1 相关配件

1.1 必须器材列表

树莓派电脑：Raspberry Pi 3（RPi3）
树莓派电源：电压5V，最大电流至少2A
microSD卡：大于等于64GB，树莓派的系统盘，U盘不能作为系统盘。
microSD读卡器：向microSD卡中安装树莓派操作系统，读取microSD卡的数据，从树莓派拷贝数据。
3厘米×3厘米风扇：树莓派散热风扇。
铝合金散热片：一共需要3个。树莓派散热片，选择有粘胶的，可以直接贴在树莓派的芯片上。
时间模块：DS3231时间模块，树莓派关机后，可保存树莓派的时间。
USB视频采集卡(UTV007)：将模拟相机的模拟视频信号转换为数字信号。
模拟相机：Sony673相机或WATEC WAT-902H相机，配置一个4mm或6mm的镜头。其他镜头也行，观测效果会略有不同。
12伏电源：模拟相机电压一般为12V。
HDMI线：树莓派视频输出接口为HDMI接口，如果显示器不支持HDMI接口，则需要配置一个HDMI转VGA接口的线。

1.2 可选器材列表

万用表：检验新买回的电源的电压是否正常，相机组装及故障时也会需要。
电烙铁、锡丝、夹子、绝缘胶带、松香：电子产品DIY必备物品。
相机板镜头接口：如果直接购买相机板，则需要在购买配套的镜头接口。
相机盒：网上买的工业相机，有时候没有相机盒。
AUTO IRIS接口：自动光圈控制线接口。不同的品牌和型号之间，自动光圈接口中4根线的对应位置会有所差异，或许需要手动调整接线。
AV延长线：延长模拟相机的视频输出线。
C/CS转接口：工业相机和镜头有C接口和CS接口之分，用于转接不匹配的相机和镜头。
USB延长线：USB视频采集卡的USB线偏短，接上延长线后方便操作。
三脚架：测试时放置相机。

2 DIY流星观测站硬件组装

所需器材列表：树莓派电脑（RPi3），5V树莓派电源，microSD卡，microSD读卡器，一个3厘米*3厘米风扇，3个铝合金散热片，一个DS3231时间模块

2.1 安装Raspbian操作系统

在树莓派官网下载最新版Raspbian镜像，通过microSD卡读卡器将Raspbian镜像安装到microSD上，详细的安装过程请参考官网教程Raspbian安装

2.2 安装散热片

将CPU和GPU的正反两面各粘一个散热片

2.3 安装树莓派保护壳：

上面两幅图是网上最便宜的“亚克力”保护壳，其实就是硬塑料，这种保护壳比较脆，在调试时需要频繁拆开外壳时，会非常不方便。左下角是另一种外壳，相对来说比较结实方便，右下角为安装好外壳的树莓派。

2.4 安装DS3231时间模块和风扇

DS3231时间模块应该插在靠里一排GPIO的前四个引脚上，如上图左图所示。
风扇接口应该插在靠外一排GPIO的第2和3个引脚上，如上图右图所示。

2.5 树莓派连接电脑

所需器材列表：
- 显示器：查看显示器是否有HDMI、DVI或VGA接口
- 视频线：HDMI线、HDMI转VGA线、或HDMI转DVI线，取决于显示器的视频输入接口
- USB鼠标和键盘：树莓派一共4个USB接口，测试时或许会不够用，使用USB键鼠套装可以省一个USB接口。
- 网线：更新系统，安装软件

2.6 连接模拟相机（数字相机的支持正在研发当中）

所需器材列表：USB视频采集卡(UTV007)，Sony673相机或WATEC WAT-902H相机，12V电源，两公头AV线。

取一根两端都是公头的AV线，一段接在相机的视频输出接口（AV母头），另一端接在USB视频采集卡(UTV007)的黄色视频输入母头。

2.7 联机测试

将相机和树莓派电脑连接起来，测试电脑是否能从相机正常采集图像。

打开终端（可通过快捷方式Crtl+Alt+T打开），安装mplayer：

sudo apt-get install mplayer

通过mplayer可以预览相机的视频，如果是NTSC相机，则在命令行运行：

mplayer tv:// -tv driver=v4l2:device=/dev/video0:input=0:norm=NTSC -vo x11

如果是PAL相机，则在命令行运行：

mplayer tv:// -tv driver=v4l2:device=/dev/video0:input=0:norm=PAL -vo x11

请注意，上面两条命令中的“driver=v4l2”，“l”是小写的L。

如果一切正常，将会弹出一个窗口，窗口中会显示相机拍摄的视频。如果没有看到视频，请检查前面的步骤。

3 安装流星观测软件

3.1 安装相关依赖包

更新系统和系统中的软件包：

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

安装流星观测软件的依赖包：

sudo apt-get install git mplayer python-scipy python-matplotlib python2.7 python2.7-dev libblas-dev liblapack-dev at-spi2-core python-matplotlib libopencv-dev python-opencv python-imaging-tk libffi-dev libssl-dev

安装图形化文本编辑器：

sudo apt-get install gedit

安装python环境
更新pip

sudo pip install -U pip setuptools

安装并更新numpy

sudo pip install numpy
sudo pip –upgrade numpy

安装其他python依赖包：

sudo pip install gitpython Pillow scipy cython astropy pyephem weave paramiko

3.2 设置时区和时钟模块

在天文领域，时间是非常重要的一个属性。我们观测的每一幅图像都需要有一个准确的时间标识，这样才能准确计算天文事件（如流星、引力波）的发生时间。

3.2.1 将树莓派的时区设置为UTC，在命令行中运行：

sudo dpkg-reconfigure tzdata

该命令会打开一个界面，选择“None of the above” ，然后选择“UTC”，之后退出。

3.2.2 设置时间模块

前面我们已经为树莓派添加了时间模块硬件，这里对时间模块进行设置，在树莓派关机后，时间模块能够保持系统的时间。

编辑文件/boot/config.txt：

sudo gedit /boot/config.txt

dtparam=i2c_arm=on
dtoverlay=i2c-rtc,ds3231

保存后关闭gedit，重启树莓派：

sudo reboot

3.2.3 移除伪时间模块fake-hwclock

sudo apt-get remove fake-hwclock
sudo update-rc.d hwclock.sh enable
sudo update-rc.d fake-hwclock remove

注释掉文件/lib/udev/hwclock-set的有-systz的那一行：

sudo gedit /lib/udev/hwclock-set

在“有-systz的那一行”前面加上“#”

3.2.4 将当前时间写入到时间模块中，并删除NTP服务：

sudo hwclock -w
sudo apt-get remove ntp
sudo apt-get install ntpdate

3.2.5 开机自动设置时间：

编辑/etc/rc.local，在exit 0前添加hwclock相关的命令

sudo gedit /etc/rc.local

sleep 1
hwclock -s
ntpdate-debian
exit 0

3.2.6 阻止系统自动修改时间

编辑/etc/default/hwclock文件，设置参数HWCLOCKACCESS=no

gedit /etc/default/hwclock

HWCLOCKACCESS=no

3.2.7 关闭自动更新时间的功能

在/lib/systemd/system/hwclock-save.service中注释掉下一行：
ConditionFileIsExecutable=!/usr/sbin/ntpd

gedit /lib/systemd/system/hwclock-save.service

#ConditionFileIsExecutable=!/usr/sbin/ntpd

3.2.8 开启实时时间服务：

sudo systemctl enable hwclock-save.service

设置每15分钟更新一次时间，运行命令：

crontab -e

然后选择一个文本编辑器，在文件的最后面增加下面的内容：

*/15 * * * * ntpdate-debian >/dev/null 2>&1

然后重启系统

3.3 开启看门狗（watchdog）服务

有时候树莓派电脑会莫名其妙的死掉，通过看门狗服务可以在电脑死机后自动重启电脑。

3.3.1 安装看门狗服务

sudo apt-get install watchdog

3.3.2 加载看门狗模块

sudo modprobe bcm2835_wdt

3.3.3 自动加载模块

sudo gedit /etc/modules-load.d/bcm2835_wdt.conf

添加内容：

bcm2835_wdt

sudo gedit /lib/systemd/system/watchdog.service

在[Install]部分添加如下内容：

[Install]
WantedBy=multi-user.target

3.3.4 配置看门狗服务：

sudo gedit /etc/watchdog.conf

删除掉“#watchdog-device”开头的行的前面的“#”

同时也删除掉“#max-load-1 = 24”前面的“#”

3.3.5 设置看门狗服务为开机自启动并启动看门狗

sudo systemctl enable watchdog.service
sudo systemctl start watchdog.service

3.4 安装流星观测软件

3.4.1下载软件源代码（默认将源码下载到用户根目录）：

cd ~
git clone “https://gitee.com/mseeworld/DIY-MeteorStation.git”

3.4.2 安装流星观测软件：

cd DIY-MeteorStation
sudo python setup.py install

3.4.3 编辑观测软件的配置文件.config

sudo gedit DIY-MeteorStation/.config

[System]
Station ID
观测站的唯一编号，可以随便取一个3位数数字。
GPS location
观测站所在位置的经纬度坐标，该坐标用来自动计算每天的黄昏和黎明时间，用于控制系统的开始和结束运行时间。
经纬多坐标可以通过手机的GPS软件查询，也可以通过百度等网站查询：[百度页面查询经纬度](http://api.map.baidu.com/lbsapi/getpoint/index.html)。
[Capture]
Resolution and FPS
对不同的相机，需要正确设置相机的分辨率和帧频。对模拟相机可参考下表。
| 参数   | PAL | NTSC |
|--------|-----|------|
| 相机宽 |720  |720   |
| 图像高 |576  |480   |
| 帧频   |25.0 |29.97 |

修改完成后，保存并退出gedit文本编辑器。

3.5 配置模拟相机（Sony673）

将相机和树莓派连接上，打开树莓派电脑，运行mplayer，进行相机参数的配置。

打开终端，如果是NTSC相机，运行如下命令：

mplayer tv:// -tv driver=v4l2:device=/dev/video0:input=0:norm=NTSC -vo x11

如果是PAL相机，运行如下命令：

mplayer tv:// -tv driver=v4l2:device=/dev/video0:input=0:norm=PAL -vo x11

现在可以通过mplayer看到相机的内容，按相机中间的“SET”按钮，会出现配置菜单。详细参数配置请参考DIY-MeteorStation/Guides/icx673_settings.txt文件，或者参考设置步骤：

LENS - MANUAL
SHUTTER/AGC - MANUAL (ENTER)MODE - SHT+AGCSHUTTER - 1/50AGC - 18
WHITE BALLANCE - ANTI CR
BACKLIGHT - OFF
PICT ADJUSTMENT (ENTER)MIRROR - OFFBRIGHTNESS - 0CONTRAST - 255SHARPNESS - 0HUE - 128GAIN - 128DEFOGG - OFF
ATR - OFF
MOTION DETECTION - OFF
.........
Press NEXT
.........
PRIVACY - OFF
DAY/NIGHT - B/W (OFF,OFF,-,-)
NR (ENTER)NR MODE - OFFY LEVEL - -C LEVEL - -
CAM ID - OFF
SYNC - INT
LANG - ENG
.........
SAVE ALL
EXIT

该参数适用于Sony673相机在夜晚观测流星时的情景，如果图像太暗，看不到任何星星，可以设置AGC=24。

如果mplayer显示一片绿，可以尝试在终端命令行中多次执行：

sudo killall mplayer

4 运行流星观测软件

4.1 测试运行0.1小时（6分钟）

python -m RMS.StartCapture -d 0.1

如果一切正常，会看到一个全白的窗口，在这个窗口的最上面会有一行显示“Maxpixel”。如果没有出现窗口，请参考下一节的“4.3常见故障”。

4.2 正式运行

python -m RMS.StartCapture

程序会自动每天在日落时开始运行，在日出时结束运行。

数据会保存在目录：/home/pi/RMS_data/CapturedFiles
观测到的流星目录：/home/pi/RMS_data/ArchivedFiles

4.3 常见故障

1）有时候一些设备没有出现“Maxpixel”窗口，如果同时在日志文件中看到如下错误信息：

(StartCapture.py:14244): Gtk-ERROR **: GTK+ 2.x symbols detected. Using GTK+ 2.x and GTK+ 3 in the same process is not supported

可能是缺少pyqt4-dev-tools库，安装该库：

sudo apt-get install pyqt4-dev-tools

然后通过如下步骤解决该问题：

python

import matplotlib
matplotlib.matplotlib_fname()

这时会打印出matplotlib包的配置文件路径“file_location”，编辑该文件：

sudo gedit “file_location”

将行
backend      : gtk3agg
替换为
backend      : Qt4Agg
并删除行
#backend.qt4 : PyQt4
前的注释

然后保存并退出。

2）Astropy库安装失败
报错:

ImportError: No module named _build_utils.apple_accelerate

或许是因为numpy的版本太老，运行下面命令更新numpy：

sudo pip –upgrade numpy

之后需要按照3.1从新安装相关的软件包。

5 运行结果

流星观测站观测到的流星图像。

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