天文攝影-- Raspberry Pi

前言

安裝與設定主要是基於使用 Windows 筆電以 N.I.N.A.拍攝的經驗，各項設定參數也不用再去找出來。
由於前篇：Luke 的休閒筆記: 擺脫筆電改用 Raspberry Pi 的嚐試 已安裝、設定並大致在室內測試 Run 過一遍，只要重新再來一遍，直接拿到頂樓實戰應該不會有問題才對。

拍攝器材：

• 相機：ZWO ASI533MC-Pro
• 望遠鏡： Sharpstar 61EDPH II 、Sharpstar 107 PH APO 、SIGMA 70-200mm F2.8 APO DG HSM MARCO
• 平場鏡或減焦鏡：0.82X 減焦鏡 、1X 平場鏡
• 赤道儀：iOptron Cem25P 及 AZ-GTI星野赤道儀
• 對焦：ZWO EAF 或魚骨對焦板
• 濾鏡：STC 寬帶光害濾鏡或 Optolong L-EXTREME 雙窄帶濾鏡
• 導星鏡：120mm F4 、 200mm F4 、PENTAX Takumar 300MM f4
• 導星 CCD ：QHY5L-II-M 或 T7C（即 ZWO ASI120MC）
• 腳架：艾頓原廠 1.5吋鋼管三腳架或 GITZO GK 2580TQR
• 電子極軸鏡：PoleMaster 電子極軸鏡
• 電源：市電或飛樂 Discover 15000 mAh 行動電源
• 控制筆電：Lenovo IdeaPad 120S 11吋(4G/64G USBX2）或 HP ENVY Ultrabook（備用筆電）

安裝及設定 Astroberry Server

完全按照 Astroberry Server 官網寫的步驟安裝

• 下載 Astroberry Server release 2.0.4
• 現在桌面電腦是 2018 Mac mini ，已經沒有 SD 卡槽，家裡的讀卡機都壞光了，只好拿一台 2011 Mac mini 來用，底下的燒錄影像檔步驟就是在上面進行：
  
  
  
• 一樣是照著 Astroberry Server 的說明，以 balenaEtcher - Flash OS images to SD cards & USB drives 來 Flash microSD card
• 選擇解壓後 astroberry-server_2.0.4.img 
  
  
  
• 選擇目標磁碟：
  
  
  
  
  
  
• 燒錄完成：
  
  
  
• 把燒錄完成的 microSD card 插入 Raspberry Pi 4B，接上電源，啟動數分鐘後，接下來的步驟會參考：Astroberry Wiki 。由於此時 Astroberry Server 此時還未連上網際網路，但它自身會製作名稱為「astroberry」的 HotSpot ：
  
  
  
• 先連上這個 HotSpot，以瀏覽器 https://astroberry.local or https://10.42.0.1 來存取 Astroberry Server，按 Start 開始設定：
  
  
  
• 按「連線」，密碼為「astroberry」
  
  
  
• 接下來設定 Astroberry 連上家裡的無線網路才能進行更新及接下來的步驟：
  
  
  
• 如上圖箭頭，右鍵點選無線網路的圖示，然後選「Edit Connection」：
  
  
  
• 如下圖，點選來輸入家中網路的登入資料：
  
  
  
• 如下兩圖的資料輸入後，按 Save 儲存：
  
  
  
  
  
  
• 重新開機後就會自動連上家中網路，如此 Astroberry Serve 就可以上網更新了：
  
  
  
  
  
  
• 這支影片的後半段有清楚的說明：How to Download and Install Astroberry - YouTube
• 重新開機後， Astroberry Serve 自動連上家庭網路並連上 internet ，仍是以瀏覽器 https://astroberry.local 登入：
  
  
  
• 開啟 Terminal 執行：”sudo apt update && sudo apt upgrade && sudo apt dist-upgrade” 來更新，然後才進行後續的步驟：
  
  
  
  
  
  
• 更新完畢，重新開機，系統從 2.0.4 升級為 2.0.5 ：
  
  
  
• 點選 OK 並輸入密碼「astroberry」後開始設定系統：
  
  
  
  • 更改 Astroberry Serve 名稱（改成 ab-luke，之前的測試發現不能使用底線）：
    
    
    
  • 設定「Localisation」：
    
    
    
  • 設定語系：
    
    
    
  • 設定時區：
    
    
    
  • 設定鍵盤：
    
    
    
  • 設定 Wi-Fi Country Code ：
    
    
    
  • 除了以上兩項，其他設定沒有更改，使用預設值。
  • 按 Yes 後重新開機：
    
    
    
  • 重新開機的中文畫面：
    
    
    
  • 不習慣中文的介面，所以再改成如下圖：
    
    
    
• 設定日期與時間：Raspberry Pi 沒有 RTC，所以每次的啟動都需要重新設定
• 只要有 Internet 就可以同步得到正確的時間、日期。
• 也可以購買約百元的 RTC module，在野外沒有 Internet 的場合就很方便，不用手動輸入（To set date to the 19th of May 2020 and time to 11:14:00 run in terminal: sudo date -s "2020-05-19 11:14:00"）。
• 買個 GPS module 大概是最簡單的方式，但價格有點貴。手上有一只二手的 GPS Unit, GP-1，有 mini-USB ，不曉得能否使用（ Nikon 官網連只適用 Windows XP/VISTA 的驅動程式都拿掉了）？使用 “systemctl stop virtualgps && systemctl disable virtualgps” 把 Virtual GPS 停用，再插上，重開機後，完全沒有訊號 ：
  
  
  
• 看來還是乖乖使用 Virtual GPS，再接續以下的步驟：
  
  
  
• 設定地理位置，這是非常重要的步驟，如此才能依地理座標顯示正確星星位置：
  
  
  
• 重新開機後：
  
  
  
• 當使用 iOptron Cem25P 時，因其有 GPS ，所以必須把 Virtual GPS 停止並 disabled，可以執行：”systemctl stop virtualgps && systemctl disable virtualgps”
• 當使用 AZ-GTI星野赤道儀時，沒有 GPS ，可以使用 Astroberry 提供的 Virtual GPS，從系統選單的 Preferences/Geographic Location 設定或 “sudo nano /etc/location.conf”來自行編輯。
  • Run sudo systemctl status virtualgps to check service status
  • Run sudo systemctl enable virtualgps to enable service
  • Run sudo systemctl disable virtualgps to disable service
  • Run sudo systemctl start virtualgps to start service
  • Run sudo systemctl stop virtualgps to stop service
  • Run sudo systemctl restart virtualgps to restart service

Plate solving 的設定

• ASTAP ：可以官網：ASTAP, Astrometric Stacking Program 下載： astap_armhf （程式）及 H18（較多星的資料庫），在 Terminal 裡：
  
  
  
  1. sudo apt remove astap g17
  2. sudo dpkg -i astap_armhf.deb && sudo dpkg -i h18_star_database_mag18_astap.deb
     （註：這是沿用在 NINA 的習慣，這才安裝；安裝後就可以離線使用）
• 如何離線使用 astrometry 來 platesolving：
  1. sudo apt install astrometry-data-2mass astrometry-data-tycho2 來下載所有的 index Files。會超過 30Gb ，實際下載全部後，超過 70 GB，外接的 64 GB隨身碟也裝不下，最後決定只留下約 10GB 的 index Files，應該就夠用。
  2. 在 Kstars 下安裝：或許是 Raspberry Pi 系統記憶體的管理不是很好（也可能是只有 2G ，太少的關係），在下載 index Files 時不能有太多的線程，不然 Ecos 就會掛掉，下載一半的檔案都得重新下載，最後是利用安裝在 Mac mini 裡的 Kstar 來下載了全部的 index Files 。（註：之前的測試傻傻地把各項器材接上來下載 index Files，其實只要先用 Simulators 就可以了。）

使用場景的安排

• 在社區頂樓（有市電、Wi-Fi）：在Luke 的休閒筆記: 冬天寒風中天文攝影的遙控拍攝：無線延伸篇 設定好後，頂樓也能有強的 Wi-Fi 訊號上網，能在樓下的室內以 Mac mini 遙控，所以在裡面安裝了 Kstar 及 PHD2 ，只要在 Raspberry Pi 裡啟動 INDI Server ，把各項器材的 Driver 也啟動， 這樣就可以不需開啟 Raspberry Pi 裡的 Kstar 及 PHD2 （畢竟買的是 2G 的版本）。
• 在清境民宿（有市電、Wi-Fi），又可分為兩種情形：
  1. 只帶 iPad Pro ：以 VNC 遙控及拍平場，需要開啟 Raspberry Pi 裡的 Kstar 及 PHD2
  2. 帶 iPad pro 及 Windows 筆電：如同頂樓的遙控，需要在筆電裡安裝 Kstar 及 PHD2， 不需開啟 Raspberry Pi 裡的 Kstar 及 PHD2 。
• 野外（沒有市電、Wi-Fi）：連接 Raspberry Pi 裡的 HotSpot 來遙控，當然需要開啟 Raspberry Pi 裡的 Kstar 及 PHD2 。

器材的連接與設定：

由於有兩套器材三種接法，因此需要在 Device Manager 設定三個 Profile ：

• Sharpstar 61EDPH II + AZ-GTI + ASI533MC-Pro + QHY5L-II-M + ZWO EAF（目前的測試主要以此為主；ZWO EAF要選 ASI EAF，這是在Does ZWO EAF work with ekos? - INDI Forum 看到的）
  
  
  
• Sharpstar 107 PH APO + iOptron Cem25P+ ASI533MC-Pro+ QHY5L-II-M + ZWO EAF
  
  
  
  （註：因為在 Device Manager 看到有 SONY DSLR，所以上述兩套器材，若是把 Sharpstar 61EDPH II + AZ-GTI 改接 SONY A7s 再以 T7C 為導星 CCD，測試若能成功，可以再加一個 Profile，或許上山拍攝時也能帶上兩套器材，SONY 相機這套由 Raspberry Pi 控制，另一套以 Lenovo 小筆電控制。 ）
  
  
  
• Sharpstar 61EDPH II + iOptron Cem25P+ ASI533MC-Pro+ QHY5L-II-M + ZWO EAF
  
  
  
• SIGMA 70-200mm F2.8@200mm + AZ-GTI+ ASI533MC-Pro（無法自動對焦，非萬不得已才使用）
• 桌上電腦的設定（目前先在 Mac mini 的 Kstars/Ekos 設定，以後再來設定 Windows 筆電）
• 要先用瀏覽器連上，啟動 Indi Server ：
  
  
  
• 也可以開啟桌面電腦的 Kstars，點選 ① 開啟 Ekos ，點選 ② 新增 Profile，在 ③ 處輸入 Astroberry Server 的名稱，以 「Web Manager 」來啟動 INDI Driver ；藍圈內選好連接的器材，最後再點選紅色箭頭所指的 Start：
  
  
  
• 顯示 INDI Control Panel ，可以檢查連接的器材是否無誤：
  
  
  
• 這時 Ekos 最上方的圖示從三個變成八個：
  
  
  
• Kstars 手冊裡的截圖，做個說明：
  
  
  
• PHD2 的連接設定：
  • 第一次開啟時會出現 Wizard 設定，這裡因為已設定好，就再做個 Test ，當作示範（記得要先把 Astroberry Server 的 INDI Driver 先啟動才能連上）：
    
    
    
  • 選 INDI Camera 再按 Yes ：
    
    
    
  • 輸入 Hostname 後再按 Connect （注意未連接前的 pixel size 是 0 ）
    
    
    
  • 連上後，選 QHY CCD 並設為 Main ，然後按 OK ：
    
    
    
  • PHD2 自動偵測到 CCD 的 pixel size 為 3.75 ；輸入導星鏡焦長 120mm 後按 Next：
    
    
    
  • 接下來選 INDI Mount 
    
    
    
  • 設定與 CCD 設定差不多，Driver 選 Eqmod Mount ：
    
    
    
  • 後續的 AUX 、AO 直接 Next ，直到出現輸入 Profile 名稱的對話盒：
    
    
    
  • 由於是第一次開啟，需要製作 Dark Library ：
    
    
    
  • 點選底部大腦的圖示並選 Algorithms ，把 Windows 筆電裡的一些參數抄過來：
    
•  有個問題無法解決：當 Loop 時會有滴答聲無法關閉，聲音是來自 Mac 上的，深夜時分是可以切到耳機，但總要找到關閉的地方。

接下來就是 Kstars/Ekos 的操作，桌面電腦與在 Raspberry Pi 幾乎完全一樣—非常複雜，還得花不少時間慢慢熟悉，然後找個天氣好的晚上上頂樓實戰。

未來要處理的事項及目標

1. 安裝 QHY Polemaster ，可以參考：Install PoleMaster on Astroberry – Gregory Giuliani 及 PoleMaster for PRI（Raspberry Pi）Manual - Vendor and Group Announcements - Cloudy Nights
2. 看了 Kstars/Indi Demo - Part 1 - YouTube 這支影片介紹的極軸校正步驟（使用導星鏡及CCD 即可，有較大的視野較能解析），不會比 PoleMaster 麻煩，似乎真的可以取代了，若是如此，未來的拍攝，大概只需帶一台 iPad Pro + VNC 就可以了，列為首選的測試項目。
3. 練習使用 VNC 遙控（包括使用方便携帶的手機來顯示極軸校正的畫面）
4. 測試 SONY A7s 與 T7C 是否能拍攝與導星？
5. 上山的拍攝，如果無法解決與 NINA 一樣的方式拍攝亮、暗平場，可以等收器材時，帶著小筆電、Wi-Fi 模組（Cem25P）AZGTI 內建、一條USB-A 線接 533 及 iPad Pro ，使用 NINA 來拍攝。
6. 想辦法解決讓 GPS Unit, GP-1 成功連上，這個目標難度很高。
7. 希望能夠以 Arduino 做出如 Ekos/Indi Live Astronomy Image Session - YouTube 13:45 顯示的小氣象台：
   
   
   

 

待續......