INDI を使ってみよう

INDIってなに?

INDIライブラリを中心に構成される、天文学機器の制御と自動化を目的としたソフトウェア群です。
コアになっているのはINDIライブラリです。
このライブラリは機器を制御するためのプロトコルを規定し、設定項目や制御方法の一般化を行って機器とソフトウェアを接続するインターフェイスを提供します。

オフィシャルサイトはこちら

INDIオフィシャルサイトから、概要を引用します。
Instrument Neutral Distributed Interface(INDI)ライブラリは、天文学機器の自動化と制御のために設計されたクロスプラットフォームソフトウェアです。
これは、様々な望遠鏡、CCD、焦点調節装置、フィルターホイールなどをサポートしており、ほぼすべての装置をサポートする機能を備えています。
INDIは小さく、柔軟で、解析しやすく、スケーラブルです。 リモートコントロール、データ取得、モニタリングなどの一般的なDCS機能をサポートしています。 INDIを使用すると、機器を完全に透過的に制御できるため、より短い時間でより多くの科学を得ることができます。
(google訳)


INDIの仕組み

基本的な構成は、INDIサーバーを中心に天文学機器が接続されます。
各ハードウェアの制御はサーバー・クライアント形式でやり取りされるので、各々の天文学機器の構成を変更したり、不要になれば切断したり、機器を取り替えたり、することが柔軟に行えます。
ユーザーインターフェイスと機器の間を取り持つのがINDIプロトコルです。
制御の方法は、機器ごとにカスタマイズされたINDIドライバによってハードウェアが駆動され、あるいは情報の取得・設定が行われます。
このINDIドライバは有志の手によって様々なハードウェアに対応しています。



分かりやすく・・・・

基本的に天文学機器はINDIサーバーが稼働するコンピュータに接続されます。
INDIはLinuxベースで開発されているので、サーバーPCはUbuntuやCentOSなどのディストリビューションで動いている必要があります。
それは普通のPCでも構いませんし、Raspberry Piのような小型のPCでも構いません。
また、Windows上で動くINDIもサポートされつつあります。


ここでは、Raspberry Piを使った簡単な例を示します。
Rasberry Piに制御が必要な天文学機器を接続します。
例えば、赤道儀をCOMポートにて接続し、撮影用のカメラをUSB接続します。また、ガイドカメラをUSB接続して使用します。
ごくありふれた最小限の構成です。
そして、それぞれの機器に対応したINDIドライバ使用してINDIサーバーを動かします。
これはコマンドラインから簡単に起動できます。
INDIサーバーはデフォルトで7624ポートで待ち受けをしています。

クライアントソフトウェアはサーバーのIPアドレスとポート番号を使用し、ネットワークを介してサーバーに接続します。ここでは、ノートPCにLinux系のOSをインストールし、Kstars & Ekos で制御する場合を図示しています。
INDIサーバーは赤道儀側に置き、クライアントとはLANケーブル1本、またはWifiで接続すれば、煩雑な配線は不要になり完全なリモート環境が簡単に構築できます。

INDIプロトコルを使用すると、サーバーに接続された天文学機器がクライアント側に一覧され、ステータスの取得や駆動制御、撮影した画像の取得まで行えます。
また、ガイドカメラを制御してオートガイドを行ったり、撮影プランを設定するとその通りに撮影を自動化することができます。
クライアントソフトウェアはINDIプロトコルに従っているものであれば、Windows版でもAndroid版でも構いません。また、Windows環境で稼働するVMwareなどのバーチャルPC上でubuntuなどを動かしても同じように使用できます。

また、右図のように1台のPC上でサーバー・クライアントを実行すればスタンドアロン型の環境にも対応できます。


さらに応用

赤道儀、撮影用CCD、ガイドカメラ、に加えて、フォーカサ、フィルタホイール、ドームコントロールまで自動制御することもできます。
ドライバが存在する機器はオフィシャルサイトでまとめられています。

星図ソフトで撮影対象を指定するとドーム移動を含めて自動導入。
位置合わせを実行(Plate Solving)
(撮影対象が中央に来るように自動位置合わせ)
フォーカサを制御してオートフォーカス。
(自動的に撮影CCDで撮影しピント判定)
フィルタホイールの組み合わせで自動撮影プランを構築・撮影。
(各フィルタごとに撮影時間、枚数、CCD設定を指定可)

INDIとクライアントソフトウェアを使って、最小構成の天体観測環境から、ドーム天体観測所のような大型の設備まで制御できるようになります。


ASCOMとは違うの?

Windowsシステム上で同等の概念で機器を制御するプラットフォームとしてASCOMがあります。
ASCOMは古くから存在しているシリアル通信をベースにした規格です。多くの機器について対応されており、また、Windowsという使い慣れたシステム上で動くために使われる機会が多いでしょう。
しかし仕組み上、やや古いシステムであるのは否めませんし、Windowsというシステムと機器ベンダーが提供するドライバに依存してしまい、自由なドライバ開発やDIY的機器の制御には使いづらい面があります。

INDIの制御方式は非常に単純で、ドライバの開発もオープン化されているため、DIYのような機器でも容易にコントロールすることができます。
同じような機器であれば、流用も可能なので幅広く応用が利くのが特徴です。
また、サーバー・クライアント形式であるため、クライアント側のOSは問題になりません。
LinuxでもWindowsでも、Androidでも、INDIプロトコルに準じていれば様々なプラットフォームで制御ソフトを作ることができます。


INDIクライアント

INDIライブラリと一緒に開発されているLinuxベースのソフトウェアでは、KstarsとEkosがあります。


Kstarsはいわゆる星図ソフトで自動導入を行うのに必要なインターフェイスを提供しています。
主要な星、銀河、星団などは網羅されており、データの追加でカスタマイズも可能です。
赤道儀と連動して現在の視野範囲を示したり、ターゲットへのGotoも可能です。


Ekosは機器を制御する統合環境です。
INDIサーバーと接続し、制御できる機器をリスト化、設定、制御を行うのが目的です。
非常によくできたソフトウェアで、位置補正、オートフォーカス、プランニング撮影まで実行できます。また、オートガイドも組み込まれているオールインワンの統合環境です。
INDI環境でもっとも使用するソフトです。

その他にもINDIプロトコルを使用したクライアントがいくつかありますが、まだまだ開発段階であったりするので普及はこれからでしょう。


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