# Prehled

Starlink Viewer zobrazuje zivy 3D globus se vsemi ~10 000 satelity Starlink animovanymi v realnem case, polohou vasi anteny a odvozenym pripojenim k satelitu, ktery s nejvetsi pravdepodobnosti obsluhuje vas terminal.

Idealni nastroj pro monitorovani Starlink by vam presne ukazal, ktery satelit s vasi antenou komunikuje v danem okamziku, kdy prepina na novy satelit a cestu signalu z vasi anteny pres satelit k pozemni stanici. To by vyzadovalo, aby antena odhalila identitu obsluhujiciho satelitu a smer elektronickeho nasmerovani paprsku. SpaceX ani jedno z toho neposkytuje, proto Nexus odvozuje obsluhujici satelit z dostupnych dat.

# Proc je odvozovani nutne

SpaceX uzamyka data pro identifikaci satelitu za autentizovanymi gRPC koncovymi body, ktere jsou na spotrebitelskem firmwaru nedostupne.

• dish_get_context obsahuje pole initial_satellite_id, ale na spotrebitelskem hardwaru vraci PermissionDenied od firmwaru 9f4d05a4 (cerven 2021).
• transceiver_get_telemetry poskytuje lmac_satellite_id a target_satellite_id, ale na vsech spotrebitelskych terminalech vraci UNIMPLEMENTED.
• PKI autentizace vyzvou a odpovedi s klici rizenymi SpaceX znamena, ze neexistuje zadne komunitni obejiti.
• Smer elektronickeho nasmerovani paprsku: ktery by primo identifikoval obsluhujici satelit; neni vystaven pres zadny koncovy bod.
• Fazova anteni soustava anteny nasmeruje svuj paprsek elektronicky az o ±50° od opticke osy, ale tento uhel nasmerovani je zcela neviditelny pro externi spotrebitele API.

# Dostupna data

# Merena z anteny

# Externi zdroje

# Co neni dostupne

# Jak funguje parovani

# Parovani satelitu

Prohlizec provadi nasledujici vypocet s frekvenci 1 Hz:

1. Pozice pozorovatele: GPS souradnice anteny z get_location urcuji, kde se na Zemi nachazite.

2. Pozice satelitu: pomoci SGP4 orbitalni propagace na TLE datech z CelesTrak prohlizec vypocita azimut, elevaci a sikmou vzdalenost kazdeho satelitu Starlink z polohy vasi anteny.

3. Filtrovani zorneho pole: uvazovany jsou pouze satelity nad 10° elevaci. Fyzicky smer opticke osy anteny (z alignment_stats) definuje stred kuzelu ~100° zorneho pole fazove soustavy.

4. Vyber nejblizsiho kandidata: satelit s nejmensi uhlovou vzdalenosti od stredu fyzicke opticke osy je vybran jako nejpravdepodobnejsi obsluhujici satelit.

# Zamerovaci kriz opticke osy

Zamerovaci kriz na polarnim grafu oblohy predstavuje fyzickou orientaci tela anteny, nikoli smer elektronickeho paprsku. Fazova anteni soustava Starlink je po pocatecnim zarovnani prevazne stacionarni; hodnoty opticke osy se meni o zlomky stupne v prubehu hodin vlivem vetru nebo teplotnich vlivu. Antena se fyzicky nepohybuje, aby sledovala jednotlive satelity.

Skutecne nasmerovani paprsku probiha elektronicky uvnitr fazove soustavy na urovni RF, pricemz se otaci az o ±50° od fyzicke opticke osy za ucelem sledovani obsluhujiciho satelitu. Tento smer elektronickeho paprsku neni vystaven pres zadny koncovy bod spotrebitelskeho API.

# Detekce zmeny satelitu

Kdyz se nejblizsi kandidatni satelit zmeni (jine NORAD ID se stane geometricky nejblizsim), je to pozorovano jako odvozena zmena satelitu. Tyto zmeny koreluji s, ale nepotvrzuji skutecna prepnuti anteny. Odrazeji orbitalni mechaniku; jak satelity preletavaji nad hlavou rychlosti ~7,5 km/s, ten nejblizsi ke stredu opticke osy anteny se prirozene meni kazdych nekolik minut.

Skutecna prepnuti satelitu na Starlink jsou navrzena tak, aby byla bezproblemova (spojeni-pred-prerusenim), pricemz nevytvareji meritelnou diskontinuitu v latenci nebo propustnosti, ktera by mohla byt pouzita jako spolehlive detekce signal na aktualnim firmwaru.

# Hodnoceni spolehlivosti

Skore spolehlivosti odrazi geometrickou pravdepodobnost, ze sparovany satelit je skutecne obsluhujicim:

Tyto prahy jsou kalibrovany pro fyzickou optickou osu (smer tela anteny), nikoli pro elektronicky paprsek. Protoze fazova soustava muze nasmerovat ±50° od cela anteny, obsluhujici satelit bude typicky 10–40° od stredu fyzicke opticke osy. Shoda s „Vysokou" spolehlivosti znamena, ze existuje jediny silny geometricky kandidat; neznamena to, ze identifikace je potvrzena.

# Stupen presnosti

# Cemu muzete verit

Pozice satelitu na globu jsou presne. TLE data z CelesTrak jsou autoritativni (pochazeji od US Space Force 18th Space Defence Squadron) a SGP4 propagace je standardni metoda pouzivana komunitou pro sledovani vesmirnych objektu. Pozicni presnost je typicky v rozmezi nekolika kilometru pro nedavno aktualizovane TLE.

Poloha vasi anteny je presna. Pochazi primo z palubniho GPS anteny.

Fyzicky smer opticke osy je presny. Je meren IMU (inercialni merici jednotkou) anteny s nejistotou ~0,6°.

Sada viditelnych satelitu je presna. Vypocitane pozorovaci uhly z vasi pozice ke kazdemu satelitu jsou geometricky presne, takze polarni graf spravne ukazuje, ktere satelity jsou nad vami a kde se na obloze nachazeji.

# Co je odvozeno

Identifikovany satelit je kvalifikovany odhad. Nejblizsi satelit ke stredu opticke osy je nejlepsi geometricky kandidat, ale antena muze komunikovat s jakymkoli satelitem v dosahu elektronickeho nasmerovani ±50°. V jakemkoli danem okamziku mohou byt v zornem poli desitky satelitu.

Zmeny satelitu jsou pozorovana geometrie, nikoli potvrzena prepnuti. Kdyz se nejblizsi kandidat zmeni, odrazi to orbitalni drift; jiny satelit se stava geometricky nejblizsim. Skutecna prepnuti anteny mohou nebo nemuseji koincidovat s temito geometrickymi zmenami. Nektera skutecna prepnuti budou pro odvozovani neviditelna (antena prepne na jiny satelit, ale geometricky nejblizsi se nezmeni) a nektere pozorovane zmeny budou cisty orbitalni drift (geometricky nejblizsi se zmenil, ale antena ve skutecnosti neprepnula).

Skore spolehlivosti jsou geometricka, nikoli zalozena na signalu. Shoda s „Vysokou" spolehlivosti znamena dobrou geometrii, nikoli overene pripojeni. Bez pristupu ke smeru elektronickeho paprsku nebo ID obsluhujiciho satelitu nemuze zadny nastroj zalozeny na spotrebitelskem firmwaru potvrdit, ktery satelit antena skutecne pouziva.

# Signaly, ktere jsme zkoumali

Behem vyvoje bylo vyhodnoceno nekolik signalu pro detekci prepnuti. Vsechny byly testovany na skutecnem hardwaru (rev3_proto2, firmware 2026.02.16.cr74084 a 2026.04.07.mr77639.1).

# Obstruction Map and Satellite Tracking

# Pozadi

Studie SatInView autoru Ahangarpour, Zhao, and Pan (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) prokazala, ze obsluhujici satelit lze identifikovat resetovanim mapy prekazek anteny na 15sekundovych hranicich prepnuti, jejim dotazovanim s frekvenci 1 Hz a XORovanim sousednich snimku pro extrakci trajektorie satelitu pri jeho pohybu zornym polem. Pozorovana trajektorie se pak porovna s pozicemi satelitu propagovanymi z TLE, cimz lze dosahnout temer jednoznacne identifikace.

Behem pocatecniho vyvoje Starlink Viewer jsme testovali mapu prekazek bez provedeni resetu. Na neobstruktovane antene se mapa jevila staticka, plne nasycena maska cisteho nebe bez snimkove variace. Usoudili jsme, ze data neobsahuji informace o satelitnim signalu v realnem case. Tento zaver byl pro neresetovanou mapu spravny, ale neuplny: mapa se zdala staticka, protoze kazdy pixel, ktery by aktualni satelit mohl vykreslit, byl jiz rozsviceny z predchozich pruletu satelitu. Bez predchoziho vymazani akumulovanych dat nemel XOR co detekovat.

# Aktualizovana zjisteni

Po korespondenci s vyzkumnym tymem SatInView jsme otestovali kompletni pristup zalozeny na resetu na hardwaru rev3_proto2 s firmwarem 2026.04.07.mr77639.1 (duben 2026). Vysledky potvrzuji, ze technika funguje na aktualnim hardwaru a firmwaru:

• dish_clear_obstruction_map je dostupna a funkcni. Jeji volani vymaze akumulovana SNR data (377 aktivnich pixelu redukovanych na 1 pri testovani).
• Po resetu se mapa znovu buduje rychlosti priblizne jednoho noveho pixelu za sekundu, jak se obsluhujici satelit pohybuje zornym polem.
• XORovani sousednich snimku s frekvenci 1 Hz produkuje ciste trajektoriove body v jednotlivych pixelech s temer nulovym rozptylem.
• Casovani prepnuti po 15 sekundach (12., 27., 42. a 57. sekunda kazde minuty, globalne synchronizovano) bylo potvrzeno na nasem hardwaru. Po sobe jdouci intervaly sledovaly stejny satelit kontinualne, s jasnym skokem trajektorie pri skutecnem prepnuti.
• Mapa hlasi FRAME_EARTH na stacionarnich aktivnich antenach, coz znamena, ze mrizka je orientovana tak, ze pixel v hornim stredu odpovida skutecnemu severu. Mobilni nebo neaktivni anteny mohou hlasit FRAME_UT, kde pixel ve spodnim stredu odpovida smeru opticke osy.

# Kompromis: proc Nexus nereguluje mapu ve vychozim stavu

Volani dish_clear_obstruction_map je destruktivni, maze akumulovany profil prekazek anteny. Pro uzivatele s obstruktovanymi instalacemi (stromy, budovy nebo jine konstrukce) je tato data cenna pro diagnostiku problemu se signalem a jsou budovana v prubehu casu pres mnoho pruletu satelitu. Resetovani kazdych 15 sekund brani antene v akumulovani jakychkoli dat o prekazkach a mobilni aplikace Starlink zobrazi prazdnou nebo castecnou mapu.

Nexus v soucasne dobe pouziva geometricke odvozovani (smer opticke osy a parovani TLE) jako vychozi metodu identifikace satelitu. Tento pristup je nedestruktivni, nevola zadne zapisove koncove body na antene a nema vedlejsi ucinky na data o prekazkach uzivatele.

Pristup zalozeny na trajektorii pouzivame jako kalibracni nastroj pro validaci a zlepseni presnosti naseho geometrickeho odvozovani. Take hodnotime, zda nabidnout sledovani trajektorie jako volitelny rezim pro pokrocile uzivatele a vyzkumniky s jasnym upozornenim na kompromis s resetem mapy.

# Co by to mohlo zmenit

Budouci aktualizace firmwaru nebo hardwarove revize by mohly odhalit dalsi telemetrii, ktera by zlepsila presnost odvozovani:

• Funkcni seconds_to_first_nonempty_slot: pokud bude toto pole vyplnene na novejsim firmwaru nebo hardwaru, poskytlo by spolehlive signal casovani pro kazde prepnuti.
• Uhly elektronickeho nasmerovani paprsku: jakekoli odhaleni skutecneho smeru paprsku fazove soustavy by umoznilo primou identifikaci satelitu.
• Uvolnena autentizace na dish_get_context: pokud by SpaceX znovu povolil pole initial_satellite_id, problem by byl zcela vyresen.
• Nedestruktivni data o signalu v realnem case: pokud budouci firmware zpristupni informace o signalu pro jednotlive satelity pres samostatny koncovy bod nebo nedestruktivni variantu mapy prekazek, pristup zalozeny na parovani trajektorii by mohl byt pouzit bez resetovani uzivatelskych dat o prekazkach.
• Nove generace hardwaru: SpaceX nasazuje V3 satelity a novy terminalovy hardware. Odlisne firmwarove nebo hardwarove revize mohou vyplnit aktualne neaktivni pole nebo odhalit novou telemetrii.

# Predchozi prace

Nexus pouziva geometricke odvozovani (smer opticke osy a pozice satelitu propagovane z TLE) k odhadu, ktery satelit obsluhuje antenu. Jde o heuristicky pristup, ucinny a nedestruktivni, ale omezene presnosti.

Pro identifikaci s vyssi presnosti dosahuje technika SatInView, vyvinuta autory Ahangarpour, Zhao, and Pan na University of Victoria (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop), temer jednoznacne identifikace satelitu korelaci trajektorii z mapy prekazek s TLE daty. Jejich pristup vyzaduje resetovani mapy prekazek na hranicich prepnuti, coz jsme potvrdili, ze funguje na aktualnim hardwaru a firmwaru (viz Obstruction Map and Satellite Tracking). Jejich implementace je dostupna na github.com/aliahan/SatInView.

Jejich techniku zalozenou na trajektorii pouzivame jako referenci pro kalibraci a zlepsovani presnosti geometrickeho odvozovani pouzivaneho ve Starlink Viewer.

# Orbitalni data

Pozice satelitu pochazeji z doplnkoveho GP koncoveho bodu CelesTrak, ktery poskytuje ephemeridni data prispena SpaceX sloucena se standardnimi katalogovymi daty 18th Space Defence Squadron. Data jsou lokalne cachovana Rust backendem a obnovovana kazdych 6 hodin s 48hodinovym zaloznim cache v pripade nedostupnosti CelesTrak. Stavovy radek zobrazuje aktualni pocet satelitu a stari dat.

# Poloha anteny

Prohlizec pouziva GPS souradnice z koncoveho bodu get_location anteny, pokud jsou dostupne. Pokud GPS data nejsou pristupna, muzete rucne zadat svou zemepisnou sirku a delku v konfiguracnim panelu.