外观
流星监控项目 I - 前期工作
提示
「置顶」这是我的 SRT 项目「流星监测」的一些记录，估计会长期更新.
2026-01-23 update：我决定把这之后相关的内容作为系列文章来更新，本篇文章的标题也从『SRT 项目「流星监控」』修改为『流星监控项目 I - 前期工作』.
2025-07-19 更新
我的 SRT 项目主要做的是流星监测有关内容，利用分布在各地的监控拍到的流星图像 / 视频，通过软件 UFOAnalyzer 进行定轨，以及通过安装在监控内的光栅做光谱分析 (成分监测).
硬件准备
摄像头改装
摄像头使用的是 Hikvision 的产品，大致如下图：
另外还有一台上一代的产品，没有下面的补光灯.
由于我们是要拍摄星空，所以需要改装摄像头，先把补光灯拆掉，再在镜头前装上光栅. 过程较为简单，就是拧掉螺丝然后拆线，把光栅对齐放在镜头前固定.
需要注意的几个要点：
接线的方向不能错；
拆补光灯时要小心拔线，最好从接口处下手，防止线被扯断；
光栅需要用胶带固定一下，否则容易偏，虽然对结果并不产生特别大的影响，但是最好还是放正一点.
数据接入
用下面这样一台路机连接电脑和摄像头：
其中右下那个口连接电源，POE 口连接监控、电脑，LAN 口可以不接线.
之后在电脑上配置 IP 地址，要求和监控摄像头的 IP 前三位一致：
Windows 11 电脑，
在「网络适配器」中选择连接路机的网口，点击「更多适配器选项」右边的「编辑」，双击「Internet 协议版本 4 (TCP/IPV4)」.
(如图所示)
之后选择「使用下面的 IP 地址」，输入和监控摄像头 IP 前三位相同的一个地址即可.
(如图所示)
进行完上面的配置，应该可以直接从 IP 地址在浏览器中访问监控的控制界面.
软件准备
连接网线后在 SADP 中多次刷新就能得到监控摄像头的 IP 地址，点击可以进行连接. 可以在 IP 地址访问摄像头之后进行一些设置，如果要观看画面也可以在 IVMS 上看到.
我们后来使用 OBS-studio 做了录屏，并将视频流导入到 UFOcpature 软件中做流星的监测 (捕获流星并截取这段时间的几帧，导出到一个文件夹). 目前的主要问题是 UFO 系列软件不开源而且售价略贵，我们正在寻找替代方案.
2025-10-19 更新
经过几个月的蛰伏我们的项目目前正在如火如荼地进行.
现在我们已经汇总了国际上各大流星监控网络 / 组织的各种方案，最终考虑得到，目前可行的方案是：
提示
向 FRIPON (Fireball Recovery and InterPlanetary Observation Network) 和 GMN (Global Meteor Network) 的开源代码学习，先考虑在我们的几个核心的观测站点部署上 GMN 开源的系统，实现一个工作流.
已有的核心站点包括我们在乌兰察布营地已经安装完成的那一个监控 (连接的是营地老板的台式 Windows)，以及下一周要去安装在两个牧民家里的监控设备 (牧民和营地老板的关系算比较好的，三个站点之间各自相距 左右，在内蒙古形成了一个三角网络).
之后我们需要做边缘的小站点散布在西北的各种无人区，这种小站点由鱼眼镜头、CMOS、树莓派和太阳能电池板组成，再加上物联网级别的联网芯片用来 4G 传输数据. 设定上我们想要把这些设备做成集成的一整套，并降低成本.
下一步是优化我们的算法，目前考虑在 GMN 的代码上进行改动，已经有做计算机的一名博士愿意和我们合作，考虑在一个连接监控的树莓派上部署 YOLO 这类比较小的 AI 模型，在本地把 GMN 的 Capture 算法 (GMN 仅仅只有 Capture 部分的代码不能在 Windows 上运行) 筛选出来的数据再经历第二次筛选 (用神经网络)，得到更好的数据集发回我们这边，再在我们这边做流星的定轨计算.
另外，我们已经和海康威视 (HikVison) 取得联系，希望加入他们的一个公益计划，目前还在写申请材料的阶段. 如果这个合作能够顺利进行，那么我们可以让他们为我们定制一批摄像头，或者集成我们已有的系统，或者是帮助我们部署 GMN 代码，可能就不再需要额外的树莓派来部署，也不需要再写代码将海康摄像头输出的视频流转为 raw (GMN Capture 代码只接受 raw 的数据，因为 GMN 自己已经做了一套集成的硬件用来出售).
关于定轨，我们需要亚毫秒级别的授时，用来精确计算流星的轨迹，并在爆炸后 (大火球会在离地面 这样的距离尺度上爆炸，没有这个时刻精确的速度我们无法确认陨石落点) 计算可能轨迹. 因此我们考虑的是 GPS 模块授时，这也是硬件需要完成的，下星期我们会尝试在三个核心站点上做安装和调试.
以上是 10-19 的当前进展.
我正在做的是 GPS 模块的调试，18 号晚例会之前我买了 网线作为下周安装的备用 (甚至是骑自行车现场提货运回来的)，例会之后我们完成了这些工作：
- 讨论可能的小型集成化站点的方案；
- 调试 GPS 模块 (刚刚到货)；
- 远程到乌兰察布目前的核心站点，将近半年所有拍摄到的较大流星视频数据和图片数据保存在当地，以便于之后写材料给海康那边.
我主要在做 GPS 模块的调试，当时我没带 Win 本所以是在别人的电脑上做的，但是之后我会在宿舍再做一遍调试，尽量在安装之前摸索一套方法 (因为我工作日没时间去内蒙古做安装，只能交给协会的研究生和博士生学长们做，至少我要把 GPS 安装的方法做出来). 同时这两天我想汇总一下我们 SRT 小组和协会成员总结的一些 FRIPON 和 GMN 工作的基本情况，估计也会放在这篇文章.
GPS 模块的调试
关于接线：
正确的接线是：
踩坑点记录
(1) 接线问题：
一开始接线是：
但是这个接线方式连接到电脑启动 u-center (GPS 的一个软件) 之后接收不到 GPS 信号，模块上的 LED 也不亮 (TTL - USB 上的灯亮了). 原因是我们没有供电：TTL - USB 的 5V 口是用来供电的，应该连接到 UCCIN 上去. 其他的，GND 接口 (Ground) 似乎怎么接都没关系，因为说明上写着所有的接地线都连在一起，不过我还没做实验验证是否怎么接都可以.
(2) GPS 无信号问题：
一开始我们在开例会的教室 (天文系) 做测试，但是即使连对了线也一直没信号，这纯粹是因为天文系走廊的窗户不知道为什么可以阻挡电磁波，打开窗户之后把天线伸出去就能识别到信号了.
(3) Meinberg NTP 的配置文件：
Windows 上使用 Meinberg NTP 并在硬件上连接 GPS 模块及天线进行时间同步. 这个软件的文档简直是灾难，完全无法看懂，所以我们和 AI 斗智斗勇了快两个星期写了一个配置文件出来. 这部分有人看到觉得需要的话，我再更新罢... 源文件在我的 win 本上面，而且整个配置流程要跑通也比较复杂 (而且极度不稳定！最近主站点的服务老是掉线，也不知道是什么原因.).
2026-01-19 更新
提示
其实这一部分本来早就应该更新，但是一直有别的事情所以忘记了. 同时我决定把流星监控相关的东西作为长期更新的系列文章，而不是置顶的一篇文章，寒假会重新拾起来.
GMN 和 FRIPON 的基本情况
下面是 Google Gemini 3 Pro 总结的一些基本情况，prompt 是两者的官网 (只是为了方便查找而做的总结，并不是我们小组的全部资料.)
FRIPON
FRIPON 项目基本情况：
- 全称与性质：FRIPON (Fireball Recovery and Inter-Planetary Observation Network，火球回收与星际观测网络) 是一个由法国发起、多国参与 (扩展至欧洲及加拿大) 的国际科研合作项目.
- 核心目标：
- 全天候监测进入地球大气层的火流星.
- 精确计算流星轨迹与轨道，快速锁定陨石坠落区域并组织回收.
- 研究太阳系物质的起源、演化及地球受撞击的通量.
- 网络规模与设备：
- 部署了约 150台全自动鱼眼全天相机 和 约25个无线电接收器.
- 覆盖面积约 150万平方公里 (主要是西欧地区).
- 采用自动化数据处理流水线，结合 “Vigie-Ciel” 等公民科学计划，动员公众参与搜寻.
主要科研成果：FRIPON 的成果涵盖了从观测技术创新到流星物理、轨道动力学以及行星防御等多个领域：
A. 观测技术与数据处理创新
- 高精度校准：解决了鱼眼镜头的大视场畸变问题，开发了改进的Astrometric (天体测量) 校准和光度定标方法，显著提高了流星轨迹定位和轨道解算的精度.
- 智能化过滤：引入机器学习算法 (CNN 等) 过滤鸟类、飞机等伪影，将单站流星检测的误报率大幅降低，实现了数据清洗的自动化.
- 多传感器融合：实现了光学相机、无线电、次声波 (Infrasound) 和地震仪的数据融合，特别是利用多源数据 (如 2022 年意大利火球事件) 更准确地反演火球的爆炸能量和高度.
- 实时预警系统：建立了 NEMO 系统，结合社交媒体和专业观测，实现对全球亮火球的近实时监测.
B. 流星物理性质的突破
- 亮度效率 (Luminous Efficiency, ) 的重新定义：
- 推翻了以往常数效率的假设，发现 值跨度极大 ()，且与流星体的速度和质量高度相关 (速度越快、质量越小，效率越高).
- 指出传统烧蚀模型不适用于高空 / 小质量流星，为流星质量和能量的估算提供了新的物理约束.
- 大气碎裂机制：
- 通过对 2023-CX1 等事件的研究，发现某些小行星 (如 L 型球粒陨石) 在大气中会发生 “灾变式” 瞬间碎裂 (一次性释放 能量)，而非逐步解体. 这对于评估空爆危害至关重要.
C. 轨道动力学与物质起源
- 澄清 “星际流星” 疑云：利用 Kresák 图分析证明，数据库中绝大多数所谓的 “双曲轨道” (星际) 流星实际上是测量误差导致的，目前尚无确凿证据支持星际流星的大规模存在.
- 陨石来源的新认识：
- 非彗星主导：证实绝大多数流星体 (包括轨道类似彗星的) 实际上源自小行星带外侧的年轻碰撞家族 (如 Karin、Koronis 族)，而非活跃彗星.
- 生存偏差 (Survival Bias)：揭示了太阳辐射和地球大气层充当了 “过滤器”，大量易碎的碳质流星体在到达地面前已被破坏.这解释了为何地球上收集到的碳质陨石稀少，修正了我们对太阳系物质分布的认知.
D. 陨石回收实战与样本分析 FRIPON 及其子网 (如意大利 PRISMA、英国 SCAMP) 通过 “科技 + 公众” 模式成功回收了多块具有重要科学价值的陨石：
- Cavezzo 陨石 (意大利)：FRIPON 网络的首个成功回收案例.
- Winchcombe 陨石 (英国)：在坠落后极短时间内回收，保留了极其纯净的原始有机物和水，是近年来最重要的碳质陨石发现之一.
- Matera 陨石 (意大利)：分析揭示其具有异常高的孔隙度 (“泡沫状” 结构)，密度极低，提示了小行星内部可能存在松散结构.
- 2023-CX1 (法国)：实现了从太空预警、大气再入观测到地面陨石回收的全链条闭环，是行星防御领域的教科书级案例.
GMN (Global Meteor Network)
GMN 项目基本情况
- 项目全称：Global Meteor Network (全球流星网络).
- 核心理念：建立一个去中心化的、基于科学级仪器的全球观测系统，旨在实现 “无流星被漏测” (No meteor unobserved).
- 技术路线：
- 利用低成本的视频流星监测站 (主要基于 Raspberry Pi 树莓派系统).
- 通过全球各地部署的监测站 (至少两台相机观测同一空域) 进行三角测量，从而计算流星的轨道.
- 强调开源软件和数据公开，每天早晨发布全球观测到的所有流星的轨道数据.
- 项目愿景：
- 通过观测流星 (“流星雨”) 反向追踪未知的母体 (彗星或小行星)，寻找可能对地球构成威胁的近地天体.
- 无需昂贵的太空探测器，通过回收具有已知轨道的陨石，直接获取太阳系特定区域的物质样本.
主要科学任务与目标：GMN 的科学任务主要围绕以下三个方面展开，
- 近地环境实时监测：
- 向流星科学界提供近地流星体环境的实时态势感知.
- 每日发布全球观测到的流星轨道数据.
- 流星雨模型约束：
- 观测流星雨，计算其通量 (Flux) 、质量指数和轨道参数.
- 利用这些数据来约束和改进流星雨预测模型.
- 增加 “有轨道陨石” 数量：
- 观测可能产生陨石的火球 (Fireballs)，计算其精确轨道.
- 目标是大幅增加拥有已知轨道的陨石数量 (截至 2021 年全球仅约 50 颗)，从而帮助确定陨石的源头区域，将手中的陨石样本与太阳系的特定母体联系起来.
主要科研成果与进展：根据 GMN 列出的发表论文，其主要科研成果集中在观测方法论的验证、通量计算以及流星雨动力学研究上.
- 低成本设备的科学级验证：
- 证明了基于消费级卷帘快门 (Rolling Shutter) 传感器和树莓派的低成本系统，经过算法校正 (如质心校正)，可以产生科学级的高精度数据 (Vida et al. 2021, Kukić et al. 2018).
- 光学流星通量计算：
- 开发了利用 GMN 数据计算光学流星通量的方法 (Vida et al. 2022)，这是评估流星体撞击风险和环境密度的关键参数.
- 流星雨动力学研究：
- 分析了流星雨辐射点的弥散情况 (Moorhead et al. 2021).
- 研究了流星体流的引力聚焦效应 (Gravitational focusing)，帮助理解流星群的演化 (Moorhead et al. 2020).
- 特定流星群的物理性质：
- 利用低成本监测站获得了白昼白羊座流星雨 (Daytime Arietids) 的首批科学结果，分析了该流星群流星体的抗压强度 (Vida et al. 2018). :::