作者:本站站长-孙国佑
国外流星监测网
地点 | 名称 | 站点数量 |
澳洲 | DFN Desert Fireball Network | 50 |
加拿大 | ASGARD(NASA火流星网) | 35 |
欧洲 | EDMOND | / |
国际流星组织 | IMONET | / |
日本 | Sonota Co | 全日本多站点 |
国内流星监测网
国内近些年流星监控站数量暴增,像艾山天文台全国流星监测网目前应有27个站点,还有例如北京,新疆,广东都有很多监测站点。国内真实站点数量不好统计,3位数应该还是有的。
流星监控原理
通过专用控制软件控制相机或者摄像头进行持续监控视频拍摄,只有侦测到流星经过时天区的光变才会将记录到的视频片段保存。当两个以上监测点能同时记录到一颗流星时,通过不同地理位置拍摄到的画面,经过专用软件分析处理,就能够计算出这颗流星的亮度、高度、速度以及运行轨道等数据。多个站点观测的天区,都要指向实际大气中同一个位于70-110km高空的区域(流星出现的高度)。W1、W2、W3分别是三个观测点,中间的阴影区域就是它们都可以看到的区域。
《天文爱好者杂志》程思浩《流星漫谈》,原图自IMO的Handbook“双站联测”一节。
除了对火流星事件的分析外,通过大量的流星监控样本的收集,这些数据将全部保留下来以供后续的研究。如分析潜在的新流星群、火流星概率等。设备的操作全部通过网络远程控制,可以实现无人值守。
站点部署方案
(1)站点应选择在视野开阔,受人干预少的地方,可选择泡泡屋景区内的某栋建筑屋顶上。
(2)需要220V交流市电供电以及Internet网络接入。监控相机需要一个电脑主机或者工控机安装UFOCapture软件。如果有多个监控头每个均需要一台电脑主机。
(3)监控相机需要防水防护外罩保护,线缆(电源线、视频线)等采用PVC套管保护,电脑可以放于室内。
(4)单站点可以采用多台广角镜头监控组合覆盖天区,亦可采用一台360°鱼眼镜头覆盖全部天区。、
相机选择
其实不管什么方案,都需要一定动手能力。摄像头的选择主要3个方向。
1,单反如sony a73。优点,成像质量会非常好,彩色高清视频片段和彩色高清静态图输出,sony a7s相机的优势就在于高感光度下仍然可以保持良好的成像和噪点控制,可以录到更多的流星。缺点,贵!!!
效果图
2,天文CCD,优点,成像质量比较好,彩色高清视频片段和彩色高清静态图输出。缺点,成本较高,彩色CCD感光度一般(类似普通单反相机),灵敏度不及黑白天文CCD,因此只能录到很亮的流星。
3,黑白监控摄像头,如标清WAT 902H,SONY 的673,IMX 291。高清的IMX385。
效果图
监控方案,有很大的自主性,几乎没有成品,都需要自己组装,如果不想试错,可以按成熟方案进行。目前主力是才用监控摄像头,成本低廉,效果也不错。本文主要介绍黑白监控摄像头。
方案构成
黑白流星监控,由以下几部分组成。
1,摄像头:选择低照度摄像头,越低越好。
名称 | 照度 | 靶面尺寸 | 优点 | 缺点 | 价格 |
WAT902H | 0.0003 LUX | 1/2 | 靶面尺寸大,照度低 | 老旧机器,只有二手,市场存货少。有反馈成像还不如673。 | 2,3百 |
SONY 673CCD | 0.01 LUX | 1/3 | 便宜 | 性能一般 | 一百多块 |
SONY IMX291 | 0.0001 LUX ? | 1/2.8 | 成像比673要好,价格也不贵 | 200多 | |
SONY IMX385 | 0.0001 LUX | 1/2 | 性能绝佳 | 高清采集卡,摄像头成本都较高,对电脑要求也高。 | 没买过价格不是很清楚,大概是几百元-千元的水平 |
除了WAT902H是成品,其他都是指的芯片,只要是搭载这个芯片的成品大多数可用,但是还是会有些暗坑,比如673千万不要买不带OSD菜单的成品。除了成品,也可以自己买板子组装,加个监控外壳就行,但需要一定动手能力跟基础知识储备,特别要注意各种接口问题,比如数据输出是BNC线,USB,还是网线等,每种输出对应接入方式都不同,千万不能搞错。
成品 |
IMX 385 |
2,镜头:一般是采用CS接口镜头,3MM F1.0 或2.8MM F0.9的定焦头,价格十几元到几十元不等。如果实在买不到,可以采用变焦头,如3MM-8MM F1.0。反正就是焦距小于3MM,F小于1.0。有些人也会采用M12镜头,但是镜头要注意一个接口问题,接口要看成品外壳用的是啥接口,不同接口也可以通过转换接口来对接。
3, 采集卡:就一个标清采集卡,高清采集卡的区别。标清EASYCAP(建议买这个品牌,千万不要买免驱的)采集卡很便宜几十元,高清采集卡价格较高几百元上千元都有。
4,电源:12V2A即可,最好买牌子的,防水的。监控对电源要求较高,电源不好容易出问题。
5,数据线和电源线:数据线不要买电源+数据线一体的那种,数据线跟电源线要分开。数据线用同轴64编视频线,一般的摄像头都是一头莲花头,一头BNC头,买免焊的即可,莲花头搞不定就买2个BNC再买个BNC转莲花接头。电源线,可以买电源延长线,但不建议太长,容易造成电压不稳定,如果装楼顶,最好直接拉电线上去,装个防水盒,把电源装里面,直接出一条短线接摄像头。
6,摄像头防水外罩:这个可以展开想象,自己折腾。有人用PVC,有人用监控外壳,其实只要保证防水,防风即可。
爱好者成品设备图 |
本站长的入门方案
本想装在楼顶,或者窗户外面,但碰到了几个问题,第一楼顶电源问题不好解决,距离太远。放窗户外面,不好打孔固定,买的摄像头外壳,防风较差。尝试了多种方法,最终决定放在室内,窗户台上,这种情况,不需要电源延长线,数据线也不需要太长,好维护。唯一的缺点视野差些,角度可选择性差。
数据采集和分析
UFOcapture软件介绍
UFOCapture软件是流星监控的视频捕捉软件,分为UFOCaptureV2和UFOCaptureHD2两个版本,区别在于采用高清视频时必须使用UFOCaptureHD2。
UFOCapture提供以下功能,使我们能够长期稳定、高效和精确的检测流星。
- 时移运动捕捉
- 捕捉流星出现前后的帧数,记录完整的流星出现-消失的过程
- 三维触发阈值
- 每一个像素的亮度级别
- 面积大小(亮度超过检测阈值的像素数量)
- 事件的最小和最大持续时间
- 屏蔽(消除不必要的触发区域)
- 区域屏蔽(用于地面物体或视场中的不稳定区域)
- 闪烁屏蔽(用于长时间明亮物体的闪烁,如星星、楼顶的灯)
- 缓慢移动物体屏蔽(飞机)
- 暗物屏蔽(对于比地面较暗的物体,如鸟或昆虫)
- 根据背景噪音水平自动调整检测阈值
- 设置日落和日出时刻表,自动开机关机。
- 星点位置检测自动标记视野范围内的恒星,用于分析
UFOAnalyzerV2软件介绍
UFOAnalyzer软件是流星监控视频捕捉软件UFOCapture的后期数据处理工具,主要功能有:
- 计算移动物体的位置
- 与内置星图相比较,自动矫正镜头畸变
- 分析物体的坐标,角速度,方向,线性,大小等
- 把流星分类为可能的流星群
- 画出流星的轨迹图来寻找它们的辐射点
- 输出csv文件供UFOOrbitV2使用
UFOOrbitV2软件介绍
UFOOrbitV2软件用于关联各个站点的流星事件是否为同一颗流星体,并且计算出流星体的轨道。主要功能有:
- 导入多站点的UFOAnalyzer分析结果
- 从多站点的结果中寻找相关联的流星事件
- 计算流星体的轨道
- 在星图或地面地图上绘制轨迹
- 在星图中画出轨道
- 生成报告