GPS- Ersatz für Pentax hacken?

[soupmike]

Liebe Frickler, Bastler, Spinner!
Die AstroTracer-Funktion ist ein nettes Gimmick der Pentax Kameras, allerdings ist dafür gleich dieser sündhaft teure GPS-Empfänger notwendig... Gerade weil man dafür eigentlich der Kamera nur mitteilen müsste, wo sie sich befindet und in welche Richtung sie schaut. In Zeiten, wo jeder Vorschüler ein Smartphone besitzt, entwickelt dieser Empfänger für mich eine enorme Redundanz und den Wunsch, ein Ersatzgerät selber zu bauen. Es muss ja nicht gleich GPS können, man muss nur die GPS-Daten eingeben können.

Daher folgende Ansätze:
Vor einigen Jahren gab es Spezialisten, die sich direkt nach Erscheinen den neuen Firmwares von (ich glaube Canon-)Kameras angenommen haben um noch ein bisschen mehr Leistung raus zu kitzeln. Zu aktuellen Modellen finde ich da aber leider nichts. Haben die Kamerahersteller das unterbunden oder habe ich blos noch nicht die richtigen Suchbegriffe gefunden? Einfach die GPS/Kompass-Daten direkt in der Firmware einzugeben, wäre am komfortabelsten.

Ansonsten würde mir vorschweben, einfach ein Lowcost-Modul mit einem Mikrocontroller zu entwerfen, welches über den Blitzschuh der Kamera gültige GPS-Daten vorgaukelt.
[Achtung]Könnte dafür jemand mal einen dieser O-GPS 1 Empfänger an einen Logikanalysator anschließen, um herauszufinden welches Protokoll da gesprochen wird? Auch alle anderen Informationen zu verbauten Chips, Pinbelegungen usw. sind willkommen![danke] Ich tippe darauf, dass Pentax hier auch auf Industriestandards zurückgreift und man mit i2c oder UART rechnen kann. In diesem Falle sollte es möglich sein, die Struktur der gesendeten Pakete zu übernehmen und zu simulieren. Evtl. wäre das auch die Grundlage für einen OpenSource-GPS-Empfänger (Kosten für einen GPS-Empfänger liegen ja mittlerweile bei 30€, so dass bei einer größeren Platinenstückzahl sich der Preis für das Bastelprojekt zwischen 50 und 100 tacken bewegen dürfte).

Ich möchte noch auf einen Faden im englischsprachigen Nachbarforum verweisen, wo diese Frage auch schon einmal (mit etwas anderem Ziel) aufgegriffen wurde sowie auf einen Bastler, der das GPS für seine Nikon D90 selber nachgerüstet hat.

 

[Antonius H.]

Ganz so einfach ist das nicht. Es reicht nicht, wenn Du die Koordinaten des Ortes hast und weißt, in welche Richtung die Kamera schaut. Du musst auch den Neigungswinkel der Kamera feststellen und auch ermitteln, wie die Kamera waagerecht zum Horizont positioniert ist. Außerdem variiert die Belichtungszeit je nach Brennweite, also bei kurzen Brennweiten muss sich der Sensor langsamer bewegen, als bei langen Brennweiten. Ansonsten kannst Du Dir die Arbeit mit dem Teil auch schenken, weil die Sterne dann trotzdem zu Strichen werden. Selbst mit O-GPS ist es ja schon schwierig, die Sterne punktförmig hinzubekommen. Je nach Himmelsrichtung und Neigung habe ich manchmal schon mit 10mm Brennweite bei 120 Sekunden Probleme, ein anderes Mal klappt es mit 50mm sogar 240 Sekunden. Das O-GPS ist ein nettes Gimmick, sehr zuverlässig, wenn es nur darum geht, die Koordinaten zu ermitteln. Aber die Astrotracer-Funktion ist leider nicht komplett ausgereift. Sie wäre es aber vermutlich, wenn es so einfach wäre, wie Du glaubst

Übrigens gibt es diese "Canon-Projekte" nach wie vor. Die nennen sich beispielsweise "Magic-Lantern" oder möglicherweise als Alternative auch "CHDK - Canon Hacker Development Kit". Diese Upgrades gibt es eigentlich für die meisten Canon Kameras, außer die mit dem ganz neuen Sensor. Da hat sich die Technik wohl etwas gröber verändert und derzeit sind halt einige damit beschäftigt, dass erst einmal zu entschlüsseln. Aber es hat halt sehr nachgelassen, weil viele Features dieser Software-Erweiterung mittlerweile bei den meisten Geräten schon zum normalen Standard gehören.

 

[joergens.mi]

Ganz so einfach ist das nicht.

Ich glaube schon. Ich vermute mal stark, das das Gps-Gerät nur die Information über Position und Richtung liefert und dies über den Blitzschuh an die Kamera übermittelt. Wenn ich diesen Teil emuliere, sollten die weiteren Berechnungen wie gewohnt in der Kamera ablaufen. Es ist dazu natürlich zwingend notwendig das der GPS-Empfänger fest mit der Kamera verbunden ist und die Ausrichtung des Empfängers zur Kamera stimmt.

 

[Berlin]

GPS liefert keine Richtung im Stand, dafür braucht es einen Magnetkompass.
Teste mit einem Android-Handy, da gibt es eine Googleapp für den Sternenhimmel.
Die benutzt GPS, Lagesensor und Kompass-Sensor um das gewünschte
Himmelsobjekt anzuzeigen.

 

[joergens.mi]

GPS liefert keine Richtung im Stand, dafür braucht es einen Magnetkompass.
Teste mit einem Android-Handy, da gibt es eine Googleapp für den Sternenhimmel.
Die benutzt GPS, Lagesensor und Kompass-Sensor um das gewünschte
Himmelsobjekt anzuzeigen.

Weist du was das O-Gps1 von pentax an Informationen liefert, es geht hier nicht um die Theorie von GPS, sondern um die Emulation eines konkreten Geräts. Zumindest ist der Kompass nur dann verfügbar auch im Stand wenn das O-Gps1 verbunden ist, sonst nicht. Somit ich vermute ich mal ganz stark das der Pentax O-GPS1 Empfänger auch diese Daten bereitstellt, genauso wie es viele andere GPS-Geräte auch tun. Es steht ja nirgendwo, das nur ein reiner GPS-Satelitenempfänger eingebaut ist. Auch kann ich aus meiner Erfahrung sagen das die Richtunsinformation erstaunlich gut ist (zumindest genauer als der Ortsabgleich mit der Google-Maps Karte).

 

[waldschratnrw]

GPS Daten liefern bei Stand des Gerätes keine Informationen über die Richtung.

 

[soupmike]

Es reicht nicht, wenn Du die Koordinaten des Ortes hast und weißt, in welche Richtung die Kamera schaut. Du musst auch den Neigungswinkel der Kamera feststellen und auch ermitteln, wie die Kamera waagerecht zum Horizont positioniert ist.

Die Pentax-Modelle haben ja einen Gyro-Sensor eingebaut, der diese Daten liefern kann (wird für SR und die elektronische Wasserwage gebraucht).

Ansonsten kannst Du Dir die Arbeit mit dem Teil auch schenken, weil die Sterne dann trotzdem zu Strichen werden.

Mhh, danke für die Einschätzung. Mir war schon klar, dass die Funktion keine professionelle Nachführung ersetzen kann (für die fehlt mir sowieso Geld und ein stabiles Stativ ). Ich habe mir gerade mal Bilder angeschaut, die Ergebnisse scheinen sehr unterschiedlich zu sein. Anscheinend hängt viel von der Qualität der GPS-Daten ab. Würdest du auch generell wegen den eingeschränkten Belichtungszeiten vom AstroTracer abraten?
Danke auch für den Hinweis auf die Canon-Projekte, da werde ich mal rein schauen, wie die das machen.

Zumindest ist der Kompass nur dann verfügbar auch im Stand wenn das O-Gps1 verbunden ist, sonst nicht. Somit ich vermute ich mal ganz stark das der Pentax O-GPS1 Empfänger auch diese Daten bereitstellt, genauso wie es viele andere GPS-Geräte auch tun. Es steht ja nirgendwo, das nur ein reiner GPS-Satelitenempfänger eingebaut ist.

Ja, das O-GPS1 hat einen Kompass verbaut, diese Informationen muss man der Kamera dann theoretisch noch mit liefern. Spezialist für solche Daten ist der NMEA-Standard, der u.a. von Furuno, Garmin, Lowrance und Maretron genutzt wird.

VIele Grüße, Paul

 

[charliechappy]

Ich find die Idee von dir prinzipiell interessant, aber:

Das Original kostet zZ knapp 200€. Wenn du mit deiner Eigenbau-Lösung auf 100€ kommst, die dann noch zusammengebaut und konfiguriert werden muss, dabei wahrscheinlich auch nur mit einer Handvoll Kameras funktioniert (K30/50/3 sind "anders" als die Vorgänger), voraussichtlich mit schlechterer Leistung als das o-gps und aller Wahrscheinlichkeit nach nicht Wetterfest.. Da muss der Bastlerwille schon sehr ausgeprägt sein um sich das dann nachzubauen. (Vom Aufwand den Code überhaupt zum Laufen zu bringen red ich da noch garnicht ^^)

Versteh mich nicht falsch. Ich finde es spannend, dass du das machen willst, bin aber von Natur aus ein Kosten-Nutzen-Typ Mensch

Wenn du schon dabei bist wäre eine weiterentwicklung vom pkthether für die neuen Modelle auch nett

 

[joergens.mi]

GPS Daten liefern bei Stand des Gerätes keine Informationen über die Richtung.

Und wen interessiert das. Es geht hier nicht um die reine Lehre, sondern um den Funktiuonsumfang eines dedizierten Geräts dem O-GPS1 der Firma Pentax/Ricoh.

Was die zu den aus den von den GPS-Sateliten empfangenen Daten noch hinzupacken liegt ja wohl in der Hand des Herstellers. Da können dann in dem Datenpacket sowohl Kompassdaten, Temperatur des Geräts, aktuelle Accu-Spannung und noch mehr sein. Ich gehe auch davon aus das sie keine orginalen ASCII-NMEA-Records Typ GLL ( http://www.gpsinformation.org/dale/nmea.htm ) über ihre Privat-Schnittstelle schicken werden sondern etwas kompakteres.

Übrigens in der NMEA-Spec ist der Record HCHDG als Compass Output definiert, wenn das Gerät das unterstützt.

 

[Antonius H.]

Würdest du auch generell wegen den eingeschränkten Belichtungszeiten vom AstroTracer abraten?

Naja, mich ärgert es halt, dass es so teuer war und es dann eben nicht immer präzise arbeitet. Vorteil ist aber, dass man ruhig zwei Stufen abblenden kann oder auch mit der ISO zwei Stufen niedriger bleiben kann, denn im Schnitt würde ich behaupten, gibt es bis ca. 150-180 Sekunden und kurzen Brennweiten relativ wenig Probleme. Klappt zwar auch nicht immer, aber schon öfter. Gehst Du über 50mm Brennweite oder willst länger belichten, sind andere portable Nachführungen wesentlich genauer. Gegen eine gut ausgerichtete Vixen-Polarie oder iOptron Skytracker hat das O-GPS eher schlechte Karten. Ich habe vorgestern Aufnahmen gemacht, mit O-GPS und auch ohne, wobei ich die ohne dann später gestackt habe. Ich bearbeite die Fotos schnell, dann stelle ich beide Ergebnisse mal zum Vergleich hier ein

 

[rotfl_de]

GPS Daten liefern bei Stand des Gerätes keine Informationen über die Richtung.

dazu meint das android-program gps-status (beim rumliegen auf dem esstisch) auf meinem ollen htc hd2 aber was anderes ...

 

[Antonius H.]

So, hier mal Vergleichsfotos. Die Aufnahmedaten waren beim nachgeführten Bild 200 Sekunden Belichtungszeit, Brennweite 10mm, Blende F/4,5 und ISO 800. Die gestackten Bilder bestehen aus jeweils 10 Aufnahmen mit 20 Sekunden Belichtungszeit, ebenfalls Blende F/4,5 und ISO 800. Alle Bilder wurden unter den gleichen Bedingungen in Adobe Camera RAW entwickelt.

Zuerst das nachgeführte Bild:


Das gestackte Ergebnis aus dem DeepSkyStacker:


Und das Ergebnis aus Fitswork:


Damit die Unterschiede besser zu erkennen sind, habe ich auch noch 100% Crops erstellt. Die zeige ich im folgenden Beitrag.

 

[Antonius H.]

Der 100% Crop aus dem nachgeführten Foto:


Aus dem DSS Ergebnis:


Und aus Fitswork:



Das nachgeführte Bild wirkt zwar sehr ausgeglichen, dafür zeigt das gestackte Bild aus dem DeepSkyStacker deutlich mehr Details. Das Ergebnis aus Fitswork ist hingegen durchgefallen, weil es das Programm nicht hinbekommen hat, trotz fast 50 markierter Sterne, sauber zu stacken. Ob Du nun lieber nachführst oder einfach stackst, bleibt dir überlassen. Das Eine ist sauberer, dafür aber weniger detailreich. Das Andere macht mehr Arbeit im Nachhinein, zeigt dafür aber am Ende mehr. Aber wie Du sehen kannst, waren die 200 Sekunden Belichtungszeit bei 10mm Brennweite kein Problem

Ich bin gespannt, wie dein Projekt vorankommt und wie am Ende die Ergebnisse sein werden. Sicherlich kann man das irgendwie nachbauen, die Pentax Techniker haben das ja auch irgendwie gemacht. Die Frage ist halt, wieviele Komponenten da wirklich zusammenspielen, worauf man alles achten muss. Wenn das aber klappen sollte, hast Du echt was geleistet. Wenn ich Dir also irgendwie helfen kann, sag einfach Bescheid. Leider kann ich mein O-GPS1 Teil da nirgendwie anschließen, was Du da im ersten Beitrag geschrieben hattest. Einfach, weil ich davon keinen Plan habe Wenn Du mir aber genau sagen kannst, was ich machen muss, damit Du deine Protokolle erhältst, helfe ich Dir gern dabei

 

[Antonius H.]

dazu meint das android-program gps-status (beim rumliegen auf dem esstisch) auf meinem ollen htc hd2 aber was anderes ...

Die zeigt mein Handy auch an und weißt Du was der Hammer ist? Ich habe nicht einmal das GPS am Handy an

Tatsächlich liefert das GPS nur bei Bewegung exakte Werte ab. Aus diesem Grund muss das O-GPS1 nach dem Einschalten auch zuerst kalibriert werden, indem man es in drei verschiedene Richtungen um jeweils 180 Grad dreht. Auch mein altes Garmin Navi musste so kalibriert werden und auch mein Handy erwartet mit eingeschaltenem GPS, dass ich es zuerst in einer 8-Form durch die Luft bewege, bevor es genaue Werte liefert. Wenn da bei Stillstand eine Richtung angezeigt wird, sind das vermutlich eher Berechnungsergebnisse aus der letzten bekannten Position.

 

[rotfl_de]

dieses programm startet nicht, wenn das gps ausgeschaltet ist.

mit exakte werten habe ich bei gps noch nie gerechnet. war da nicht was mit einer eingebauten ungenauigkeit von plus-minus-10-meter für die normalsterblichen? nur das militär bekommt die volle dröhnung für die dronen.

 

[joergens.mi]

dieses programm startet nicht, wenn das gps ausgeschaltet ist.

mit exakte werten habe ich bei gps noch nie gerechnet. war da nicht was mit einer eingebauten ungenauigkeit von plus-minus-10-meter für die normalsterblichen? nur das militär bekommt die volle dröhnung für die dronen.

Sachlich falsch, seit längerer Zeit schon ist die Qualität der beiden Signale gleich. Oder mann kann auch die Russen benutzen. Das mit den ca. 3 bis 10 m sind systemimanente Fehler, die ohne zusätzliche Maßnahmen, wie Meßwertintegration über lange Zeiten (im Minutenbereich) oder zusätzliche DGPS Sender nicht verbessert werden kann. Außerdem ist der Bezug zwischen Gebäudekanten und GPS-werten nicht überall gegebe, da den Koordinatensystem unterschiedlich Erdformen unterlegt sind, die auch zu Verzerrungen - speziell im Höhenbereich - führen

 

[rotfl_de]

sachlich nicht falsch, lasse mich aber gerne berichtigen. hatte ja schließlich "war da nicht was ..." in die diskussion geworfen.

die systemimmanenten rechenfehler hatte ich auch schon. speziell am strand wenn man bis zum nabel im wasser steht, laut gps aber 20 m über null schweben soll.

 

[Deepflights]

Besteht hier noch Interesse?
Habe den Thread jetzt erst gefunden..
Keine Ahnung inwiefern man hier überhaupt über Reverse Engineering reden darf...
Bei einem anderen Fall (Telemetriedaten Modellbau) konnten wir die Signale erfolgreich entschlüsseln und ein Modul mit einfachsten Mitteln (Arduino Mini + Gps Modul nachbauen.
Hat schon mal jemand das Signal abgegriffen?
Mehr als Kompassdaten, NMEA und Neigungswinkel dürften da nicht rüberkommen...

PS
Antonius, Dein "Buch" ist klasse, steige gerade ein

 

[haifisch18]

Die zeigt mein Handy auch an und weißt Du was der Hammer ist? Ich habe nicht einmal das GPS am Handy an

Tatsächlich liefert das GPS nur bei Bewegung exakte Werte ab. Aus diesem Grund muss das O-GPS1 nach dem Einschalten auch zuerst kalibriert werden, indem man es in drei verschiedene Richtungen um jeweils 180 Grad dreht. Auch mein altes Garmin Navi musste so kalibriert werden und auch mein Handy erwartet mit eingeschaltenem GPS, dass ich es zuerst in einer 8-Form durch die Luft bewege, bevor es genaue Werte liefert. Wenn da bei Stillstand eine Richtung angezeigt wird, sind das vermutlich eher Berechnungsergebnisse aus der letzten bekannten Position.

Die Drehungen dienen der Kalibrierung eines elektronischen Kompasses. Sowohl bei Handies als auch bei Garmin Geräten. Das lässt den Rückschluss zu das auch Pentax einen ebensolchen verbaut.

 

[Deepflights]

Hat mit einem elektronischen Kompass wenig am Hut, es ist ein Beschleunigungssensor der auch als Positionssensor verwendet werden kann, er nimmt allerdings nicht den magnetischen Nordpol als Referenz sondern die Schwerkraft.
Der ITG3205 ist z.B. ein solcher Chip.
Zur Kalibrierung muss man eben den Nullpunkt der X Y Z Achsen definieren.
Der eingebaute Kompass wird über die X Y Achsen mitkalibriert bei den Bewegungen.
Darum musst Du auch ein Handy oder ein Garmin nur um eine Achse kalibrieren

Nachtrag:
Da evtl. Missverständnisse aufkommen können nochmal eine kleine Erklärung:
Das GPS liefert uns, ich gehe jetzt mal von freier Sicht zum Himmel aus, eine recht genaue Position. Diese Position ist aber ein Punkt.
Irrelevant ist dabei ob man in Bewegung ist oder nicht, die Laufzeitdifferenzberechnung erfolgt immer, man hat also auch im Stand die gleich genauen Positionsdaten.
Mein Oktocopter z.B. steht auch bei sehr starken Wind wie angenagelt in der Luft wenn ich "Position Hold" aktiviere, würde ein GPS-Empfänger nur bei Bewegung genaue Daten liefern dann würde so etwas gar nicht funktionieren.
Damit wir aber zusätzlich wissen wohin wir schauen, kommt ein Magnetfeldinkrementalgeber zum Einsatz, der sagt uns dann die Himmelsrichtung.
Als letztes kommt dann ein Neigungssensor zum Einsatz, was der macht sollte nun klar sein.
Als Ergebniss haben wir ein NMEA Gps-Signal welches ausgegeben wird und dann von einem weiteren Programm weiterverarbeitet wird.
Diese Schnittstelle oder besser gesagt, Datenausgabe, ist sagen wir mal, genormt, so das man bei einer Programmierung auf diese Datenausgabe gut den Bereich "herausfiltern" kann der gerade berechnet werden soll.
Genauer will ich gar nicht werden, sonst sprengt das hier den Rahmen, ich weiss auch das es andere Ausgabeformate gibt usw. ich möchte es einfach nur mal grundsätzlich erklärt haben.

Allerdings, sollte man erfolgreich alles abgreifen können, erwartet nicht das ein Nachbau genau so kompakt sein wird, die doppelte Grösse wird es durchaus sein.
Die wenigsten würden sich auf SMD löterei mit einem min. 48 beinigen Chip einlassen, also wären Arduino oder andere fertige Controllerplatinen die allererste Wahl, nur wirds dann eben etwas grösser...



Ich habe jetzt ein GPS-1, werde das alles mal in der "Staaden Zeit" angehen