# Pregled

Pregledovalnik Starlink prikazuje živi 3D globus z vsemi ~10.000 sateliti Starlink, animiranimi v realnem času, lokacijo vaše antene in sklepano povezavo s satelitom, ki najverjetneje streže vaš terminal.

Idealno orodje za nadzor Starlink bi prikazovalo natančno, s katerim satelitom vaša antena komunicira v vsakem trenutku, kdaj pride do predaje novemu satelitu in signalno pot od antene prek satelita do zemeljske postaje. To bi zahtevalo, da antena razkrije identiteto strežnega satelita in smer elektronskega usmerjanja žarka. SpaceX ne razkriva nobenega od teh podatkov, zato Nexus sklepa na strežni satelit iz razpoložljivih podatkov.

# Zakaj je sklepanje potrebno

SpaceX zaklepa podatke o identifikaciji satelitov za overjenimi končnimi točkami gRPC, ki so nedostopne na potrošniški strojni programski opremi.

• dish_get_context vsebuje polje initial_satellite_id, vendar vrača PermissionDenied na potrošniški strojni opremi od različice strojne programske opreme 9f4d05a4 (junij 2021).
• transceiver_get_telemetry razkriva lmac_satellite_id in target_satellite_id, vendar vrača UNIMPLEMENTED na vseh potrošniških terminalih.
• Overitev PKI z izzivom in odgovorom s ključi, ki jih nadzoruje SpaceX, pomeni, da skupnostna rešitev ne obstaja.
• Smer elektronskega usmerjanja žarka: ki bi neposredno identificirala strežni satelit; ni razkrita prek nobene končne točke.
• Fazna antenska mreža usmerja žarek elektronsko do ±50° od glavne osi, vendar je ta kot usmerjanja popolnoma neviden zunanjim uporabnikom API-ja.

# Razpoložljivi podatki

# Izmerjeni z antene

# Zunanji viri

# Kaj ni na voljo

# Kako deluje ujemanje

# Ujemanje satelitov

Pregledovalnik izvaja naslednji izračun s frekvenco 1 Hz:

1. Položaj opazovalca: koordinate GPS antene iz get_location določijo, kje na Zemlji se nahajate.

2. Položaji satelitov: z uporabo orbitalne propagacije SGP4 na podatkih TLE iz CelesTrak pregledovalnik izračuna azimut, elevacijo in poševno razdaljo vsakega satelita Starlink, kot je viden z lokacije vaše antene.

3. Filtriranje zornega polja: upoštevani so le sateliti nad 10° elevacije. Fizična smer glavne osi antene (iz alignment_stats) določa središče stožca zornega polja ~100° fazne antenske mreže.

4. Izbira najbližjega kandidata: satelit z najmanjšo kotno razdaljo od središča glavne osi je izbran kot najverjetneje strežni satelit.

# Nitni križ glavne osi

Nitni križ na polarnem grafu neba predstavlja fizično usmerjenost telesa antene, ne smer elektronskega žarka. Fazna antenska mreža Starlink je po začetni poravnavi večinoma nepremična; vrednosti glavne osi se spreminjajo za delčke stopinj v več urah zaradi vetra ali toplotnih učinkov. Antena se fizično ne premika, da bi sledila posameznim satelitom.

Dejansko usmerjanje žarka poteka elektronsko znotraj fazne antenske mreže na ravni RF, premikajoč se do ±50° od fizične glavne osi za sledenje strežnemu satelitu. Ta smer elektronskega žarka ni razkrita prek nobene končne točke potrošniškega API-ja.

# Zaznavanje zamenjave satelita

Ko se najbližji kandidat za satelit spremeni (drug identifikator NORAD postane geometrično najbližji), je to zaznano kot sklepana zamenjava satelita. Te zamenjave korelirajo z dejanskimi predajami antene, vendar jih ne potrjujejo. Odražajo orbitalno mehaniko; ko sateliti preletavajo s hitrostjo ~7,5 km/s, se tisti, ki je najbližje središču glavne osi antene, naravno zamenja vsakih nekaj minut.

Dejanske predaje satelitov na Starlink so zasnovane kot brezšivne (vzpostavi-pred-prekinitvijo), kar ne povzroča nobene merljive nezveznosti v zakasnitvi ali prepustnosti, ki bi jo bilo mogoče uporabiti kot zanesljiv detekcijski signal na trenutni strojni programski opremi.

# Ocena zaupanja

Ocena zaupanja odraža geometrično verjetnost, da je ujemajoči satelit dejansko strežni:

Ti pragovi so umerjeni za fizično glavno os (smer telesa antene), ne za elektronski žarek. Ker lahko fazna antenska mreža usmerja ±50° od površine antene, bo strežni satelit običajno 10-40° od središča fizične glavne osi. Ujemanje z “visokim” zaupanjem pomeni, da obstaja en sam močan geometrični kandidat; ne pomeni, da je identifikacija potrjena.

# Stopnja natančnosti

# Čemu lahko zaupate

Položaji satelitov na globusu so natančni. Podatki TLE iz CelesTrak so avtoritativni (izvirajo iz 18. eskadrilje vesoljske obrambe Vesoljskih sil ZDA) in propagacija SGP4 je standardna metoda, ki jo uporablja skupnost za sledenje vesoljskih objektov. Položajna natančnost je običajno znotraj nekaj kilometrov za nedavno posodobljene TLE.

Lokacija vaše antene je natančna. Prihaja neposredno iz vgrajenega GPS antene.

Fizična smer glavne osi je natančna. Merjena je z IMU antene (inercialna merilna enota) z negotovostjo ~0,6°.

Nabor vidnih satelitov je natančen. Izračunani koti opazovanja iz vašega položaja do vsakega satelita so geometrično natančni, zato polarni graf pravilno prikazuje, kateri sateliti so nad vami in kje na nebu se nahajajo.

# Kaj je sklepano

Identificirani satelit je utemeljena ocena. Najbližji satelit do središča glavne osi je najboljši geometrični kandidat, vendar antena morda komunicira s katerim koli satelitom znotraj svojega dosega elektronskega usmerjanja ±50°. V vsakem trenutku je lahko v zornem polju na ducate satelitov.

Zamenjave satelitov so opazovana geometrija, ne potrjene predaje. Ko se najbližji kandidat spremeni, to odraža orbitalni odmik; drug satelit postane geometrično najbližji. Dejanske predaje antene se morda ujemajo ali pa ne z temi geometričnimi zamenjavami. Nekatere dejanske predaje bodo za sklepanje nevidne (antena se preklopi na drug satelit, vendar se geometrično najbližji ne spremeni), nekatere opazovane zamenjave pa bodo čist orbitalni odmik (geometrično najbližji se je spremenil, vendar antena dejansko ni preklopila).

Ocene zaupanja so geometrične, ne signalne. Ujemanje z “visokim” zaupanjem pomeni dobro geometrijo, ne potrjeno povezavo. Brez dostopa do smeri elektronskega žarka ali ID-ja strežnega satelita nobeno orodje, ki temelji na potrošniški strojni programski opremi, ne more potrditi, kateri satelit antena dejansko uporablja.

# Preiskani signali

Med razvojem je bilo več signalov ovrednotenih za zaznavanje predaj. Vsi so bili testirani na dejanski strojni opremi (rev3_proto2, strojna programska oprema 2026.02.16.cr74084 in 2026.04.07.mr77639.1).

# Obstruction Map and Satellite Tracking

# Ozadje

Študija SatInView avtorjev Ahangarpour, Zhao, and Pan (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) je pokazala, da je mogoče strežni satelit identificirati s ponastavitvijo karte ovir antene na 15-sekundnih mejah predaje, njenim poizvedovanjem pri 1 Hz in z operacijo XOR na sosednjih okvirjih za pridobitev trajektorije satelita, ko se premika skozi zorno polje. Opazovana trajektorija se nato ujame s položaji satelitov, propagiranimi iz TLE, za doseganje skoraj enoznačne identifikacije.

Med začetnim razvojem Pregledovalnika Starlink smo testirali karto ovir brez izvedbe ponastavitve. Na neovirani anteni je karta videti statična, popolnoma nasičena maska čistega neba brez variacije med okvirji. Sklepali smo, da podatki ne vsebujejo informacij o satelitskem signalu v realnem času. Ta sklep je bil pravilen za neponastavljeno karto, vendar nepopoln: karta je bila videti statična, ker je bila vsaka slikovna pika, ki jo je trenutni satelit lahko narisal, že osvetljena iz prejšnjih preletov satelitov. Brez predhodnega brisanja akumuliranih podatkov operacija XOR ni imela ničesar za zaznati.

# Posodobljene ugotovitve

Po dopisovanju z raziskovalno ekipo SatInView smo testirali celoten pristop, ki temelji na ponastavitvi, na strojni opremi rev3_proto2 z vdelano programsko opremo 2026.04.07.mr77639.1 (april 2026). Rezultati potrjujejo, da tehnika deluje na trenutni strojni opremi in vdelani programski opremi:

• dish_clear_obstruction_map je na voljo in funkcionalna. Njen klic pobriše akumulirane podatke SNR (377 aktivnih slikovnih pik, zmanjšanih na 1 pri testiranju).
• Po ponastavitvi se karta znova gradi s približno hitrostjo ene nove slikovne pike na sekundo, ko se strežni satelit premika skozi zorno polje.
• Operacija XOR na sosednjih okvirjih pri 1 Hz daje čiste enoslikovne trajektorijske točke z skoraj ničelnim razpršenjem.
• Časovno razporejanje predaje na 15 sekund (12., 27., 42. in 57. sekunda vsake minute, globalno sinhronizirano) je bilo potrjeno na naši strojni opremi. Zaporedni intervali so neprekinjeno sledili istemu satelitu, z jasnim skokom trajektorije, ko je prišlo do dejanske predaje.
• Karta poroča FRAME_EARTH na stacionarnih aktivnih antenah, kar pomeni, da je mreža usmerjena tako, da zgornja srednja slikovna pika ustreza pravemu severu. Mobilne ali neaktivne antene lahko poročajo FRAME_UT, kjer spodnja srednja slikovna pika ustreza smeri glavne osi.

# Kompromis: zakaj Nexus privzeto ne ponastavi karte

Klic dish_clear_obstruction_map je destruktiven, izbriše akumulirani profil ovir antene. Za uporabnike z oviranimi namestitvami (drevesa, zgradbe ali druge strukture) so ti podatki dragoceni za diagnosticiranje težav s signalom in se gradijo skozi čas skozi številne prelete satelitov. Ponastavljanje vsakih 15 sekund preprečuje anteni, da bi akumulirala kakršne koli podatke o ovirah, mobilna aplikacija Starlink pa bo prikazala prazno ali delno karto.

Nexus trenutno uporablja geometrično sklepanje (smer glavne osi in ujemanje TLE) kot svojo privzeto metodo identifikacije satelita. Ta pristop je nedestruktiven, ne kliče nobenih pisnih končnih točk na anteni in nima stranskih učinkov na uporabniške podatke o ovirah.

Pristop, ki temelji na trajektoriji, uporabljamo kot kalibracijsko orodje za potrjevanje in izboljšanje natančnosti našega geometričnega sklepanja. Prav tako ocenjujemo, ali naj ponudimo sledenje trajektoriji kot neobvezen način za napredne uporabnike in raziskovalce z jasnim razkritjem kompromisa glede ponastavitve karte.

# Kaj bi to lahko spremenilo

Prihodnje posodobitve strojne programske opreme ali revizije strojne opreme bi lahko razkrile dodatno telemetrijo, ki bi izboljšala natančnost sklepanja:

• Funkcionalen seconds_to_first_nonempty_slot: če bo to polje zapolnjeno na novejši strojni programski opremi ali strojni opremi, bo zagotovilo zanesljiv signal časovnega razporeda za vsako predajo.
• Koti elektronskega usmerjanja žarka: kakršno koli razkritje dejanske smeri žarka fazne antenske mreže bi omogočilo neposredno identifikacijo satelita.
• Sproščena overitev na dish_get_context: če bi SpaceX ponovno omogočil polje initial_satellite_id, bi bil problem popolnoma rešen.
• Nedestruktivni podatki o signalu v realnem času: če prihodnja strojna programska oprema razkrije informacije o signalu na satelit prek ločene končne točke ali nedestruktivne različice karte ovir, bi bilo mogoče pristop, ki temelji na ujemanju trajektorij, uporabljati brez ponastavitve uporabniških podatkov o ovirah.
• Nove generacije strojne opreme: SpaceX uvaja satelite V3 in novo terminalno strojno opremo. Različne različice strojne programske opreme ali revizije strojne opreme lahko zapolnijo trenutno neaktivna polja ali razkrijejo novo telemetrijo.

# Predhodna dela

Nexus uporablja geometrično sklepanje (smer glavne osi in položaji satelitov, propagirani iz TLE) za oceno, kateri satelit streže anteno. Gre za hevristični pristop, učinkovit in nedestruktiven, vendar omejen v natančnosti.

Za identifikacijo z večjo natančnostjo dosega tehnika SatInView, ki so jo razvili Ahangarpour, Zhao, and Pan na University of Victoria (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop), skoraj enoznačno identifikacijo satelita z ujemanjem trajektorij karte ovir s podatki TLE. Njihov pristop zahteva ponastavitev karte ovir na mejah predaje, za kar smo potrdili, da deluje na trenutni strojni opremi in vdelani programski opremi (glej Obstruction Map and Satellite Tracking). Njihova izvedba je na voljo na github.com/aliahan/SatInView.

Njihovo tehniko, ki temelji na trajektoriji, uporabljamo kot referenco za kalibracijo in izboljšanje natančnosti geometričnega sklepanja, uporabljenega v Pregledovalniku Starlink.

# Orbitalni podatki

Položaji satelitov izvirajo iz dopolnilne končne točke GP CelesTrak, ki zagotavlja efemeride, ki jih prispeva SpaceX, združene s standardnimi kataložnimi podatki 18. eskadrilje vesoljske obrambe. Podatki so lokalno predpomnjeni s strani zalednega sistema v Rust in osveženi vsakih 6 ur, z 48-urnim izrednim uporabo zastarelega predpomnilnika, če je CelesTrak nedosegljiv. Vrstica stanja prikazuje trenutno število satelitov in starost podatkov.

# Lokacija antene

Pregledovalnik uporablja koordinate GPS iz končne točke get_location antene, ko so na voljo. Če podatki GPS niso dostopni, lahko ročno vnesete svojo geografsko širino in dolžino v konfiguracijski plošči.