altijd actief en corrigeert eventuele afwijkingen die de voorspelling mist.

Het startpunt is de menuknop AI-volgen (experimenteel) op de hoofdpagina voor het volgen (Guide), vlak onder Kalibratie wissen. Deze biedt twee acties: AI-volgassistent…, waarmee de hieronder beschreven wizard voor gegevensverzameling wordt geopend, en Gewichten laden…, waarmee een eerder getraind modelbestand wordt geladen. Deze functie staat los van de interface AI-assistent (MCP), die KStars verbindt met externe chat-assistenten.

Waarschuwing

De AI-volgassistent is een experimentele functie die volop in ontwikkeling is. Getrainde modellen zijn gekoppeld aan uw specifieke opstelling, camera en volginstellingen. Controleer altijd de volgprestaties nadat u de functie hebt ingeschakeld en wees bereid om terug te schakelen naar de algoritmen Standaard of GPG als de resultaten met AI niet beter zijn.

Verwachtingen en vereisten

Lees dit gedeelte zorgvuldig door voordat u tijd investeert in het trainen van een model — zo voorkomt u teleurstelling achteraf.

Waarschuwing

AI-gestuurd volgen vult een goed functionerend volgsysteem aan; het herstelt geen slecht functionerend systeem. Het voorspelt het herhaalbare deel van de fout van uw opstelling en voegt die voorspelling toe aan het standaard volgalgoritme. Het lost de volgende problemen niet op:

• Slechte uitlijnen op de poolster,

• onbalans, kabelweerstand of differentiële doorbuiging,

• windstoten, trillingen of slecht zicht,

• een opstelling of volgsysteem dat nog niet goed is afgesteld.

Dit zijn geen fouten die zich op dezelfde manier herhalen, dus ze zijn niet te voorspellen door middel van training. Als standaard volgen niet goed werkt op uw systeem, los dat probleem dan eerst op. De verbetering door AI-volgen verschilt sterk per opstelling; bij sommige opstellingen merkt u wellicht helemaal geen meetbaar voordeel.

Voordat u de assistent start, moet u ervoor zorgen dat:

• U gebruikt de interne volger, met een werkende volg-camera en een voltooide, geslaagde kalibratie.

• Gewoon volgen met het Standaard-algoritme werkt al betrouwbaar op uw opstelling.

• Uw opstelling is nauwkeurig op de poolster uitgelijnd en in balans, en er zijn geen kabels die kunnen blijven haken.

• U weet welk type aandrijving uw opstelling heeft: wormwielaandrijving (de meeste equatoriale opstellingen), harmonische aandrijving (strain-wave drive) of directe aandrijving.

• De belichtingstijd voor het volgen is degene die u blijft gebruiken: het model is getraind op en gekoppeld aan de belichtingstijd, binning en instellingen voor het volgen die tijdens de gegevensverzameling zijn gebruikt.

• Afhankelijk van het type opstelling hebt u 20 tot 45 minuten de tijd met een heldere, redelijk stabiele hemel voor het verzamelen van gegevens.

Gegevensverzameling met de AI-volgassistent

Het trainen van een model begint met een sessie voor systeemidentificatie: de assistent richt de opstelling op enkele posities aan de hemel en registreert hoe de volgster afwijkt, zowel terwijl het volgen actief is als wanneer het volgen bewust is gepauzeerd (‘vrije drift’), zodat de ruwe foutkarakteristiek van de opstelling kan worden gemeten. Klik op de pagina ‘Volgen’ op AI-volgen (experimenteel) → AI-volgassistent… om de assistent te starten.

|Pagina AI-assistent van opstelling|

Pagina 1 — Identificatie van de opstelling. Controleer het gedetecteerde type opstelling: Wormwiel, Harmonisch aandrijving of Directe aandrijving. De assistent adviseert ook een belichtingstijd voor het volgen (guiding) per type aandrijving: 2,0 s voor wormwielen, 0,5–1,0 s voor Harmonische aandrijving (afhankelijk van het signaal van de volgster) en 1,0–3,0 s voor directe aandrijving. Stel de belichtingstijd in voordat u verdergaat: het getrainde model is hieraan gekoppeld.

|Pagina AI-assistentprotocol|

Pagina 2 — Voorbeeld van het protocol. De assistent toont het meetprotocol dat zal worden uitgevoerd. Tijdens de gegevensverzameling worden uw instellingen voor het volgen tijdelijk gewijzigd naar het algoritme Standaard voor beide assen, waarbij alle volgrichtingen zijn ingeschakeld; uw oorspronkelijke instellingen worden hersteld zodra de assistent gereed is. Het protocol hangt af van het type opstelling:

• Wormwiel (~45 minuten): drie waarnemingen op grote, lagere en weer grote hoogte, waarbij standaard volgen telkens wordt gecombineerd met enkele minuten vrije drift. De lange periodes van vrije drift beslaan ongeveer drie volledige cycli van het wormwiel, waardoor de periodieke fout kan worden gemeten.

• Harmonische aandrijving (~35 minuten): vrije drift en standaard volgen op twee richtpunten, plus een reeks korte tests van de respons op pulsen (pulsen van 50, 100 en 200 ms in alle vier de richtingen) om te meten hoe de aandrijving op correcties reageert.

• Directe aandrijving (~20 minuten): korte fasen van volgen en vrije drift op drie verschillende hoogten.

|Pagina AI-assistent voortgang|

Pagina 3 — Voortgang systeemidentificatie. De opstelling voert zelfstandig slew-, volg- en driftbewegingen uit. Laat het systeem met rust terwijl het proces loopt; onderbreking ervan maakt de betreffende fase ongeldig. Gebruik Stop alleen als er iets misgaat.

|Pagina AI-assistent gereed|

Pagina 4 — Gegevensverzameling voltooid. De gemeten gegevens worden opgeslagen en u kiest hoe het model getraind moet worden: Train in EkosLive uploadt de gegevens naar de EkosLive-cloud en deze levert een gebruiksklaar model op (zie het volgende gedeelte), terwijl Exporteren voor offline training een sysid_data.json-bestand aanmaakt voor de Python-trainer (zie hieronder).

Training via EkosLive

De eenvoudigste manier om het model te trainen is via een EkosLive <https://ekoslive.com>-account: klik op In EkosLive trainen op pagina 4 van de assistent. De gegevens worden geüpload, het model wordt in de cloud getraind en de resulterende gewichten worden automatisch opgeslagen (als ai_guider_weights.json in de KStars-gegevensmap, ~/.local/share/kstars/ op Linux) en ingesteld als het actieve gewichtenbestand; er zijn geen verdere stappen nodig.

Notitie

De geüploade gegevens voor systeemidentificatie bevatten geen hemelcoördinaten: alleen hoogte, azimut en parallactische hoek, samen met metingen van pixeldrift, signaal-ruisverhoudingen van sterren en de verzonden volgpulsen. De gegevens bevatten echter wel de naam van uw opstelling en de namen van de camera-apparaten. Als u liever niets uploadt, kunt u gebruikmaken van offline training; dit levert identieke gewichten op.

Offline trainen van het model

U hebt EkosLive niet nodig om een ​​model te trainen; de trainer bestaat uit een kleine set Python-scripts die op elke gewone computer draait. Bij het trainen wordt alleen de CPU gebruikt en het proces is in minder dan tien minuten voltooid; er is geen GPU vereist.

1. Klik op pagina 4 van de assistent op Exporteren voor offline training en sla sysid_data.json op.

2. Kopieer het bestand naar de computer waarop u wilt trainen (dit kan de computer van het observatorium zelf zijn, maar een desktop of laptop is doorgaans handiger).

3. Haal de trainerscripts op uit de map kstars/ekos/guide/offlinetrainer/ van de KStars-broncode-opslagruimte.

4. Maak in die map een Python-omgeving aan en voer de trainer uit:

   python3 -m venv venv
   source venv/bin/activate
   pip install numpy scipy torch
   python train.py --sysid-data ./sysid_data.json --output ./weights.json
   

De trainer herkent automatisch het type opstelling op basis van de gegevens en kiest het bijbehorende model. Mocht de herkenning onjuist zijn, dan kan dit worden overschreven met --mount-type WORM_GEAR|HARMONIC_DRIVE|DIRECT_DRIVE.

Kopieer ten slotte het resulterende bestand weights.json terug naar de computer in het observatorium en laad het in KStars via AI-volgen (experimenteel) → Gewichten laden… op de pagina ‘Volgen’ (of stel het Gewichtenbestand in op de optiepagina van de AI-volgen). De gewichten worden toegepast zodra het volgen (guiding) de volgende keer start.

AI-volgen en -opties activeren

|AI-volgopties|

Selecteer, nadat een gewichtenbestand is geladen, AI-volgen als het volgalgoritme voor RK en/of DEC in de opties voor de volger, en start het volgen zoals gebruikelijk. De instellingen voor de AI-volger zijn te vinden op het tabblad AI-volgen in het dialoogvenster met de volginstellingen:

• Gewichtenbestand: pad naar de gewichten van het getrainde model (JSON).

• AI-voorspelingsversterking (standaard 0,5): de mate waarin de AI-voorspelling wordt verwerkt in de volgpulsen. Bij 0,0 wordt de AI volledig genegeerd; bij 1,0 wordt de volledige voorspelling toegepast. Begin met de standaardwaarde en verhoog deze geleidelijk als de volgnauwkeurigheid verbetert.

• Proportionele versterking verkleinen tijdens AI-correctie (standaard uitgeschakeld): vermindert de standaard proportionele respons met maximaal de helft wanneer de AI een hoge mate van zekerheid heeft, om te voorkomen dat de twee regelaars dezelfde fout overcorrigeren.

• Voorspellende ‘donker volgen’ inschakelen (standaard uitgeschakeld): blijft voorspelde correcties afgeven tijdens onderbrekingen in de metingen van de volgster — zoals bij het stabiliseren na een dither-actie, autofocus-cycli of het uitlezen van de camera — door de periodieke fout naar de toekomst toe te extrapoleren.

• Donker volginterval (standaard 1,0 s): aantal seconden tussen voorspelde pulsen wanneer er geen meting van de volgster beschikbaar is.

Notitie

Een gewichtenbestand werkt alleen met de volginstellingen waarmee het is getraind. Bij de start van het volgen wordt de vingerafdruk van het bestand vergeleken met uw huidige instellingen voor de volgbelichting, binning, versterking (gain), minimale/maximale pulsduur en hysteresis. Bij een afwijking wordt het volgen afgebroken met een toelichtende melding: herstel de instellingen die u tijdens de gegevensverzameling gebruikte, voer de assistent opnieuw uit om nieuwe gewichten te trainen, of schakel het algoritme terug naar Standaard.

AI-volgen monitoren

De volgstatus toont wat de AI doet. Na de start van het volgen bevindt de AI zich in een opwarmfase (aangegeven als Opwarmen) waarin het model wordt gesynchroniseerd met de actieve opstelling; dit duurt ongeveer 50 volg-frames voor wormwielaandrijvingen, 30 voor harmonische aansturing en 10 voor directe aandrijving. Tijdens het opwarmen wordt het volgen volledig door het standaardalgoritme afgehandeld. Zodra de voorspellingen zijn geverifieerd aan de hand van werkelijke metingen, wordt de AI Actief en worden de correcties geïntegreerd.

De uiteindelijke correctie wordt gewogen op basis van een actuele betrouwbaarheidsscore. Voor een hoge betrouwbaarheid is een redelijk heldere volgster vereist (de score bereikt een maximum bij een signaal-ruisverhouding van 30 en daalt tot nul bij een waarde onder de 10); de score neemt af zodra de voorspellingen van de AI niet meer overeenkomen met de daadwerkelijke beweging van de opstelling. Bij een lage betrouwbaarheid neemt het standaard volgalgoritme het leeuwendeel van het werk voor zijn rekening: een minder goed presterend model zorgt zo voor een geleidelijke terugval in prestaties, in plaats van dat u opnames (subframes) onbruikbaar worden.

Er zijn te allen tijde diverse veiligheidsmechanismen van kracht: elke puls houdt zich aan de ingestelde maximale pulslimieten en een harde bovengrens van 5 seconden; AI-voorspellingen worden tijdens dithering opgeschort; een meridiaanwissel (meridian flip) reset de interne status van de AI, waarna deze opnieuw opwarmt; en bij verlies van de volgster treedt de standaardprocedure van de volger voor het opnieuw oppikken van de ster in werking.

Hoe het werkt

De volgfout van een opstelling bestaat uit twee delen. Het herhaalbare deel komt voort uit de mechaniek: de periodieke fout van het wormwiel, onvolkomenheden in de tandwielen, atmosferische refractie en het langzame verloop door een resterende fout in de poolsteruitlijning. Het willekeurige deel wordt veroorzaakt door ‘seeing’, wind en meetruis. Een conventioneel volgsysteem werkt puur reactief: het kan een fout pas corrigeren nadat de ster al is verschoven. Een ‘feed-forward’-volgsysteem daarentegen voorspelt het herhaalbare deel en heft dit op zodra het optreedt; dit werkt echter alleen bij fouten die zich herhalen. Daarom is het verzamelen van gegevens van belang en blijft de afhandeling van het willekeurige deel een taak voor het standaardalgoritme.

De AI-volger gaat bewust voorzichtig om met zijn voorspellingen. Bij elke volgcyclus berekent de standaardregelaar de gebruikelijke correctie op basis van de gemeten drift. Tegelijkertijd berekent het AI-model een voorspelde correctie; deze wordt geschaald aan de hand van de actuele betrouwbaarheidsscore en de door u ingestelde ‘Voorspellingsversterking’, en vervolgens bij de standaardcorrectie opgeteld. De resulterende puls passeert de veiligheidsbegrenzers voordat deze naar de opstelling wordt gestuurd. Als de AI geen nuttige bijdrage levert, neemt de bijdrage ervan simpelweg af tot nul en blijft er gewone standaardvolging over.

Het model zelf is zo gekozen dat het aansluit bij de fysica van de opstelling, in plaats van dat het één groot neuraal netwerk is:

• Bij opstellingen met Wormwiel wordt gebruikgemaakt van een natuurkundig model voor periodieke fouten, refractie en polaire drift – waarbij de fase tijdens het volgen (guiden) live wordt bijgehouden – in combinatie met een klein neuraal netwerk (circa 200 parameters) dat de resterende, opstellingsspecifieke afwijkingen leert.

• Opstellingen met Harmonisch aandrijving maken gebruik van een Kalman-filtermodel voor de veerwerking (torsie) en de periodieke fout van de aandrijving, waarbij een klein neuraal netwerk de voorspellingen corrigeert.

• Opstellingen met Directe aandrijving vertonen vrijwel geen mechanische fouten; daarom worden alleen refractie en drift analytisch gemodelleerd — er komt geen neuraal netwerk aan te pas.

Problemen oplossen en notities

• Het volgen wordt onmiddellijk afgebroken vanwege een fout in de gewichten. Het bestand met gewichten kon niet worden geladen of de vingerafdruk ervan komt niet overeen met uw huidige volg-instellingen. Herstel de instellingen die tijdens de gegevensverzameling werden gebruikt, train opnieuw of schakel het algoritme terug naar Standaard.

• De AI blijft in de opwarmfase of wordt nooit actief. Dit wordt meestal veroorzaakt door een zwakke volgster (lage signaal-ruisverhouding) of door voorspellingen die niet overeenkomen met het huidige gedrag van de opstelling. Het volgen verloopt hoe dan ook normaal via het standaardalgoritme; overweeg om het systeem opnieuw te trainen onder betere omstandigheden.

• Geen zichtbare verbetering. Dit is een realistisch resultaat bij sommige opstellingen — vooral bij exemplaren met weinig periodieke fouten of waarbij niet-herhaalbare fouten overheersen. Vergelijk enkele volgsessies met de AI ingeschakeld en uitgeschakeld onder vergelijkbare omstandigheden voordat u conclusies trekt.

• Wanneer opnieuw trainen: na het wijzigen van de volgcamera, de belichtingstijd voor het volgen, de binning, de optische trein voor het volgen, de opstelling of een instelling voor het volgen die is vastgelegd in een ‘vingerafdruk’ – en telkens wanneer de volgprestaties merkbaar verslechteren na een ‘remesh’ of mechanische aanpassing.

• Problemen melden: met de knop Logs exporteren van de assistent worden de AI-foutopsporingslogboeken en de volglogboeken samengevoegd tot één enkel archief, dat u kunt bijvoegen bij een foutmelding of forumbericht.

Dark Frames

Dark frames kunnen handig zijn voor het reduceren van ruis in volgframes. Als u deze optie hebt gekozen, wordt het sterk aanbevolen dat u dark frames opneemt voordat u de procedure start voor calibratie en volgen. Kies het keuzevakje Dark, en klik daarna op Opnemen. De eerste keer vraagt Ekos u naar de sluiter van de camera. Als de camera geen sluiter heeft, vraagt Ekos u bij elke opname van een dark frame de opening van de camera/telescoop af te dekken, voor verder te gaan met opnemen. En anders, als de camera een sluiter heeft, gaat Ekos meteen verder met het opnemen van het dark frame. Alle dark frames worden automatisch opgeslagen in de bibliotheek voor dark frames van Ekos. Standaard worden de frames in deze bibliotheek 30 dagen gebruikt, voordat er nieuwe dark frames worden opgenomen. U kunt dit aantal wijzigen in de instellingendialoog Ekos instellingen van KStars.

Het wordt aanbevolen dark frames op te nemen voor diverse binnings en belichtingstijden, zodat die door Ekos transparant kunnen worden gebruikt wanneer dat nodig is.

PHD2 ondersteuning

Indien gewenst, kunt u de externe PHD2-toepassing selecteren voor het volgen, in plaats van de ingebouwde volger.

Als PHD2 wordt geselecteerd, kunt u met de knoppen Verbinden en Loskoppelen de verbinding regelen met de PHD2-server. U kunt de PHD2-belichtingstijd en dec-volginstellingen regelen. Als u op Volgen klikt, moet PHD2 alle vereiste acties doen voor het starten van het volgproces. PHD2 moet worden gestart en ingesteld vóór Ekos.

Na het starten van PHD2, selecteert u uw IND-apparatuur, en stelt u de opties daarvan in. Vanuit Ekos maakt u verbinding met PHD2 door te klikken op de knop Verbinden. Bij het opstarten probeert Ekos automatisch te verbinden met PHD2. Is die verbinding tot stand gebracht, dan kunt direct beginnen met volgen door te klikken op de knop Volgen. Indien nodig doet PHD2 de calibratie. Als ditheren geselecteerd is, krijgt PHD2 de opdracht te ditheren, met de opgegeven pixels, en zodra het volgen stabiel is en rustig, wordt in Ekos de opname weer hervat.

Log van volgen

De interne volger van Ekos slaat een CSV volglogbestand op in PHD2 format die van pas kunnen komen voor de analyse van de prestaties van de opstelling. In Linux wordt deze opgeslagen onder ~/.local/share/kstars/guidelogs/. Deze log is alleen beschikbaar als de ingebouwde volger van Ekos wordt gebruikt. Het zou compatibel moeten zijn met volglogviewer van PHD2.