# Áttekintés

A Starlink Viewer egy élő 3D földgömböt jelenít meg az összes ~10 000 Starlink műholddal, amelyek valós időben mozognak, az antenna helyzetét, valamint egy kikövetkeztetett kapcsolatot a terminálját nagy valószínűséggel kiszolgáló műholdhoz.

Az ideális Starlink felügyeleti eszköz pontosan megmutatná, hogy az antenna melyik műholddal kommunikál egy adott pillanatban, mikor vált át egy új műholdra, és a jelútvonalat az antennától a műholdon át a földi állomásig. Ehhez az antennának fel kellene fednie a kiszolgáló műhold azonosítóját és az elektronikus nyalábvezérlés irányát. A SpaceX egyiket sem teszi elérhetővé, ezért a Nexus a rendelkezésre álló adatokból következteti ki a kiszolgáló műholdat.

# Miért szükséges a következtetés

A SpaceX a műhold-azonosítási adatokat hitelesített gRPC végpontok mögé zárja, amelyek elérhetetlenek a fogyasztói firmware-en.

• A dish_get_context tartalmaz egy initial_satellite_id mezőt, de PermissionDenied hibát ad vissza a fogyasztói hardveren a 9f4d05a4 firmware (2021. június) óta.
• A transceiver_get_telemetry feltárja az lmac_satellite_id és target_satellite_id mezőket, de UNIMPLEMENTED hibát ad vissza az összes fogyasztói terminálon.
• A PKI kihívás-válasz hitelesítés a SpaceX által kontrollált kulcsokkal azt jelenti, hogy nem létezik közösségi megkerülő megoldás.
• Az elektronikus nyalábvezérlés iránya: amely közvetlenül azonosítaná a kiszolgáló műholdat; egyetlen végponton sem érhető el.
• Az antenna fázisozott rácsantennája elektronikusan vezérli a nyalábját akár ±50°-ra a boresighttól, de ez a vezérlési szög teljesen láthatatlan az API külső fogyasztói számára.

# Elérhető adatok

# Az antennáról mérve

# Külső források

# Ami nem elérhető

# Hogyan működik az illesztés

# Műhold-illesztés

A megjelenítő a következő számítást végzi 1 Hz frekvencián:

1. A megfigyelő pozíciója: az antenna GPS koordinátái a get_location lekérdezésből meghatározzák, hol helyezkedik el a Földön.

2. Műholdpozíciók: a CelesTrak TLE adatokon végzett SGP4 pályaterjesztéssel a megjelenítő kiszámítja az azimutot, elevációt és ferde távolságot minden Starlink műholdhoz az antenna helyzetéből nézve.

3. Látómező szűrés: csak a 10° eleváció feletti műholdak kerülnek figyelembevételre. Az antenna fizikai boresight iránya (az alignment_stats adatokból) határozza meg a fázisozott rácsantenna ~100°-os látómező kúpjának közepét.

4. Legközelebbi jelölt kiválasztása: a fizikai boresight középponttól legkisebb szögtávolságra lévő műhold kerül kiválasztásra a legvalószínűbb kiszolgáló műholdként.

# A boresight szálkereszt

A polár égtérképen lévő szálkereszt az antenna testének fizikai tájolását jelöli, nem az elektronikus nyalábirányt. A Starlink fázisozott rácsantenna a kezdeti beállítás után nagyrészt mozdulatlan; a boresight értékek órák alatt a fok töredékeivel változnak szél- vagy hőhatások miatt. Az antenna fizikailag nem mozog az egyes műholdak követéséhez.

A tényleges nyalábvezérlés elektronikusan történik a fázisozott rácsantennán belül RF szinten, akár ±50°-ra a fizikai boresighttól söpörve a kiszolgáló műhold követéséhez. Ez az elektronikus nyalábirány egyetlen fogyasztói API végponton sem érhető el.

# Műholdváltás-észlelés

Amikor a legközelebbi műholdjelölt megváltozik (más NORAD-ID válik geometriailag a legközelebbivé), ezt kikövetkeztetett műholdváltásként észleli a rendszer. Ezek a változások korrelálnak a tényleges antenna-átadásokkal, de nem erősítik meg azokat. Az orbitális mechanikát tükrözik; ahogy a műholdak ~7,5 km/s sebességgel haladnak el felettünk, az antenna boresight középpontjához legközelebb eső műhold természetesen néhány percenként változik.

A valódi műholdátadások a Starlink hálózatban zökkenőmentesre vannak tervezve (make-before-break), nem okozva mérhető ugrást a késleltetésben vagy átviteli teljesítményben, amelyet a jelenlegi firmware-en megbízható észlelési jelként lehetne használni.

# Megbízhatósági pontszám

A megbízhatósági pontszám a geometriai valószínűségét tükrözi annak, hogy az illesztett műhold a tényleges kiszolgáló:

Ezek a küszöbértékek a fizikai boresightra (az antenna test iránya) vannak kalibrálva, nem az elektronikus nyalábra. Mivel a fázisozott rácsantenna ±50°-ra tud vezérelni az antenna felületétől, a kiszolgáló műhold jellemzően 10-40°-ra lesz a fizikai boresight középponttól. A „Magas" megbízhatósági egyezés azt jelenti, hogy egyetlen erős geometriai jelölt van; nem azt jelenti, hogy az azonosítás megerősített.

# Pontossági fok

# Amiben megbízhat

A műholdpozíciók a földgömbön pontosak. A CelesTrak TLE adatai mérvadóak (az US Space Force 18th Space Defence Squadrontól származnak), és az SGP4 terjesztés az űrkövetési közösség által használt standard módszer. A pozícionális pontosság jellemzően néhány kilométeren belül van a nemrég frissített TLE-k esetében.

Az antenna helyzete pontos. Közvetlenül az antenna fedélzeti GPS-éből származik.

A fizikai boresight irány pontos. Az antenna IMU-ja (inerciális mérőegység) méri ~0,6°-os bizonytalansággal.

A látható műholdak halmaza pontos. A pozíciójából az egyes műholdakig számított nézeti szögek geometriailag precízek, így a polárdiagram helyesen mutatja, mely műholdak vannak felettünk és hol helyezkednek el az égen.

# Ami kikövetkeztetett

Az azonosított műhold egy megalapozott becslés. A boresight középponthoz legközelebbi műhold a legjobb geometriai jelölt, de az antenna bármely műholddal kommunikálhat a ±50°-os elektronikus vezérlési tartományán belül. Bármely adott pillanatban tucatnyi műhold lehet a látómezőben.

A műholdváltások megfigyelt geometria, nem megerősített átadások. Amikor a legközelebbi jelölt megváltozik, ez orbitális sodródást tükröz; egy másik műhold válik geometriailag a legközelebbivé. A tényleges antenna-átadások egybeeshetnek vagy sem ezekkel a geometriai változásokkal. Egyes valódi átadások láthatatlanok lesznek a következtetés számára (az antenna átvált egy másik műholdra, de a geometriailag legközelebbi nem változik), és egyes megfigyelt változások tiszta orbitális sodródás lesz (a geometriailag legközelebbi megváltozott, de az antenna valójában nem váltott).

A megbízhatósági pontszámok geometriaiak, nem jelalapúak. A „Magas" megbízhatósági egyezés jó geometriát jelent, nem validált kapcsolatot. Az elektronikus nyalábirányhoz vagy a kiszolgáló műhold ID-hez való hozzáférés nélkül egyetlen fogyasztói firmware-alapú eszköz sem tudja megerősíteni, melyik műholdat használja ténylegesen az antenna.

# Megvizsgált jelek

A fejlesztés során több jelet értékeltek ki az átadás-észleléshez. Mindegyiket valódi hardveren tesztelték (rev3_proto2, firmware-ek 2026.02.16.cr74084 és 2026.04.07.mr77639.1).

# Obstruction Map and Satellite Tracking

# Háttér

Ahangarpour, Zhao, and Pan SatInView tanulmánya (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) bemutatta, hogy a kiszolgáló műhold azonosítható az antenna akadálytérképének újraindításával 15 másodperces átadási határokon, 1 Hz-es lekérdezésével és a szomszédos képkockák XOR-olásával a műhold látómezőn áthaladó pályájának kinyerésére. A megfigyelt pályát ezután a TLE alapján propagált műholdpozíciókhoz illesztik a szinte egyértelmű azonosítás érdekében.

A Starlink Viewer kezdeti fejlesztése során az akadálytérképet újraindítás végrehajtása nélkül teszteltük. Akadálymentes antennán a térkép statikusnak tűnt, teljesen telített tiszta égbolt maszk képkockák közötti variáció nélkül. Arra a következtetésre jutottunk, hogy az adatok nem tartalmaznak valós idejű műhold-jelinformációt. Ez a következtetés pontos volt az újraindítatlan térképre, de hiányos: a térkép azért tűnt statikusnak, mert minden pixel, amelyet az aktuális műhold festhetett, már meg volt világítva a korábbi műholdátvonulásokból. A felhalmozott adatok előzetes törlése nélkül semmi új nem volt, amit a XOR érzékelhetett volna.

# Frissített megállapítások

A SatInView kutatócsoporttal folytatott levelezés után teszteltük a teljes újraindítás-alapú megközelítést rev3_proto2 hardveren, amelyen 2026.04.07.mr77639.1 firmware (2026. április) futott. Az eredmények megerősítik, hogy a technika működik a jelenlegi hardveren és firmware-en:

• A dish_clear_obstruction_map elérhető és funkcionális. Meghívása törli a felhalmozott SNR adatokat (377 aktív pixelről 1-re csökkent a tesztelés során).
• Újraindítás után a térkép körülbelül másodpercenként egy új pixel sebességgel épül újra, ahogy a kiszolgáló műhold áthalad a látómezőn.
• Szomszédos képkockák XOR-olása 1 Hz-en tiszta, egy-pixeles pályapontokat eredményez közel nulla szórással.
• A 15 másodperces átadási időzítés (minden perc 12., 27., 42. és 57. másodperce, globálisan szinkronizálva) megerősítést nyert a hardverünkön. Az egymást követő intervallumok folyamatosan ugyanazt a műholdat követték, egyértelmű pályaugrással, amikor tényleges átadás történt.
• A térkép FRAME_EARTH-ot jelent álló aktív antennákon, ami azt jelenti, hogy a rács úgy van tájolva, hogy a felső-középső pixel a valódi északnak felel meg. A mobil vagy inaktív antennák FRAME_UT-ot jelenthetnek, ahol az alsó-középső pixel a boresight iránynak felel meg.

# Kompromisszum: miért nem indítja újra a Nexus a térképet alapértelmezés szerint

A dish_clear_obstruction_map hívás destruktív; törli az antenna felhalmozott akadályprofilját. Akadályozott telepítésű felhasználók számára (fák, épületek vagy egyéb szerkezetek) ezek az adatok értékesek a jelproblémák diagnosztizálásához, és sok műholdátvonulás során halmozódnak fel idővel. 15 másodpercenkénti újraindításuk megakadályozza, hogy az antenna bármilyen akadályadatot gyűjtsön, és a Starlink mobilalkalmazás üres vagy részleges térképet fog mutatni.

A Nexus jelenleg a geometriai következtetést (boresight irány + TLE illesztés) használja alapértelmezett műhold-azonosítási módszerként. Ez a megközelítés nem destruktív; nem hív meg semmilyen író végpontot az antennán, és nincs mellékhatása a felhasználó akadályadataira.

A pálya-alapú megközelítést kalibrációs eszközként használjuk a geometriai következtetés pontosságának validálására és javítására. Azt is értékeljük, hogy felajánljuk-e a pálya-követést opcionális módként haladó felhasználóknak és kutatóknak, egyértelmű tájékoztatással a térkép újraindításának kompromisszumáról.

# Mi változtathatna ezen

Jövőbeli firmware-frissítések vagy hardverváltozatok további telemetriát tárhatnának fel, amely javítaná a következtetés pontosságát:

• Funkcionális seconds_to_first_nonempty_slot: ha ez a mező feltöltésre kerül újabb firmware-en vagy hardveren, megbízható átadásonkénti időzítési jelet biztosítana.
• Elektronikus nyalábvezérlési szögek: a fázisozott rácsantenna tényleges nyalábirányának bármilyen feltárása lehetővé tenné a közvetlen műhold-azonosítást.
• Enyhített hitelesítés a dish_get_context lekérdezésen: ha a SpaceX újra engedélyezné az initial_satellite_id mezőt, a probléma teljesen megoldódna.
• Nem destruktív valós idejű jeladatok: ha a jövőbeli firmware külön végponton vagy az akadálytérkép nem destruktív változatán keresztül tárná fel a műholdankénti jelinformációt, a pálya-illesztési megközelítést a felhasználó akadályadatainak újraindítása nélkül is lehetne használni.
• Új hardvergenerációk: a SpaceX V3 műholdakat és új terminálhardvert telepít. Különböző firmware- vagy hardververziók feltölthetik a jelenleg üres mezőket vagy új telemetriát tárhatnak fel.

# Korábbi kutatások

A Nexus geometriai következtetést (boresight irány + TLE alapján propagált műholdpozíciók) használ annak becslésére, melyik műhold szolgálja ki az antennát. Ez egy heurisztikus megközelítés; hatékony és nem destruktív, de korlátozott pontosságú.

Nagyobb pontosságú azonosításhoz az Ahangarpour, Zhao, and Pan által a University of Victoria-n kifejlesztett SatInView technika (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop) szinte egyértelmű műhold-azonosítást ér el az akadálytérkép pályáinak TLE adatokkal való korrelálásával. Megközelítésük megköveteli az akadálytérkép újraindítását az átadási határokon, amelyről megerősítettük, hogy működik a jelenlegi hardveren és firmware-en (lásd Obstruction Map and Satellite Tracking). Implementációjuk elérhető itt: github.com/aliahan/SatInView.

Az ő pálya-alapú technikájukat használjuk referenciaként a Starlink Viewerben alkalmazott geometriai következtetés pontosságának kalibrálásához és javításához.

# Pályaadatok

A műholdpozíciók a CelesTrak kiegészítő GP végpontjából származnak, amely a SpaceX által szolgáltatott efemeriszeket a standard 18th Space Defence Squadron katalógusadatokkal egyesítve biztosítja. Az adatokat a Rust háttérrendszer helyileg gyorsítótárazza és 6 óránként frissíti, 48 órás elavult gyorsítótár tartalékkal, ha a CelesTrak nem érhető el. Az állapotsor a jelenlegi műholdszámot és az adatok korát mutatja.

# Az antenna helyzete

A megjelenítő az antenna get_location végpontjából származó GPS koordinátákat használja, ha elérhetők. Ha a GPS adatok nem hozzáférhetők, manuálisan megadhatja a szélességi és hosszúsági fokot a konfigurációs panelen.