Utilisation pratique de l’OST

 

1. Mise route et enregistrement

Après avoir effectué tous les branchements, la première chose à s’assurer est le bon fonctionnement du ntp sur le serveur de temps et sur l’ordinateur.

Vérifier la pulsation de l’étoile artificielle et donc de la présence du signal PPS sur l’écran.

De par son principe la régulation du ntp se met en place progressivement. Mettre en fonctionnement au moins une demi-heure avant tout enregistrement video.

L’enregistrement vidéo en format .SER peut alors commencer avec un logiciel d’acquisition tel que FireCapture, SharpCap, … avec le Time Stamp activé.

 

2. Traitement avec Tangra

Le fichier .ser obtenu est traité avec Tangra deux fois.

Une première fois sur l’étoile occultée et l’étoile de comparaison comme habituellement.

Le deuxième traitement va porter sur l’étoile artificielle pour mesurer le biais et corriger la date.

Remarque :
Avec un autoguidage ou une monture qui suit bien, il est possible de traiter en une seule fois en considérant l’étoile artificielle comme une simple étoile de comparaison facilitant ainsi l’exploitation. Dans le cas contraire, l’étoile artificielle va « décrocher » et Tangra ne prendra pas en compte le signal.

 

2.1. Courbe de lumière de l’étoile artificielle

Sous Tangra, ouvrir le fichier .SER.

Paramètre « Time Source », toujours prendre « Embedded UTC Time », ne pas prendre le fichier Log File de FireCapture qui est buggé.

Dans l’onglet « General », cocher « Untracked Measurement ».

Cliquer sur l’étoile artificielle avec le curseur, puis sur « Add Object ».

Dans la fenêtre « Add Object », « Occulted Star » doit être coché, cliquer sur « Add ».

Cliquer sur « Start ». Répondre « Oui » au Warning.

Tangra effectue les mesures et affiche la Light Curve.

Sauvegarder la Light Curve avec « Export Light Curve » et « Save as CSV File ».

C’est ce fichier .csv qui va être exploité pour les calculs.

*** le PPS ***

2.2. Courbe de lumière de l’étoile occultée

Après l’obtention de la courbe de lumière, repérer les frames correspondant au début et la fin de l’occultation et noter leur numéro.

Dans la courbe de lumière de l’étoile artificielle, rechercher alors la frame juste antérieure au début de l’occultation où apparaît le signal PPS.

La même chose pour la frame juste postérieure à fin de l’occultation où apparaît le signal PPS.
Noter les numéros de ces frames

Remarque :
Ne pas utiliser de version Tangra antérieure à la 3.5.7.
Elles ont un bug au niveau de la date dans le fichier csv. Celui-ci est aléatoire et en général une fois sur deux la datation du fichier .csv est erronée.

3. Principe des calculs

Le front montant du signal est très rapide (quelques dizaines de nanosecondes) et peut être considéré comme vertical.
C’est ce front qui date le signal et correspond exactement à la seconde entière.

Hypothèses :
- le temps d’allumage et d’extinction de la LED est négligeable par rapport au temps de pose
- la durée entre les frames est négligeable par rapport au temps de pose
- l’horloge système de l’ordinateur d’acquisition est régulée correctement par le ntp (mieux que 0.5 s).

Cette régulation est indispensable pour définir à quelle seconde entière correspond la date du signal PPS qui apparaît dans une frame.

Example de calcul sur un temps de pose de 40 ms et une durée du signal PPS de 100 ms (mesuré à ± 2 ms).

*** Datation ***

T1, T2, T3 et T4 sont les dates données par le Time Stamp du logiciel.
Le signal PPS apparaît pendant la Pose 1, dure pendant les Poses 2 et 3 et disparaît pendant la Pose 4.
La surface en bleu est égal au produit de l’intensité lumineuse multiplié par le temps et correspond au Flux mesuré par Tangra pour chacune des poses.
Ce flux est directement proportionnel au temps d’exposition du capteur par la LED et donc à la durée de la présence du signal PPS.

Flux Total = Flux 1 + Flux 2 + Flux 3 + Flux 4

Flux Unitaire = Flux Total / 100 ms

Soit Tpps1 le temps pendant lequel le signal PPS est présent dans la Pose1

Tpps1 = Flux 1 / Flux Unitaire

Connaissant cette durée de présence du PPS il est possible de dater exactement la frame Pose1 à condition de connaître la seconde entière à laquelle apparaît le signal PPS.

Le problème de la seconde entière

Dans l’exemple T1 = 02:28:04,991
Le seconde entière la plus proche est 02:28:05,000
Donc la date du signal PPS dans Pose1 est 02:28:05,000

Si T1 = 02:28:04,384 la seconde entière la plus proche serait alors 02:28:04,000

Règle :

Si PartieDecimale(Secondes) < 0,500
   alors Secondes = PartieEntiere(Secondes)
   sinon Secondes = PartieEntiere(Seconde) + 1

 

Pour le calcul de la date exacte deux cas se présentent :

 

T1 correspond à la date de fin d’exposition
(cas de SharpCap)

    T1vrai = Tgps + Tpps1      (A)

dans le cas de l’example Tpps1 a été calculé à 15 ms

    T1 = 02:28:04,991 donc Tgps = 02:28:05,000

    T1vrai = 5,000 + 0,015 = 5,015

la date exacte de la fin de Pose1 est   02:28:05,015

si on définit Decalage = T1vrai - T1      (B)

alors Decalage = 5,015 - 4,991 = 0,024 s = 24 ms

T1 correspond au début de l’exposition
(cas de FireCapture)

T1vrai = Tgps - (Tpose – Tpps1)      (C)

dans le cas de l’example

    T1 = 02:28:04,991 donc Tgps = 02:28:05,000

    T1vrai = 5,000 -(0,040 – 0,015) = 4,975

la date exacte du début de Pose1 est 02:28:04,975

Decalage = T1vrai - T1

Decalage = 4,975 - 4,991 = - 0,016 s = - 16 ms

 

Remarque :
Les valeurs de temps utilisées dans l’exemple de calcul ne correspondent pas à des valeurs réelles et ne présument pas des résultats finaux.

 

4. Exploitation des fichiers csv

La courbe de lumière (Light Curve) de Tangra permet de déterminer les frames où commence et où se termine l’occultation.

Soit l’exemple (fictif) d’un fichier enregistré avec SharpCap avec des poses de 40 ms.

L’analyse de la Light Curve montre que l’occultation commence à la frame 496.

Pour dater exactement cette frame il faut analyser le fichier .csv issu de l’analyse de l’étoile artificielle.

Il faut repérer dans ce fichier la frame où apparaît le signal PPS juste avant l’occultation.

On peut s’aider de Tangra ou de SerPlayer pour repérer cette frame.

 

*** CSV *** Voici un extrait du fichier .csv correspondant au traitement du signal PPS du même fichier .ser utilisé pour l’occultation.

L’examen du fichier montre que le signal PPS apparaît à la frame 482 et est présent sur les frames 483, 484 et 485.

Flux Total = 1 452 + 8 145 + 8 326 + 2 112 = 20 035

Flux Unitaire = 20 035 / 100 = 200,35

Tpps1 = 1452 / 200,35 = 7,25 ms     arrondi à 7 ms

L’enregistrement ayant été fait avec SharpCap la date de la frame 482 correspond à la fin de la pose.

La seconde entière la plus proche correspondant à la frame 482 est 17,000.

donc Tgps = 20:47:17,000

En appliquant la formule (A) on déduit T1vrai = 17,000 + 0,007 = 17,007.

La date exacte de la fin de pose de la frame 482 est   20:47:17,007.

Décalage = T1vrai – T1 = 17,007 - 17,021 = - 0,014 s = - 14 ms

L'examen de la courbe de lumière de l'étoile occultée montre que la frame correspondant au début de l'occultation est la frame 496.

T1vrai (496) = T1(496) + Decalage soit 17,582 - 0,014 = 17,568

La date de fin de pose de la frame correspondant au début de l’occultation est donc 20:47:17,568.

Par convention, la datation d'une occulation est pris au temps correspondant au milieu de cette frame.

Pour une pose de 40 ms, le milieu de la frame est égal à 60 + 17,568 - 40/2 = 57,568.

Le début de l'occultation peut donc être daté à 20:46:57,568.

En procédant de même pour la frame contenant le signal PPS postérieur à l’occultation, il est possible calculer la date de fin d'occultation.

 

5. Un premier bilan

L’OST a été testé avec un ordinateur sous Windows 10. La caméra utilisée est une ZWO ASI74MM.

Deux logiciels de capture ont été utilisés : dans un premier temps FireCapture puis SharpCap.

5.1. FireCapture

Le fichier Log de ce logiciel ne doit pas être utilisé comme base de temps (Tangra offre cette possibilité), car il contient des dates erronées et ceci de façon aléatoire.

Pas d’erreur constatée par contre entre la datation du fichier .ser et la date incrustée dans l’image. La date donnée par le logiciel correspond au début de la pose, comme mentionné dans le fichier de Log.

Le seul problème rencontré dans l’utilisation de ce logiciel est le décalage observé entre T1vrai et T1. Celui-ci n’est pas constant d’un jour à l’autre. Il peut varier de zéro à pratiquement 500 ms ce qui pose alors le problème de la détermination de la seconde entière. L'utilisation de ce logiciel a été abandonnée.

5.2. SharpCap

Pas d’erreur constatée entre la datation du fichier .ser et la date incrustée dans l’image. La date donnée par le logiciel correspond à la fin de la pose ; ceci n’est pas mentionné dans les informations du logiciel. Cette information a été déduite de divers tests conduits en faisant varier le temps de pose.

Le décalage observé entre T1vrai et T1 est pratiquement constant et trouvé à moins 13 ms avec un intervalle de confiance de 2 à 3 ms. Il suffit donc de corriger la date donnée par le logiciel de la valeur ce biais.

 

6. En conclusion

La calibration temporelle est enregistrée en même temps et dans le même fichier que l’occultation observée. L’utilisation de FireCapture montre qu’une calibration externe, indépendante de l’événement n’est pas fiable.

La calibration obtenue permet de s’affranchir du système d’exploitation (pour peu que celui-ci donne une date à mieux que 0,5 s) et des logiciels utilisés.

L’OST permet de dater les images obtenues lors d’une occultation, ou autre phénomène astronomique, à une précision de l'ordre de 5 ms, et plus probablement à 2 ou 3 ms ce qui est suffisant pour une utilisation amateur.

Enfin l’OST ne nécessitant pas de connexion internet peut être utilisé en nomade, en pleine nature.

 

 

Dernière mise à jour le 27/01/2018
Mis en ligne le 10/10/2016