# Преглед

Starlink прегледувачот прикажува 3D глобус во реално време со сите ~10 000 Starlink сателити кои се анимирани во реално време, локацијата на вашиот приемник и заклучената врска со сателитот кој најверојатно го опслужува вашиот терминал.

Идеалната алатка за мониторинг на Starlink би ви покажала точно со кој сателит вашиот приемник комуницира во секој момент, кога се префрла на нов сателит и патеката на сигналот од вашиот приемник преку сателитот до земската станица. За ова би требало приемникот да ги открие идентитетот на опслужувачкиот сателит и насоката на електронското насочување на снопот. SpaceX не го открива ниту едното ниту другото, затоа Nexus го заклучува опслужувачкиот сателит од достапните податоци.

# Зошто е потребно заклучување

SpaceX ги заклучува податоците за идентификација на сателитите зад автентицирани gRPC крајни точки кои се недостапни на потрошувачкиот фирмвер.

• dish_get_context содржи поле initial_satellite_id, но враќа PermissionDenied на потрошувачки хардвер од фирмвер 9f4d05a4 (јуни 2021).
• transceiver_get_telemetry изложува lmac_satellite_id и target_satellite_id, но враќа UNIMPLEMENTED на сите потрошувачки терминали.
• PKI автентикација со предизвик-одговор со клучеви контролирани од SpaceX значи дека не постои заобиколување од заедницата.
• Насока на електронското насочување на снопот: која директно би го идентификувала опслужувачкиот сателит; не е изложена преку ниту една крајна точка.
• Фазираната антена на приемникот електронски го насочува својот сноп до ±50° од boresight, но овој агол на насочување е целосно невидлив за надворешните корисници на API.

# Достапни податоци

# Мерени од приемникот

# Надворешни извори

# Што не е достапно

# Како функционира совпаѓањето

# Совпаѓање на сателити

Прегледувачот врши следната пресметка на 1 Hz:

1. Позиција на набљудувачот: GPS координатите на приемникот од get_location ја утврдуваат вашата позиција на Земјата.

2. Позиции на сателитите: користејќи SGP4 орбитална пропагација на TLE податоци од CelesTrak, прегледувачот го пресметува азимутот, елевацијата и наклонетиот дофат на секој Starlink сателит видено од локацијата на вашиот приемник.

3. Филтрирање по видно поле: се земаат предвид само сателити над 10° елевација. Физичката boresight насока на приемникот (од alignment_stats) го дефинира центарот на конусот на видното поле од ~100° на фазираната антена.

4. Избор на најблискиот кандидат: сателитот со најмало аголно растојание од физичкиот boresight центар е избран како најверојатен опслужувачки сателит.

# Boresight вкрстување

Вкрстувањето на поларниот дијаграм на небото ја претставува физичката ориентација на телото на приемникот, а не насоката на електронскиот сноп. Фазираната антена на Starlink е претежно неподвижна по почетното порамнување; вредностите на boresight се менуваат за делови од степен во текот на часови поради ветер или термички ефекти. Приемникот не се движи физички за да следи поединечни сателити.

Вистинското насочување на снопот се случува електронски во фазираната антена на RF ниво, скенирајќи до ±50° од физичкиот boresight за да го следи опслужувачкиот сателит. Оваа насока на електронскиот сноп не е изложена преку ниту една потрошувачка API крајна точка.

# Откривање на промена на сателит

Кога најблискиот сателитски кандидат се менува (различен NORAD ID станува геометриски најблизок), ова се набљудува како заклучена промена на сателит. Овие промени корелираат со, но не ги потврдуваат вистинските префрлања на приемникот. Тие ја одразуваат орбиталната механика; како што сателитите поминуваат со ~7,5 km/s, оној најблизок до boresight центарот на приемникот природно се менува на секои неколку минути.

Вистинските префрлања на сателити на Starlink се проектирани да бидат беспрекорни (make-before-break), без мерлив дисконтинуитет во латенцијата или протокот кој би можел да се користи како сигурен сигнал за откривање на моменталниот фирмвер.

# Оцена на доверба

Оцената на доверба ја одразува геометриската веројатност дека совпаднатиот сателит е вистинскиот опслужувачки:

Овие прагови се калибрирани за физичкиот boresight (насока на телото на приемникот), а не за електронскиот сноп. Бидејќи фазираната антена може да насочи ±50° од лицето на приемникот, опслужувачкиот сателит обично ќе биде 10–40° од физичкиот boresight центар. „Висока" доверба значи дека има еден силен геометриски кандидат; не значи дека идентификацијата е потврдена.

# Степен на точност

# На што можете да верувате

Позициите на сателитите на глобусот се точни. TLE податоците од CelesTrak се авторитативни (добиени од 18. ескадрила за одбрана на вселената на воздушните сили на САД) и SGP4 пропагацијата е стандардниот метод кој го користи заедницата за следење на вселената. Позиционата точност е обично во рамките на неколку километри за неодамна ажурирани TLE.

Локацијата на вашиот приемник е точна. Доаѓа директно од вградениот GPS на приемникот.

Физичката boresight насока е точна. Се мери од IMU (инерцијална мерна единица) на приемникот со неизвесност од ~0,6°.

Множеството видливи сателити е точно. Пресметаните агли на гледање од вашата позиција до секој сателит се геометриски прецизни, така што поларниот дијаграм правилно покажува кои сателити се над вас и каде се на небото.

# Што е заклучено

Идентификуваниот сателит е образована претпоставка. Најблискиот сателит до boresight центарот е најдобриот геометриски кандидат, но приемникот може да комуницира со кој било сателит во својот опсег на електронско насочување од ±50°. Во секој момент, десетици сателити може да бидат во видното поле.

Промените на сателити се набљудувана геометрија, не потврдени префрлања. Кога најблискиот кандидат се менува, ова ја одразува орбиталната девијација; различен сателит станува геометриски најблизок. Вистинските префрлања на приемникот може или не мора да се совпаѓаат со овие геометриски промени. Некои вистински префрлања ќе бидат невидливи за заклучувањето (приемникот се префрла на друг сателит, но геометриски најблискиот не се менува), а некои набљудувани промени ќе бидат чиста орбитална девијација (геометриски најблискиот се сменил, но приемникот всушност не се префрлил).

Оцените на доверба се геометриски, не базирани на сигнал. „Висока" доверба значи добра геометрија, не валидирана врска. Без пристап до насоката на електронскиот сноп или ID на опслужувачкиот сателит, ниту една алатка базирана на потрошувачки фирмвер не може да потврди кој сателит приемникот всушност го користи.

# Сигнали кои ги истражувавме

За време на развојот, неколку сигнали беа евалуирани за откривање на префрлања. Сите беа тестирани на реален хардвер (rev3_proto2, фирмвер 2026.02.16.cr74084 и 2026.04.07.mr77639.1).

# Obstruction Map and Satellite Tracking

# Заднина

Студијата SatInView од Ahangarpour, Zhao, and Pan (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) демонстрираше дека опслужувачкиот сателит може да се идентификува со ресетирање на картата на пречки на приемникот на 15-секундните граници на префрлање, анкетирање со 1 Hz и XOR на соседни кадри за да се извлече траекторијата на сателитот додека се движи низ видното поле. Набљудуваната траекторија потоа се совпаѓа со позициите на сателитите пропагирани од TLE за постигнување на речиси недвосмислена идентификација.

За време на првичниот развој на Starlink прегледувачот, ја тестиравме картата на пречки без изведување на ресетирање. На непречен приемник, картата изгледаше статична, целосно заситена маска на чисто небо без никаква варијација меѓу кадри. Заклучивме дека податоците не содржат информации за сателитски сигнал во реално време. Овој заклучок беше точен за неересетираната карта, но нецелосен: картата изгледаше статична затоа што секој пиксел што тековниот сателит можеше да го обои веќе беше осветлен од претходни преминувања на сателити. Без претходно чистење на акумулираните податоци, немаше ништо ново за XOR да детектира.

# Ажурирани наоди

По кореспонденција со истражувачкиот тим на SatInView, го тестиравме целосниот пристап базиран на ресетирање на хардвер rev3_proto2 кој работи со фирмвер 2026.04.07.mr77639.1 (април 2026). Резултатите потврдуваат дека техниката работи на моменталниот хардвер и фирмвер:

• dish_clear_obstruction_map е достапен и функционален. Неговото повикување ги чисти акумулираните SNR податоци (377 активни пиксели сведени на 1 при тестирање).
• По ресетирање, картата се обновува со приближно еден нов пиксел во секунда додека опслужувачкиот сателит се движи низ видното поле.
• XOR на соседни кадри на 1 Hz произведува чисти точки на траекторија со еден пиксел со речиси нулто расфрлање.
• 15-секундното време на префрлање (12-та, 27-ма, 42-ра и 57-ма секунда од секоја минута, глобално синхронизирани) беше потврдено на нашиот хардвер. Последователните интервали го следеа истиот сателит континуирано, со јасен скок на траекторијата кога настанало вистинско префрлање.
• Картата известува FRAME_EARTH на стационарни активни приемници, што значи дека мрежата е ориентирана со горниот централен пиксел кој одговара на вистинскиот север. Мобилните или неактивните приемници може да известуваат FRAME_UT, каде долниот централен пиксел одговара на boresight насоката.

# Компромис: зошто Nexus стандардно не ја ресетира картата

Повикот dish_clear_obstruction_map е деструктивен; го брише акумулираниот профил на пречки на приемникот. За корисници со попречени инсталации (дрвја, згради или други структури), овие податоци се вредни за дијагностицирање на проблеми со сигналот и се натрупуваат со тек на време низ многу преминувања на сателити. Ресетирањето на секои 15 секунди го спречува приемникот да натрупа какви било податоци за пречки, а мобилната апликација на Starlink ќе прикажува празна или делумна карта.

Nexus во моментот користи геометриско заклучување (boresight насока + TLE совпаѓање) како свој стандарден метод за идентификација на сателит. Овој пристап е недеструктивен; не повикува никакви пишувачки крајни точки на приемникот и нема несакани ефекти врз податоците за пречки на корисникот.

Го користиме пристапот базиран на траектории како алатка за калибрација за да ја валидираме и подобриме точноста на нашето геометриско заклучување. Исто така оценуваме дали да понудиме следење на траектории како опционален режим за напредни корисници и истражувачи, со јасно откривање за компромисот со ресетирањето на картата.

# Што може да го промени ова

Идни ажурирања на фирмверот или ревизии на хардверот може да откријат дополнителна телеметрија која би ја подобрила точноста на заклучувањето:

• Функционален seconds_to_first_nonempty_slot: ако ова поле се пополни на понов фирмвер или хардвер, би обезбедило сигурен сигнал за време на префрлање.
• Агли на електронско насочување на снопот: секое изложување на вистинската насока на снопот на фазираната антена би овозможило директна идентификација на сателитот.
• Олеснета автентикација на dish_get_context: ако SpaceX повторно го овозможи полето initial_satellite_id, проблемот би бил целосно решен.
• Недеструктивни податоци за сигнал во реално време: ако иден фирмвер изложи информации за сигнал по сателит преку одделна крајна точка или недеструктивна варијанта на картата на пречки, пристапот за совпаѓање на траектории би можел да се користи без ресетирање на податоците за пречки на корисникот.
• Нови генерации на хардвер: SpaceX распоредува V3 сателити и нов терминален хардвер. Различни ревизии на фирмвер или хардвер може да ги пополнат моментално мртвите полиња или да откријат нова телеметрија.

# Претходни трудови

Nexus користи геометриско заклучување (boresight насока + позиции на сателити пропагирани од TLE) за да процени кој сателит го опслужува приемникот. Ова е хеуристички пристап; ефективен и недеструктивен, но ограничен во прецизност.

За идентификација со поголема точност, техниката SatInView развиена од Ahangarpour, Zhao, and Pan на University of Victoria (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop) постигнува речиси недвосмислена идентификација на сателит со корелирање на траектории од картата на пречки со TLE податоци. Нивниот пристап бара ресетирање на картата на пречки на границите на префрлање, за што потврдивме дека функционира на моменталниот хардвер и фирмвер (видете Obstruction Map and Satellite Tracking). Нивната имплементација е достапна на github.com/aliahan/SatInView.

Ја користиме нивната техника базирана на траектории како референца за калибрирање и подобрување на точноста на геометриското заклучување што се користи во Starlink прегледувачот.

# Орбитални податоци

Позициите на сателитите се добиваат од дополнителната GP крајна точка на CelesTrak, која обезбедува ефемериди придонесени од SpaceX, споени со стандардните каталошки податоци на 18. ескадрила за одбрана на вселената. Податоците се локално кеширани од Rust серверскиот дел и се освежуваат на секои 6 часа, со резервно решение за застарен кеш од 48 часа ако CelesTrak е недостапен. Лентата за статус го покажува моменталниот број на сателити и староста на податоците.

# Локација на приемникот

Прегледувачот користи GPS координати од крајната точка get_location на приемникот кога се достапни. Ако GPS податоците не се достапни, можете рачно да ги внесете вашата географска ширина и должина во панелот за конфигурација.