使用 PHD2 導星
使用 PHD2Guiding 導星的五個基本步驟
- 點擊 『USB』 圖示來連接你的導星相機和赤道儀;
- 由下拉選單中挑選出適當的曝光時間;
- 點擊『迴圈』圖示並檢視畫面上是否有可用的星星, 如有需要請重新對焦; 若找不到合適的導星星體, 請轉動赤道儀或調整曝光時間;
- 點選顆亮度不要太高且不靠近畫面邊緣的星星作為導星星體;
- 點擊 『PHD2』
導星按鈕開始進行導星。
接下來說明每個步驟的詳細操作.
連接設備
開始進行導星前, PHD2 首先必須連接你所使用的設備: 導星相機、赤道儀及如輔助赤道儀、調適光學 (AO) 裝置或相場旋轉器等選用的設備, 當你點擊「相機」圖示後, 會出現如下的交談框畫面:

選擇導星相機
導星相機下拉列表會列出目前 PHD2 所支援的所有相機, 除了 ASCOM 相容相機外, 其他相機的驅動程式都已經包含在 PHD2 中, 在安裝 PHD2 後便已經裝到你的電腦裡頭, 你必須要由 ASCOM 或相機製造商網站下載並安裝相容於 ASCOM 的相機的驅動程式, 下拉列表僅會列出有安裝了 ASCOM 驅動程式的 ASCOM 相容相機。
在本輔助文件撰寫時所支援的導星相機列表如下, 但你可以由 open-phd-guiding forum 論壇網站中查詢到是否有支援你的相機或赤道儀。
2014/12 支援的相機列表如下:
Windows 平台:
- ASCOM v5/6 compliant cameras
- Atik 16 series, color or monochrome
- Atik Gen 3 color or monochrome
- CCD-Labs Q-Guider
- Fishcamp Starfish
- iNova PLC-M
- MagZero MZ-5
- Meade DSI series: I-III, color and monochrome
- Orion StarShoot DSCI
- Orion Starshoot Autoguider
- Orion Starshoot Planetary Imager and Autoguider
- QHY 5-II
- QHY 5L-II
- SAC4-2
- SBIG
- SBIG rotator
- Starlight Xpress SXF / SXVF / Lodestar
- Webcams (LXUSB, parallel, serial, OpenCV, WDM)
- ZWO ASI
Mac 平台:
- Fishcamp Starfish
- KWIQGuider
- Meade DSI series: I-III, color and monochrome
- Orion Starshoot Autoguider
- SBIG
- Starlight XPress SXV
- The Imaging Source (DCAM Firewire)
- ZWO ASI
支援 SBIG 雙晶片相機
Santa
Barbara Instrument Group (SBIG) 的某些型號相機有兩片傳感器, 一片用來拍攝影像, 另一片則用來導星,
雖然相機內部設計各自有獨立的傳感器, 但卻共用電路及傳輸資料到電腦上的 USB 通訊埠, 也就是說,
下載資料的程序需要作調整以讓拍攝影像後下載影像到電腦的程序與導星影像傳輸不互相有干擾, Windows 軟體同一時間也只能透過單一個 USB
埠連接到相機上, PHD2 不
能對這種物理及架構上的先天限制作任何的修正, 但可以利用相機控制 (影像拍攝) 軟體來建立 PHD2 在不干擾到影像拍攝的情況下由導星晶片讀取資料 ( 通常被稱為 "側門" 的機制), 在這種排程控制下, 影像擷取軟體就如同交通警察一般疏導來自兩片影像傳感器的資料流, 可是, 目前具這種功能的軟體只有
Sequence Generator Pro (SGP), 如果你使用 SGP 作為拍攝影像軟體的話, 你也可以使用他們提供的
"SGP API Guider" 模組, 這樣可以讓 PHD2 存取 SBIG 相機上導星相機的影像傳感器。
選擇赤道儀
赤道儀項目下拉列表顯示連接赤道儀的相關選項, 通常你會利用這兩種方式來連接赤道儀:
- 使用 ASCOM 相容驅動程式透過序列埠或 USB/序列埠連接線將導星命令傳送給赤道儀;
- 使用特製的連接線透過相機本身或 Shoestring 轉接盒連接到赤道儀的 ST-4 相容的導星介面。
ASCOM 介面需仰賴第三方驅動程式來跟赤道儀溝通, 此驅動程式可以由 ASCOM 官方網站 (ASCOM Standards)
或赤道儀製造商提供而不是由 PHD2 發佈, 因此下拉列表中你只會看到已經安裝了 ASCOM 驅動程式的赤道儀種類; ASCOM 驅動程式需支援 ASCOM 兼容, 行之有年且廣為接受的 'PulseGuide' 介面, PHD2 會經由此赤道儀控制方式將導星命令透過序列埠介面傳送給赤道儀, PHD2 高階的導星命令 (如 "Move west 500 mSec") 經過赤道儀韌體轉譯為馬達控制訊號來驅動赤道儀, 經由 ASCOM 介面, PHD2 也可以取得赤道儀指向的方位, 這在決定赤緯方位上即為重要, 也是導星校準的一個相當重要的參數。
導星埠 "Guide-port"
介面是赤道儀上的特殊硬體介面, 要使用此介面, 需有其他的裝置來連接 PHD2 與赤道儀:
- 具備 ST-4 相容介面的導星相機, 則可以設定選擇使用 "On-Camera" 導星介面;
- 任何一種 Shoestring GP-xxx 裝置;
- 具備導星埠介面的任一種 AO 裝置
PHD2 導星命令 (如 "Move west 500 mSec") 會經由導星相機、Shoestring 裝置或 AO 等中介介面轉譯為馬達控制訊號來驅動赤道儀。
選擇輔助赤道儀
如
果你在赤道儀項目選擇使用 ST-4 形式的介面, 此介面無法取得望遠鏡所指向天球的位置指標 (赤經/赤緯), 因此, 往後導星校準動作不會依赤緯方向校正,
過中天時也不會自動翻轉赤緯方向數值, 在這種情況下, 你可以利用指定並連接輔助赤道儀 (AUX) 來取得望遠鏡指向天球位置的相關資訊, 如下例所示:

Windows
平台用戶可以指定任何 ASCOM 相容赤道儀驅動程式作為輔助赤道儀, Linux 平台的用戶則可以使用 INDI 驅動程式;
輔助赤道儀選項僅能夠用在主赤道儀無法傳回望遠鏡指向天球位置時的情況給予以上的資訊, 但不會傳送任何導星命令, 因此不能作為導星用途; 某些赤道儀 (如 Celestron
及 iOptron) 除導星埠外還有 AUX 埠, 千萬不要用此埠來作為導星用途, 它跟 PHD2 所指的 AUX 赤道儀完全不相干。 選擇調適光學及相場旋轉器
PHD2 目前支援 Starlight Xpress
adaptive optics 及/或某些 ASCOM 相容相機的像場選轉裝置, 你可以點選 "其他設備" 選項來選取這類設備:

如果你沒有這類設備, 就保留此選項為 "None" 即可,
當有連接到這類裝置時, 你會在進階項次上看到與這類裝置相關的參數設定項目, PHD2 不能夠控制像場旋轉器, 但可以讀取目前像場旋轉器所設定的相場旋轉角度, 必要的話可以協同 PHD2 作導星校準。
模擬器
PHD2
內建有所有設備 - 導星相機、赤道儀、AO 設備的模擬器, 你可以利用這些模擬器來研究 PHD2 的工作原理並決定是不是要使用這個軟體, 你不用浪費好天氣來測試和練習使用 PHD2, 包含校準、完整使用者介面選項等 PHD2 的所有功能都可以利用模擬器展示出來, 甚至於你可以檢視在某些地方的改變對於導星效能有何影響, 若想使用模擬器, 你只要在導星相機選擇 "Simulator", 赤道儀選擇 "On-Camera" 即可。
但, 不可以拿模擬器來作為排除導星問題的工具, 能夠排除你所使用的相機及赤道儀的問題才能夠達到設備校準並真正運作的目的, 在模擬器環境中你會發現某些非真實但卻會發生的行為, 模擬器某些狀況下可以用來作為向 PHD2 開發群回報問題的工具, 但卻不能完全涵蓋所有你使用裝置可能發生的問題。設備組態檔
在 "連接設備" 交談框上方為管理設備組態檔的一些控制項目, 所有 PHD2
導星軟體的設定, 預設值及其它參數都會自動儲存於設備組態檔案中, 如果你只有一種導星設定 (都使用相同的導星相機及導星鏡),
你就只需要一個設備組態檔, 甚至用預設組態檔作為設備組態檔檔名即可, 但是, 如果你可能會使用多種的設備組合來應付各種不同的拍攝需求
(如拍攝望遠鏡焦長較長需要採用離軸導星, 廣域攝影採用分離的導星鏡) 時. PHD2 就
需因應不同硬體設備作設定的改變, 這個時候就需要使用不同的設備組態檔來儲存不同的設定組合, 在 "連接設備"
交談框上方的功能區可以讓你選擇要使用的設備組態檔及建立/修改/刪除組態檔, 當選擇某個設備組態檔並連接到其相對硬的設備時,
最後一次使用該組態檔的設定將會自動載入並套用, 因此, 當你建立好設備組態檔 (即使只有預設組態檔案而已),
你就只需要按下『連接所有設備』按鈕就可以進行下個步驟了。
我們建議您利用建立組態檔精靈 "Wizard"
功能來建立新的設備組態檔. 該設定精靈會透過一系列的交談畫面及輔助說明引導你如何建立設備組態檔, 同時也會根據你的選擇計算出可以獲得良好導星結果的導星參數設定值, 第一次執行 PHD2 時,
程式會自動執行這個設定精靈, 此後,
你可以點擊在『連接設備』->『管理設備組態檔』->『使用精靈來建立...』選項來執行建立新設備組態檔精靈,
如果你有更改導星相機種類而想要保留原相機的暗場及壞點影像庫的話, 你就得新建一個供新導星相機使用的設備組態檔, 不這麼做的話,
先前建立的暗場及壞點影像資料庫將會被捨棄而無法使用。
如果你已經有合適的預設設備組態檔而想使用它的話, 你只需要在主畫面的『相機』按鈕上按住『Shift』+ 點擊滑鼠, PHD2 就會自動地連接所有硬體裝置。
曝光時間及導星星體的選擇
在按下『迴圈』按鈕開始曝光後即可選擇導星星體 (事實上, 也建議這樣做), 雖然程式本身也容許你在不進行曝光迴圈的情況下選擇導星星體, 但這樣的話會有導星星體在最後一次曝光後有位移的可能性發生, 你不需要非常精準地選取畫面上的星點, PHD2
會找最接近游標的星體來當做導星星體; 假如你所選取的星星亮度太高, 系統會提示你星點過飽和 (saturated),
你必須要選另一顆星星或者縮短曝光時間, 曝光時間長度視你所使用的設備、天空狀況及畫面上的可用導星星體來調整,
下列準則隄供給你選擇曝光時間長短參考:
- 曝光時間長短會影響所選擇導星星體的訊號強度 (亮度) - 不過飽和而亮度較高的星體與背景的對比較高, 通常可以獲得較好的導星結果。
- 曝光時間長短也決定了發送給赤道儀導星命令的頻率-導星命令發送的頻率不可能高於曝光時間, 某些赤道儀可以容許頻繁而小尺度的導星調整, 有些則不行- 這點你需要自行花點時間, 體驗並了解你所使用設備的實際狀況。
- 視寧度對導星演算法靈敏度會有極大的影響, 當曝光時間增加到 4-6 秒時, 視寧度的影響會被攤平掉, 相機拍攝的影像會平均掉絕大多數的高頻視寧度位移, 這樣會讓導星演算法無法分辨出需要修正的 "seeing jitter" 誤差。
開始時, 請嘗試將曝光時間設定在 1-5 秒區間; 不要透過滑鼠點擊星點來選星, 你可以在星體出現在主畫面後按下 [Alt-S] 鍵讓 PHD2 自動選星 Auto-select 功能, 自動選擇合適的導星星體, 假如你剛剛組裝好設備, 你可能需要進行導星相機及導星鏡的對焦, 這樣才能獲得良好的導星結果, 你可以利用 Star Profile tool 來輔助對焦工作。
PHD2 中也有自動曝光時間的選項, 當設定曝光時間為『Auto』時, PHD2 會嘗試調整曝光時間讓所選取導星星體維持在某固定的 SNR 值, 這是 PHD2 特別的測量程序以讓星體與背景有較佳的對比, 這個程序與光度計測量 SNR 類似, Auto 這個選項對於使用 AO 裝置想儘量縮短曝光時間而不至遺失星點的使用者者特別有用, 控制自動曝光的設定項目在進階設定交談框中的 Global Tab。
自動校準
傳統的赤道儀
進行導星校準時 PHD2
必須要量測兩件事:
- 導星相機相對於望遠鏡軸的角度;
- 移動赤道儀某個量時需要發出導星訊號的長度
PHD2
利用送出導星訊號給赤道儀並觀察導星相機所拍攝影像中星點移動距離與方向全自動化地控制所有工作, 在你選定導星星體然後點擊『導星』圖示後便開始這一連串的動作, 選定導星星體位置會有黃色的十字虛線顯示, PHD2 往四個方向移動赤道儀並追蹤赤道儀因導星命令而移動的結果, 狀態列中會即時顯示發給赤道儀的導星命令及導星星體在影像中與原始位置的相對移動距離, PHD2
會在赤經 (東西向) 及赤緯 (南北向) 軸上執行相同的程序, PHD2 需要將星點移動至少 25 個相素以獲得精確的校準結果, 完成後十字線會轉成綠色實線並自動開始進行導星。
雖然
PHD2 會往四個方向移動赤道儀, 但實際上只有西向及北向的位移會用在計算導星速率及相機角度上, 東向及南向的位移只是為了將導星星體拉回原來位置的目的而已, 在開始進行北向移動前, 你會發現 PHD2 會發出一連串訊號來清除回差, 2.5 版以後, PHD2 引用更快速, 以檢視單一方向總和位移而物需逐次回移的方式來進行清除回差工作, 但即使是這樣, 所發出的導星訊號也沒辦法完全清楚赤緯回差, 這種情況在使用較長焦距望遠鏡導星時可能會特別明顯. 這種情況下所獲得的赤緯導星速率可能會偏低, 後續於 Tools and Utilities 章節中再針對這種狀況討論; 你可能會發現讓赤道儀往南向移動的導向訊號會讓導星星體稍微偏離原來星體位置-這是你的赤道儀赤緯軸有明顯回差的一個徵兆。
在你所用赤道儀及連接線都正常的情況下, 校準動作會自動完成而不需要你的介入, 校準程序有問題的話, 你可能會見到 "導星星體移動量不足"
這個錯誤訊息; 這時候你就得花點時間來排除問題, 假如所有或大多數方向星點都不會移動, 你就得檢查導星線或赤道儀是否有問題,
你可以依據
trouble-shooting 章節所敘述的方法利用『工具』功能表中『手動導星』功能來排除問題, 如果星點移動距離太小, 你可能需調整校準設定中的校準步數大小, PHD2
於校準過程中使用這個參數作為移動赤道儀某固定時間的設定值, 預設值是用於絕大多數的導星鏡組合, 但你可能需要依據所使用的器材來做調整, 點選『大腦』(進階設定) 圖示中的『赤道儀』項次來進行設定, 在該項中你可找到『校準步數(ms)』的設定項, 甚至於也提供『計算機』按鈕來輔助你選擇最適當的設定參數值, 當設定好後, 該數值會儲存於你的設備組態檔中, 以後你就不需要再調整這些設定值。
如果你選用的導星星體態靠近天球極區, 也可能會發生校準失敗的狀況, 因為太靠近天極, 赤經軸上固定長度的轉動所產生星點位移量可能非常小,
這時候最好是轉到位於天球赤道正負 30 度以內的區域來進行校準, 如果這點有困難的話, 也可以將校準步數調大直到可以成功校準為止,
你可以利用功能表上『工具』選單中的『檢視校準資料』來檢查最後一次的校準結果, 這個工具會以圖形視窗顯示你所設定的導星參數與赤道儀位移間的關係,
有關此圖形視窗的說明於輔助檔中的 校準細節
中有詳細說明; 你可以打開此視窗然後確認 1)赤經極赤緯軸大致為正直狀態 2)上頭的描點大致上呈現直線狀態,
沒有明顯變成曲線、彎曲或纏繞情形來做快速檢驗, 如果你發現圖上有這怪異的情況發生, 你就得重做校準, 即使你用的是非常好的赤道儀,
由於風吹或非常差的視寧度等環境因素都可能讓校準結果變得很糟糕。
與其他導星設定一樣, 校準資料也是自動儲存到目前的設備組態檔中, 如果沒有做任何異動的話, 你可以在開始導星的時候立即取用之前的校準資料, 使用這個功能, 你可以點選 "工具/修改校準資料" 功能表中標示為 "恢
復校準資料" 的設定項目, 請記得, 這些資料不論你校準是否有完成或者是否使用 "工具/修改校準資料" 功能表中的 "翻轉校準資料"
都會儲存在組態設定檔中, 如果你使用德式赤道儀並且使用 ASCOM 介面來連接或設定輔助赤道儀時,
儲存的資料也會包含最後一次導星時望遠鏡在赤道儀腳座的哪一側 (side of pier); 因此 PHD2
會隨著赤道儀目前所指的天球方向自動做調整, 如果不是的話, 你就必須要記住最後一次導星時赤道儀所指向的方向為何, 點擊 "恢復校準資料"
後會開啟一個基本上與 "檢視校準資料" 相類似的畫面來顯示最後一次校準結果, 你可以快速檢視此視窗中的訊息來確認所恢復的校準資料是否精確,
是否與目前設備相對應, 如果是的話, 就可以點擊 "恢復" 來使用儲存的資料。
假如你使用 ASCOM 介面或設定輔助赤道儀來連接赤道儀的話, PHD2
也會將校準結果和目標赤緯值儲存,
赤經軸上的導星位移量會隨著導星星體所在的赤緯角度自動做調整而不是你原來用原來校準時的導星星體所計算得到的數值, 這僅對提昇效能有所助益而已,
在大多數的情況下, 沒有導星星體的指向資料並不會造成多大的問題, 但是, 假如你所拍攝的星體態靠近極區,
你就得考慮使用具較高赤緯角度的導星星體來做校準, 在導星星體的赤緯角度大於 60 度時, 當你移動位置時 PHD2
就不會調整導星速率, 這時的校準結果就只能套用到拍攝其附近區域來使用, 而不能當做一般校準基準資料, 最後要提醒你,
假如設備組態檔中有包含相場旋轉器的設定時, PHD2 將會依相場旋轉器的相旋角度來調整校準資料, 如此可以避免因相場旋轉而需重做校準的問題。
校準完成後, PHD2 會執行 "sanity 檢查" 校準結果是否合理, 有問題的話, 主視窗上端會顯示有關校準問題說明的相關告警訊息, 你可忽略這個告警或點擊『詳細』來檢視更詳細的資訊, 我們建議最好花點時間檢查這些告警訊息, 因為如果使用有明顯問題的校準結果, 後續的導星問題將很難處理。
調適光學裝置
如果你有使用調適光學 (AO)
設備時, 將會有兩種校準動作需要執行, 一是為了校準 AO 裝置 tip/tilt 鏡片並計算相對於導星星體位移所需調整的幅度與方向,
第二種校準與上述一般導星者相同, 是為了決定發送給赤道儀的導星命令的長度, 當導星星體的移動超出 AO
設備可以獨立修正尺度時所發出的導星命令稱為 "跳躍 (bump) " 命令。
導星
導星動作開始後,
診斷訊息會顯示於狀態列上以顯示傳送到給赤道儀的導星命令執行狀態, PHD2 會持續導星動作直到你點擊『停止』按鈕圖示為止, 想要重新開始的話, 只要點擊『導星』這個迴圈圖示按鈕即可, 重新開始導星動作並不需要再做校準, 某些情況下 PHD2 可能會發生遺失星點, 這時候你會聽到警告聲, 同時影像畫面上的十字線會由綠色實線轉為橘色閃爍線條, 產生這種狀況的原因可能是:
- 導星星體被雲、天文台圓頂或樹木等物體遮蔽了;
- 導星星體因為赤道儀/相機/線材纏繞等因素突然間移出導星星點方框;
- 導星星體因為某些因素變得太暗 (可能選用的星體本身就不夠明亮)
你必須要判別並修正這些導致問題的因素, 但很重要的, 你要明瞭 PHD2 本身不會移動赤道儀來試著找到導星星體, 你需要持續讓導星相機拍攝影像並檢視導星星體是否出現在導星方框內, 第一次開始導星時, 如果你沒有使用暗場或壞點影像庫的話, 可能會看到視窗上方出現警告訊息, 你可以忽略這個訊息並進行後續導星動作, 但還是建議你花個幾分鐘時間建立暗場或壞點影像庫供後續使用。
如果你使用德式赤道儀 (GEM), 你通常會在拍攝對象過中天時做 "過中天翻轉赤道儀" 的動作, 也就是說你會轉動望遠鏡到赤道儀腳座的相反一側然後再進行拍攝工作, 如此會讓赤緯方向整個顛倒過來而導致原先的校準結果失效, 如果你採用 ASCOM 介面 (或輔助赤道儀) 連接赤道儀, PHD2 將
會自動作調整校準結果, 你只需要回復導星動作即可 (前提是你沒有旋轉相機或對焦器),
如果你沒有使用可回復指向位置的赤道儀連接介面的話, 你就需要重做校準的動作. 當然, 你也可以花個幾分鐘的時間,
在這個腳座方向做另一次的校準動作, 或者選擇下拉功能表 "工具/修改校準資料" 中的 "翻轉校準資料" 項目後立即回副導星動作。
某些情況下, (如你為了解決線材纏繞問題而旋轉了相機) 你想要強制重新進行校準動作, 你可以點擊『大腦』圖示, 點選『赤道儀』項,
然後核選 "清除校準資料" 設定項目, 或者按住 <shift> 鍵並點擊 『導星』圖示, 這樣都可以讓 PHD2
重新執行校準動作。
開始導星後, 你一定想要清楚地瞭解目前導星的狀況, 當然你可以盯著螢幕上導星相機所拍攝的影像上導星星體的位移變化, 通常你無法透過這樣的方式觀察到任何細微的調整動作, PHD2 提供了許多工具來幫你評估導星的效能, 這些工具會在後續 視覺化工具
章節中說明, 某些導星演算法在以單一導星命令來處理最大導星修正上有某些限制, 如果這些數值較需要修正赤道儀位置所需的修正量小的話,
在主視窗上方你會看到警告對話框, 如果這種問題如果會重複發生的話, 你就得增加這些設定值或者找出產生問題的原因來解決此問題。