除錯及分析
校準及赤道儀控制問題
如果你是第一次使用 PHD2 來連接新設備, 有可能會在校準時遭遇到問題, 問題的原因通常有兩種類型, 而解決這兩類型問題的方法也有所不同:
- 導星星體在校準過程當中有移動, 但是移動量太大或太小, 這種問題很容易透過調整『進階設定』->『導星』-> "校準步數大小" 參數來解決, 其中的輔助內容會告訴你目前所使用的參數值為何, 你應該可以很快地解決這個問題才對;
- 導星星體於校準過程當中在赤經、赤緯或清除赤緯回差時沒有移動足夠的距離, 這個問題會觸發主顯示視窗的告警訊息, 導致這種問題的主因通常是視寧度引發的小幅度偏移而赤道儀沒有真正去回應這種移動所致, 有關這類問題的說明及解決方式後續在做說明。
"沒有移動" 的問題幾乎都和硬體 (大部份是纜線或者接頭) 有關, 您最好使用在『 工具
』章節所描述的方法, 利用功能表『工具』->『手動導星』來進行問題的排除, 只要利用 "手動導星"
視窗中的方向控制按鈕直接發出導星命令給赤道儀, 然後觀察影像顯示視窗, 看看導星星點是否有移動; 甚至於按得久一點, 讓導星訊號發出較長的時間
(至少幾秒鐘), 正常的話, 赤道儀應該會有明顯的轉動, 試著往四個方向轉動, 導星星點大致上會與赤道儀的移動相符, 如果赤道儀沒有反應,
你就知道是硬體或連線有問題而不是 PHD2
軟體所致; 如果你是透過 Shoestring 裝置來連接赤道儀的話, 檢視指示燈號就可以知道導星訊號是不是有傳到這個裝置上, 同樣地,
ST-4 相容導星相機上也有指示燈, 當有收到導星訊號時, 燈號也會亮起; 如果是透過 ASCOM 介面來連接赤道儀, 請檢查 COM
埠的設定是否正確, ASCOM 驅動程式最好是使用最新的版本, 因為舊版的 ASCOM 驅動程式也許在發送導星訊號導星上就有問題存在。
校準的簡易檢查和告警
也有可能發生一種狀況: 校準程序完成了, 但 PHD2 卻發出某些結果是有問題的校準告警訊息, 你會在畫面上看到 "健檢 (sanity checking)" 對話框, 這個對話框內容會說明問題的原因和詳細的校準結果:

2.4.0 版以後, PHD2 會檢查四種校準校準結果:
- 步
數太少 (如上圖) - 這個問題相當容易解決, 只要把 "校準步數大小" 調小, 直到於西向及北向校準時都至少有 8 步以上即可;
如果是用新設備組態精靈來建立組態檔的話, 適當的校準步數大小會由軟體幫你設定好, 如果你發現赤經及赤緯校準步數大小不一樣,
除非你在這兩個軸上使用不同的導星速率, 否則就是赤道儀本身有某些問題存在所致。
- Non-orthogonal
camera axes - 雖然畫面上星點移動在不同軸向上是分別計算的, 但基本上兩個軸向應該互相垂直,
這個夾角角度雖然不見得一定得非常精確, 但如果明顯可以看得出來不是垂直正交時, 你就得重做校準,
如果在重複幾次做校準後還是有這個情況發生的話, 你的赤道儀或者使用的纜線可能就是有某方面的問題,
這個時候就得詳細檢視所顯示的圖型來看看到底問題的根本在哪裡; 某些情況下, 赤道儀根本就沒有轉動, 只是因為視寧度變動導致星點偏移而已;
如果軸向上的誤差並不大而且你也確定所有硬體設備都運作正常,
你可以透過『進階設定』->『赤道儀』->『假設赤緯軸與赤經軸為垂直正交』選項來避免這個訊息的產生,
但要這樣設定前一定得確定這個誤差很小, 否則你就可能會忽略掉可能存在的大問題了; 上圖對畫框左側的圖型是 PHD2 所測量到赤經及赤緯軸的軸向狀態。
- 可疑的赤經及赤緯速率 - 赤經軸導星速率必須與赤緯軸導星速率互為某個餘弦 (cosine) 倍數的關係, 換句話說, 赤經速率會隨者望遠鏡由赤緯 0 度往北或南向移動而變小, PHD2
只會告訴你目前所使用的導星速率有問題, 而不會去判斷速率的正確值該是多少; 你可以很簡單地利用健檢資訊來檢視此速率是否正確; 如果你以 1
倍恆星時的速率為導星速率, 那麼你的赤緯導星速率就必定趨近於 15 秒弧/秒, 0.5 倍恆星時的速率的話, 赤緯導星速率就必定趨近於
0.75 秒弧/秒, 依此類推; 如果赤緯軸速率明顯低於赤經軸速率, 絕大都數是因為有赤緯尺隙回差所引起的。
- 不一致的結果 - 如果校準的結果與上次有顯著差異時, 就會有告警訊息產生, 如果是因為你改變了設備組態, 這就不是個大問題, 但你最好為這個設備組合建立一個新的設備組態檔, 如此的話, PHD2 就會記住設備組態檔中所有的設定, 以後只要切換使用設備組態檔就可以; 但如果不是因為更改設備組態的話, 你就得要花點時間檢查為何會有這種情況發生。
依
據每種告警種類, 相對應的資料欄位會被標示出來, 你可以選擇忽略這些告警 ("接受校準結果"), 重新執行校準 ("捨棄校準結果")
或載入先前良好的校準 ("恢復舊有校準結果"); 選擇地三個選項, 目前校準資料會被抹除、載入舊有效準資料並開始導星,
如果你還是看到相同的告警訊息, 而且認為所描述的狀況不會造成問題 的話, 可以勾選 "不再顯示告警" 核選框讓訊息以後不再出現, 但你得把
"健檢" 對話框對大多數設備問題排除上是個很有用的工具這件事情放在心上。
赤緯齒隙回差
假如導星命令運作上沒有問題, 導致校準問題的大多數是因為有很大的赤緯回差所致, 這個問題原因及解決方法在 工具和實用程序 章節已有詳細的說明。
確認基本的赤道儀控制 - 十字星點測試法 (Star-Cross Test)
如
果你執行校準時重複遇到問題但程式沒有發出任何告警, 你可以透過簡單的工具來測試赤道儀是否對導星命令有反應,
這個測試方法可以說是校準動作的簡化版, 不過, 他比起正常的校準程序直接而且很容易讓你觀察到到底發生了什麼事, 我們把這個方法稱為
"十字星點測試法 ("star-cross" test), 做法是-開啟相機快門, 然後送出導星命令給赤道儀,
這樣可以看到星點在畫面上會呈現十字形軌跡 (如下圖所示):

不用管角度的問題, 這只是反映出導星相機旋轉角度的情況而已; 重要的是, 兩條線得互相垂直而且在四個象限的長度也必須大致相同, 如果你所看到的影像不是長這樣, 導星就一定會出問題或根本導不起來, 下圖是個很糟糕的情形

導
星星體只在一個方向有移動 (這個例子中只有赤徑軸), 發給赤緯軸的導星命令完全沒有作用, 這種狀況下,
除非你將赤道儀的問題排除或者將赤緯導星功能關掉否則就無法完成校準的動作, 得到爛結果的因素有許多種排列組合, 每種都與赤道儀、導星線甚或是
ASCOM 驅動程式的某些特別問題相關聯, 你可以假設這些問題都不是 PHD2 本身可以解決的。
執行這個測試的步驟如下:
- 將赤道儀導星速率設為 1 倍恆星時, 打開『工具』->『手動導星』並選擇一個初始的導星命令長度 (如 5 秒);
- 讓導星相機開始曝光 60 秒;
- 發出一次導星命令 "往西 5 秒", 然後在發出兩次 "往東 5 秒" 導星命令, 最後再發出一次 "往西 5 秒"的導星命令, 這樣導星星體應該回到接近於開始位置的地方; 每次鬆出導星命令中間你可以等待 5 秒鐘好讓導星命令完成;
- 發出一次導星命令 "往北 5 秒", 然後在發出兩次 "往南 5 秒" 導星命令, 最後再發出一次 "往北 5 秒"的導星命令, 這樣導星星體應該回到接近於開始位置的地方;
- 等待導星相機將影像下載下來, 然後檢視結果
你可以使用不同長度的導星命令發送時間, 但總曝光時間必須要讓你可以完成操作整個程序, 大多數赤道儀上, 因為有赤緯回差, 所以你在第一眼就能夠看得出來星點沒有回到原來的位置上, 但應該會相當接近才對, 你得要很仔細來量測到底你所用的赤道儀赤緯回差有多大。
使用這個工具的好處是他相當簡潔而能夠讓你知道赤道儀是不是有在正常往各方向轉動, 因為其他的設定都與執行這個工具無關, 所以你也不用去設定任何 PHD2 參數, 你會發現這是你與赤道儀製造商或了解特定赤道儀有著某些問題的使用者間溝通及釐清問題的好工具。
顯示視窗的問題
新
用戶可能會抱怨主視窗上所顯示的影像雜紋太高或幾乎全白/全黑, 假設相機工作正常而且有下載影像下來,
這個問題可能是影像中根本找不到可用的導星星點所致, 例如, 在室內或白天測試相機功能時就常常會有這種現象發生;
這樣的影像根本就沒有什麼用處; PHD2
使用自動螢幕影像延展功能讓你在夜間很容易找到星點, 如果影像中沒有任何星點存在, 螢幕顯示延展圖型上會顯示出畫面最暗和最亮值,
但影像上頭都不會有任何東西, 這就是大家常看到有很多雜紋的全白/全黑畫面, 如果導星鏡沒有對好焦, 顯示影像也會有些問題,
對焦可能很耗時間而且需要一些經驗才能做好, 但這對能不能獲得良好的導星效能有決定性的影響, 使用非飽和 (不會過亮)
的星體當導星星體並對好焦距後再選擇暗一點的星體做微調, 重複這樣的步驟幾次就可以獲得良好的結果。
導星相機逾時和影像下載問題
某些情況下, 你可能會遇到導星影像下載不下來或無法顯示的問題, 在極端的情況下更有可能導致 PHD2 或拍攝軟體當掉, 這大都是因為硬體, 相機驅動程式或連接纜線 (USB 線)/接頭的問題所, 由於不太可能是 PHD2
或其他軟體的問題, 所以你最好是由低階的硬體層面著手, 首先用短一點的連接線直接連接電腦並利用相機所附的軟體拍幾張照片看看,
如果相機工作正常, 再一一換掉 USB 線或集線器來將問題隔離, 請謹記在心, 我們拍攝天文影像的環境通常非常嚴苛,
而我們所用的設備不見得是設計給在這種環境 (如低溫, 戶外)下使用的, 所以可能在上星期或上個月都還好好工作的, 現在卻掛掉。
2.3 版後, PHD2 利用相機逾時這個內部參數來防止應用程式當掉, 此參數在『進階設定』-> 『相機』標籤頁, 預設值為 15 秒, 也就是說, PHD2
會在完成正常曝光後等待 15 秒的時間自相機下載檔案, 這個設定時間已經適用於大多數的環境及相機上,. 但當使用某些需要耗掉大量 USB
傳輸頻寬及電力的相機, 如果有發生逾時的情況, 你可以拉長等待時間, 甚至於可以設定為 1000 秒或更長的時間 (沒有人會這樣玩的),
假如時間設得太長, 你就有可能讓程式處於類似當機的危險當中, 要不要這樣做決定在你, 因為影像下載後就會立刻將終止等待,
因此設定較長的等待時間, 在正常運作下並不會造成問。導星效能不佳
當
所有都運行正常時, 你可能立刻就能獲得良好的導星結果, 你可能會想什麼樣的狀況才是 "好" 的導星狀態, 這個問題的答案因人而異,
但是如果你發現拍攝所得的影像鐘的星點拖線了, 你就得有系統地來修正這種問題, 很多人剛開始都會盲目地嘗試調整各種參數來讓結果好一點,
調整參數不事件壞事, 事實上這也是這些參數調整存在的目的, 但前提是, 你先要了解這些參數是做啥用的才行; PHD2
中所有的預設值都是經過精心調整以能適用在大多數業餘天文攝影者所使用的設備和場合中,
優化設定完全得看拍攝目標大小、視寧度狀況及你的赤道義本身的行為而定, 換句話說, 就是你的狀況視唯一的, 沒有任何描述正確導星參數的神奇
"紅書" 及其他使用者經驗的設定可以完完全全套用到你的使用環境上, 如果你透過新建設備組態精靈來使用 PHD2 的
話, 預設值大體上已經依你的導星影像大小調校好了, 利用導星小幫手,
你就可以更貼近你的狀況並且根據視寧度狀況調整好最小移動量大小設定值以避免視寧度干擾而做過度的修正; 透過導星小幫手或手動導星,
也可以了解赤道儀本身的赤緯回差有多大, 如此可以讓赤緯導星更加精準。
取得最佳的導星效能央會是件相當繁複的工作, 在這裡也沒辦法完整地來說明, 你可以在網路上找到許多有用的資源, Craig Stark 所編寫的文件可以給你當作入門的參考:
http://www.cloudynights.com/page/articles/cat/fishing-for-photons/what-to-do-when-phd-guiding-isnt-push-here-dummy-r2677.告警訊息
PHD2 有時會在主視窗上方顯示告警訊息PHD2, 這些訊息通常為了要提醒你注意某些錯誤或除錯資訊, 正常操作的過程當中, 你應該不會看到這類的警告訊息, 但如果有的話, 以下章節會對你有點幫助。
暗場影像庫和壞點影像庫相關告警訊
"使用暗場影像庫或壞點影像"
- 使用暗場影像庫或壞點影像庫可以避免讓 PHD2 選取影像中熱噪點或某些缺損點作為導星星體, 如果你選擇忽略這個訊息, 你就有可能陷入 PHD2 異常在熱噪點及正常星點間切換而導致導星異常的潛在危機中。
格式/幾何形狀不相符
- 暗場急壞點影像庫格式必須與所使用的相機相符, 如果你更改了現存設備組態檔中的相機, 那麼現存的暗場/壞點影像庫就會不相符合,
你就會看到告警訊息; 要避免這個問題, 為這個設備組合建立新的設備組態檔而不是修改目前的組態檔才是正確的做法, 當然,
這樣做後你還是得為新組態檔拍攝並建立暗場/壞點影像庫, 但這樣你就可以保留舊的暗場/壞點影像庫給原來的設備組態使用的, 在相機驅動程式或 PHD2 更改與處理相機影像程式碼等的情況下也有可能會出現這類告警訊息; 另外, 如果你就有的暗場影像庫集合了不同影像感測器格式, 你也可能會看到格式不相容的錯誤訊息。
在這些案例中, 你必須要重建暗場影像庫或壞點影像庫, 詳細說明請參考 暗場影像與壞點影像庫 章節
ASCOM 告警訊息
第
一次連接到赤道儀,攝像機或其他 ASCOM 控制的設備時,您可能會看到目前所用驅動程式不支援某項功能的警告訊息, 例如: 所用的望遠鏡/赤道儀
ASCOM 驅動程式 (驅動程式版本太舊) 不支援 pulse-guiding 功能, 這種情況下, 你也只能更新相對應的驅動程式,
驅動程式通常可以在 ASCOM 或設備製造商網站上下載得到, 我們的經驗法則是:請使用最新版本的驅動程式,
以免讓以往在別人身上發生的問題重複在你自己身上發生。
相機逾時告警
相關於導星相機計時及逾時問題, 請參考前面: 導星相機逾時 章節說明
校準告警
赤道儀進行校準時可能會有某些告警訊息發生, 這些訊息請參考在 校準告警訊息 章節中的說明
最長時間限制告警
在正常導星中, 你可能會看到在赤經或赤緯上所設定的最長週期時間設定值讓 PHD2
無法鎖定導星星體位置的告警訊息, 如果你將此參數預設值有縮短的話, 你就得考慮將這個參數增長一點; 但是, 如果該限制已經遠大於一秒,
就表示有機械性的問題存在, 必須要修正這種機械性的問題, 比較單純的問題,
如纜線纏繞、風吹、震動或其他環境上的因素都有可能導致較大的導星星體移動, 這種情況下, 只要排除掉這些問題就可以繼續導星, 但在某些狀況下,
這類告警的產生可能是因為導星星體有持續性無法修正的偏移 (例如, PHD2 無法往北或南向轉動赤道儀, 而累積的誤差已經超過限制值時) 所造成的, 這種情況就需要仔細地排除問題和做修正, 只是增加最長週期限制參數值可以排除的。
日誌分析
任何類型的問題排除或調整將無可避免地需要使用 PHD2
日誌文件, 導星日誌和除錯日誌都是以人們直覺易懂的格式來表示, 另外, 導星日誌也可很輕鬆地匯入到其它應用程式,
如前面『工具』章節所述, PHDLogViewer 或 Excel 都可用來檢視整個導星效能, 計算並分析導星效能和判斷發生問題的時間/長度;
只要指定逗號為欄位分隔符號就可以將導星日誌匯入到 Excel 或類似軟體中。
導星日誌內容
導星日誌內容在軟體有了新功能後也會隨之修改, 但基本的內容並不會改變而且也會非常小心處理已防止在解析過程中影響到程式的運作, 如果你想要自行分析導星日誌, 以下資訊會對你有所幫助:
PHD2 導星日誌中會包含 0 或一系列校準和導星資訊, 每個日誌區段都會有包含 PHD2 利用某個導星演算法進行校準及導星所使引用相關參數詳細資料的表頭區, 在校準開始執行或進行導星程序時, 表頭資訊內的最後一行會用以定義一組的列標題, 每列內的內容為:
校準欄:
- dx, dy 在相機感測器上與開始位置間的偏移值 (以相素為單位) 座標;
- x, y 導星星體於步校準後所在相機 x/y 軸座標的位置為相機的 x/y 軸座標;
- Dist 導星星體於相機座標上所移動的總量 (dist = sqrt(dx*dx + dy*dy), 此數值會被 PHD2 拿來計算校準參數。
導星欄:
- dx, dy 與校準中的一樣是指在相機感測器上與鎖定位置間的偏移值 (以相素為單位) 座標
- RARawDistance and DECRawDistance - dx 與 dy 轉換成赤道儀座標的數值, 換言之, 就是把相機感測器上的 X/Y 座標轉換成赤道儀上的赤經及赤緯值
- RAGuideDistance
and DECGuideDistance - 這兩個數值是由各種導星演算法所輸出的, 導星演算法依據
"RARawDistance"/"DECRawDistance" 距離在在必要的情況下, 轉換成調整望遠鏡指向時赤經及赤緯軸需要的轉動量;
例如, 如果設定了 "最小移動量" 參數, "guide" 距離在 "raw" 距離為不是零的情況下, 仍然可能是 0;
- RADuration,
RADirection, DECDuration, DECDirection
- 這兩個數值是由上述 "RAGuideDistance" 及 "DECGuideDestance" 所決定的,
"RADuration"/"DECDuration" 是將赤道儀轉動 "RAGuideDistance"/"DECGuideDistance"
距離時所需要發送出導星訊號的時間長度;
- XStep, YStep - 使用 AO 裝置時設定給 AO 裝置用的步數調整長度 (step-adjustment durations);
- StarMass - 導星星體亮度測量值 (星點質心);
- SNR
- PHD2 內部使用的 "星點偵測比例 (star-detection ratio)", 簡而言之, 就是導星星體與天空背景的亮度對比值
- ErrorCode - 當有錯誤發生時 ( 如 "guide star faded" 錯誤 ) 的錯誤代碼
以上的所有距離數值均以相素為單位, 導星日誌區段表頭會顯示 PHD2 所知的影像尺寸, 根據這個移動距離 (相素) 就可以轉換成我們一般常見的單位 - 角秒。
問題回報
如果你遭遇到 PHD2 軟體相關的問題, 建議你在 open-phd-guiding Google 群組:https://groups.google.com/forum/?fromgroups=#!forum/open-phd-guiding. 上回報問題, 當然回報時所提供的資訊月詳細, 我們就越有辦法解決你的問題, 請遵循以下的原則來回報你的問題:
- 請試著還原發生問題的狀況 - 如果我們可以循著確切的執行步驟, 找問題就會快很多; 如果你可以還原問題, 請儘可能地簡化執行的步驟; 而且請記住, 我們不見得有你所用的硬體設備或者電腦環境來模擬你的問題。
- 請試著完整地說明你的設備組態 - 作業系統, 設備, PHD2 版本等。
- 你可以在 PHD2 目錄下找到除錯日誌檔案, 請把 PHD2
除錯日誌中你開始遇到問題後的日誌區段當成附件傳給我們; 如果你無法還原問題, 那麼請約略估計一下發生的日期/時間, 這樣我們也能由那段時間的除錯日誌中找到些蛛絲馬跡。