# Ülevaade

Starlink Viewer kuvab reaalajas 3D-maakera kõigi ~10 000 Starlink-satelliidiga, mis liiguvad reaalajas, teie antenni asukohta ja tuletatud ühendust satelliidiga, mis kõige tõenäolisemalt teenindab teie terminali.

Ideaalne Starlink-seiretööriist näitaks teile täpselt, millise satelliidiga teie antenn igal hetkel suhtleb, millal see uuele satelliidile üle läheb ja signaalteed teie antennist läbi satelliidi maajaamani. See nõuaks, et antenn paljastaks teenindava satelliidi identiteedi ja elektroonilise kiirsuunamise suuna. SpaceX ei paljasta kumbagi, seega tuletab Nexus teenindava satelliidi saadaolevatest andmetest.

# Miks on tuletamine vajalik

SpaceX lukustab satelliitide tuvastusandmed autenditud gRPC lõpp-punktide taha, mis on tarbijapüsivaral kättesaamatud.

• dish_get_context sisaldab initial_satellite_id välja, kuid on tagastanud PermissionDenied tarbijariistvaral alates püsivarast 9f4d05a4 (juuni 2021).
• transceiver_get_telemetry paljastab lmac_satellite_id ja target_satellite_id, kuid tagastab UNIMPLEMENTED kõigis tarbijaterminalides.
• PKI väljakutse-vastuse autentimine SpaceX-i kontrollitud võtmetega tähendab, et kogukonna möödapääsulahendust ei eksisteeri.
• Elektroonilise kiirsuunamise suund: mis otseselt tuvastaks teenindava satelliidi; ei ole saadaval ühegi lõpp-punkti kaudu.
• Antenni faasitud massiivantenni kiirt suunatakse elektrooniliselt kuni ±50° boresightist, kuid see suunamisnurk on täielikult nähtamatu API välistele tarbijatele.

# Saadaval olevad andmed

# Mõõdetud antennist

# Välised allikad

# Mis ei ole saadaval

# Kuidas sobitamine toimib

# Satelliidisobitamine

Vaatur teostab järgmise arvutuse sagedusel 1 Hz:

1. Vaatleja asukoht: antenni GPS-koordinaadid get_location-päringust määravad, kus te Maal asute.

2. Satelliitide asukohad: kasutades SGP4 orbiidipropageerimist CelesTreki TLE-andmetega, arvutab vaatur asimuudi, kõrgusnurga ja kaldkauguse iga Starlink-satelliidi jaoks teie antenni asukohast vaadatuna.

3. Vaatevälja filtreerimine: arvestatakse ainult satelliite üle 10° kõrgusnurga. Antenni füüsiline boresighti suund (alignment_stats-andmetest) määrab faasitud massiivantenni ~100° vaatevälja koonuse keskpunkti.

4. Lähima kandidaadi valik: satelliit, mille nurkkaugus füüsilisest boresighti keskpunktist on väikseim, valitakse kõige tõenäolisemaks teenindavaks satelliidiks.

# Boresighti ristjoon

Polaartaevadiagrammi ristjoon esindab antenni keha füüsilist orientatsiooni, mitte elektroonilise kiire suunda. Starlink faasitud massiivantenni on pärast esialgset joondamist suuresti paigal; boresighti väärtused muutuvad tundide jooksul murdosade kraadide kaupa tuule- või temperatuuriefektide tõttu. Antenn ei liigu füüsiliselt, et jälgida üksikuid satelliite.

Tegelik kiirsuunamine toimub elektrooniliselt faasitud massiivantenniga RF-tasemel, pühkides kuni ±50° füüsilisest boresightist teenindava satelliidi jälgimiseks. See elektroonilise kiire suund ei ole saadaval ühegi tarbija-API lõpp-punkti kaudu.

# Satelliidivahetuse tuvastamine

Kui lähim satelliidikandidaat muutub (teine NORAD-ID saab geomeetriliselt lähimaks), täheldatakse seda tuletatud satelliidivahetusena. Need muutused korreleeruvad tegelike antennivahetustega, kuid ei kinnita neid. Need peegeldavad orbiidimehhaanikat; kuna satelliidid liiguvad üle ~7,5 km/s kiirusega, muutub antenni boresighti keskpunktile lähim satelliit loomulikult iga paari minuti tagant.

Tegelikud satelliidivahetused Starlinkis on projekteeritud sujuvaks (make-before-break), tekitamata mõõdetavat katkestust latentsuses või läbilaskevõimes, mida saaks kasutada usaldusväärse tuvastussignaalina praegusel püsivaral.

# Usaldusskoor

Usaldusskoor peegeldab geomeetrilist tõenäosust, et sobitatud satelliit on tegelik teenindav:

Need läviväärtused on kalibreeritud füüsilise boresighti (antenni keha suuna) jaoks, mitte elektroonilise kiire jaoks. Kuna faasitud massiivantenni suudab suunata ±50° antenni pinnast, on teenindav satelliit tavaliselt 10–40° füüsilisest boresighti keskpunktist. „Kõrge" usaldusskoor tähendab, et on üks tugev geomeetriline kandidaat; see ei tähenda, et tuvastamine on kinnitatud.

# Täpsusaste

# Mida saate usaldada

Satelliitide asukohad maakeral on täpsed. CelesTreki TLE-andmed on autoritatiivsed (pärinevad US Space Force 18th Space Defence Squadronilt) ja SGP4 propageerimine on kosmosejälgimiskogukonna kasutatav standardmeetod. Asukohatäpsus on tavaliselt mõne kilomeetri piires hiljuti uuendatud TLE-de puhul.

Teie antenni asukoht on täpne. See tuleb otse antenni pardal olevast GPS-ist.

Füüsiline boresighti suund on täpne. Seda mõõdab antenni IMU (inertsiaalmõõteseade) ~0,6° määramatusega.

Nähtavate satelliitide hulk on täpne. Arvutatud vaatenurgad teie asukohast iga satelliidini on geomeetriliselt täpsed, seega näitab polaardiagramm õigesti, millised satelliidid on üleval ja kus nad taevas asuvad.

# Mis on tuletatud

Tuvastatud satelliit on haritud oletus. Boresighti keskpunktile lähim satelliit on parim geomeetriline kandidaat, kuid antenn võib suhelda mis tahes satelliidiga oma ±50° elektroonilise suunamisulatuse piires. Igal ajahetkel võib vaateväljas olla kümneid satelliite.

Satelliidivahetused on vaadeldud geomeetria, mitte kinnitatud vahetused. Kui lähim kandidaat muutub, peegeldab see orbiidinihet; teine satelliit saab geomeetriliselt lähimaks. Tegelikud antennivahetused võivad, kuid ei pruugi, ühtida nende geomeetriliste muutustega. Mõned tegelikud vahetused on tuletamisele nähtamatud (antenn läheb üle teisele satelliidile, kuid geomeetriliselt lähim ei muutu) ja mõned vaadeldud muutused on puhas orbiidinihe (geomeetriliselt lähim muutus, kuid antenn tegelikult ei vahetanud).

Usaldusskoorid on geomeetrilised, mitte signaalipõhised. „Kõrge" usaldusskoor tähendab head geomeetriat, mitte valideeritud ühendust. Ilma juurdepääsuta elektroonilise kiire suunale või teenindava satelliidi ID-le ei saa ükski tarbijapüsivaral põhinev tööriist kinnitada, millist satelliiti antenn tegelikult kasutab.

# Signaalid, mida uurisime

Arenduse käigus hinnati mitmeid signaale vahetuse tuvastamiseks. Kõiki testiti reaalse riistvaraga (rev3_proto2, püsivara 2026.02.16.cr74084 ja 2026.04.07.mr77639.1).

# Obstruction Map and Satellite Tracking

# Taust

Ahangarpour, Zhao, and Pan-i SatInView uuring (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) näitas, et teenindavat satelliiti saab tuvastada antenni takistuskaardi lähtestamisega 15-sekundilistel üleminekupiiridel, selle küsitlemisega sagedusel 1 Hz ja naaberkaadrite XOR-imisega, et eraldada satelliidi trajektoor selle liikumisel läbi vaatevälja. Seejärel sobitatakse täheldatud trajektoor TLE-põhiselt propagueeritud satelliidi asukohtadega, et saavutada peaaegu ühemõtteline tuvastamine.

Starlink Vieweri algses arenduses testisime takistuskaarti ilma lähtestamist tegemata. Takistusteta antennil tundus kaart staatiline, täielikult küllastunud puhta taeva mask ilma kaadritevahelise varieerumiseta. Järeldasime, et andmed ei sisalda reaalajas satelliidisignaali teavet. See järeldus oli täpne lähtestamata kaardi puhul, kuid mittetäielik: kaart tundus staatiline, sest iga piksel, mida praegune satelliit võiks maalida, oli juba varasematest satelliidiülelendudest valgustatud. Ilma kogunenud andmete eelneva kustutamiseta polnud XOR-il midagi uut tuvastada.

# Uuendatud leiud

Pärast kirjavahetust SatInView uurimisrühmaga testisime täielikku lähtestamispõhist lähenemist rev3_proto2 riistvaral, millel töötas püsivara 2026.04.07.mr77639.1 (aprill 2026). Tulemused kinnitavad, et tehnika töötab praegusel riistvaral ja püsivaral:

• dish_clear_obstruction_map on saadaval ja funktsionaalne. Selle kutsumine kustutab kogunenud SNR-andmed (testimisel vähenes 377 aktiivset pikslit ühele).
• Pärast lähtestamist ehitab kaart end uuesti üles umbes ühe uue piksliga sekundis, kui teenindav satelliit liigub läbi vaatevälja.
• Naaberkaadrite XOR-imine sagedusel 1 Hz toodab puhtaid ühe piksli trajektoori punkte peaaegu nullilise hajuvusega.
• 15-sekundiline üleminekuaeg (iga minuti 12., 27., 42. ja 57. sekund, globaalselt sünkroniseeritud) leidis kinnitust meie riistvaral. Järjestikused intervallid jälgisid pidevalt sama satelliiti, selge trajektoorihüppega tegeliku ülemineku toimumisel.
• Kaart teatab FRAME_EARTH statsionaarsetel aktiivsetel antennidel, mis tähendab, et võrk on orienteeritud nii, et ülemine keskmine piksel vastab tõelisele põhjale. Mobiilsed või passiivsed antennid võivad teatada FRAME_UT, kus alumine keskmine piksel vastab boresighti suunale.

# Kompromiss: miks Nexus vaikimisi kaarti ei lähtesta

dish_clear_obstruction_map kutse on destruktiivne; see kustutab antenni kogunenud takistusprofiili. Takistatud paigaldistega (puud, hooned või muud struktuurid) kasutajate jaoks on need andmed signaaliprobleemide diagnoosimiseks väärtuslikud ja kogunevad aja jooksul paljude satelliitide ülelendude jooksul. Nende lähtestamine iga 15 sekundi järel takistab antennil mis tahes takistusandmete kogumist ja Starlinki mobiilirakendus näitab tühja või osalist kaarti.

Nexus kasutab praegu geomeetrilist tuletamist (boresighti suund + TLE sobitamine) oma vaikimisi satelliidi tuvastamismeetodina. See lähenemine on mittedestruktiivne; see ei kutsu antennil ühtegi kirjutamise lõpp-punkti ega oma kõrvalmõjusid kasutaja takistusandmetele.

Kasutame trajektooripõhist lähenemist kalibreerimisvahendina, et valideerida ja parandada meie geomeetrilise tuletamise täpsust. Samuti hindame, kas pakkuda trajektoori jälgimist valikulise režiimina edasijõudnud kasutajatele ja teadlastele, andes selgelt teada kaardi lähtestamise kompromissist.

# Mis võiks seda muuta

Tulevased püsivarauuendused või riistvaramuudatused võiksid paljastada täiendavat telemeetriat, mis parandaks tuletamise täpsust:

• Funktsionaalne seconds_to_first_nonempty_slot: kui see väli täidetakse uuemal püsivaral või riistvaral, pakuks see usaldusväärset ajastussignaali iga vahetuse kohta.
• Elektroonilise kiirsuunamise nurgad: faasitud massiivantenni tegeliku kiiresuuna mis tahes paljastamine võimaldaks otsest satelliidi tuvastamist.
• Leevendatud autentimine dish_get_context päringu puhul: kui SpaceX lubaks initial_satellite_id välja uuesti, oleks probleem täielikult lahendatud.
• Mittedestruktiivsed reaalajas signaaliandmed: kui tulevane püsivara paljastab satelliidipõhise signaaliinfo eraldi lõpp-punkti või takistuskaardi mittedestruktiivse variandi kaudu, saaks trajektoori sobitamise lähenemist kasutada ilma kasutaja takistusandmeid lähtestamata.
• Uued riistvarageneratsioonid: SpaceX juurutab V3 satelliite ja uut terminali riistvara. Erinev püsivara või riistvara versioon võib täita praegu surnud välju või paljastada uut telemeetriat.

# Varasem uurimistöö

Nexus kasutab geomeetrilist tuletamist (boresighti suund + TLE-põhiselt propagueeritud satelliitide asukohad), et hinnata, milline satelliit antenni teenindab. See on heuristiline lähenemine; tõhus ja mittedestruktiivne, kuid täpsuses piiratud.

Kõrgema täpsusega tuvastamiseks saavutab Ahangarpour, Zhao, and Pan-i poolt University of Victorias välja töötatud SatInView tehnika (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop) peaaegu ühemõttelise satelliidi tuvastamise takistuskaardi trajektooride TLE-andmetega korreleerimise kaudu. Nende lähenemine nõuab takistuskaardi lähtestamist üleminekupiiridel, mis meie kinnituse kohaselt töötab praegusel riistvaral ja püsivaral (vt Obstruction Map and Satellite Tracking). Nende teostus on saadaval aadressil github.com/aliahan/SatInView.

Kasutame nende trajektooripõhist tehnikat võrdlusalusena Starlink Vieweris kasutatava geomeetrilise tuletamise täpsuse kalibreerimiseks ja parandamiseks.

# Orbiidiandmed

Satelliitide asukohad pärinevad CelesTreki täiendavast GP lõpp-punktist, mis koondab SpaceX-i esitatud efemeriidi standardse 18th Space Defence Squadroni kataloogi andmetega. Andmed salvestatakse Rust-taustaprogrammi poolt kohalikku vahemällu ja uuendatakse iga 6 tunni järel, 48-tunnise aegunud vahemälu varuplaaniga, kui CelesTrak pole kättesaadav. Olekuriba näitab praegust satelliitide arvu ja andmete vanust.

# Antenni asukoht

Vaatur kasutab GPS-koordinaate antenni get_location lõpp-punktist, kui need on saadaval. Kui GPS-andmed pole kättesaadavad, saate seadistuspaneelil käsitsi sisestada oma laiuskraadi ja pikkuskraadi.