# ภาพรวม

ตัวแสดง Starlink จะแสดงลูกโลก 3D แบบสดพร้อมดาวเทียม Starlink ทั้งหมดประมาณ 10,000 ดวงที่เคลื่อนไหวแบบเรียลไทม์ ตำแหน่งจานของคุณ และการเชื่อมต่อที่อนุมานไปยังดาวเทียมที่น่าจะให้บริการเทอร์มินัลของคุณมากที่สุด

เครื่องมือตรวจสอบ Starlink ในอุดมคติจะแสดงให้คุณเห็นอย่างชัดเจนว่าจานของคุณกำลังสื่อสารกับดาวเทียมดวงใดในขณะใดก็ตาม เมื่อใดที่มีการส่งต่อไปยังดาวเทียมดวงใหม่ และเส้นทางสัญญาณจากจานผ่านดาวเทียมไปยังสถานีภาคพื้นดิน ซึ่งต้องอาศัยจานเปิดเผยข้อมูลระบุตัวตนของดาวเทียมที่ให้บริการและทิศทางการบังคับลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์ SpaceX ไม่ได้เปิดเผยข้อมูลทั้งสองอย่าง ดังนั้น Nexus จึงอนุมานดาวเทียมที่ให้บริการจากข้อมูลที่มีอยู่

# เหตุใดจึงจำเป็นต้องอนุมาน

SpaceX ล็อกข้อมูลระบุตัวตนดาวเทียมไว้หลัง gRPC endpoint ที่ต้องยืนยันตัวตน ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้บนเฟิร์มแวร์สำหรับผู้บริโภค

• dish_get_context มีฟิลด์ initial_satellite_id แต่ส่งคืน PermissionDenied บนฮาร์ดแวร์สำหรับผู้บริโภคตั้งแต่เฟิร์มแวร์ 9f4d05a4 (มิถุนายน 2021)
• transceiver_get_telemetry เปิดเผย lmac_satellite_id และ target_satellite_id แต่ส่งคืน UNIMPLEMENTED บนเทอร์มินัลสำหรับผู้บริโภคทุกเครื่อง
• การยืนยันตัวตนแบบ PKI challenge-response ด้วยคีย์ที่ SpaceX ควบคุม หมายความว่าไม่มีวิธี bypass จากชุมชน
• ทิศทางการบังคับลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์: ซึ่งจะระบุดาวเทียมที่ให้บริการได้โดยตรง ไม่ได้เปิดเผยผ่าน endpoint ใดเลย
• เสาอากาศ phased array ของจานบังคับลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์ได้สูงสุด ±50° จาก boresight แต่มุมบังคับนี้ไม่สามารถมองเห็นได้จากภายนอกสำหรับผู้ใช้ API

# ข้อมูลที่มีอยู่

# วัดจากจาน

# แหล่งข้อมูลภายนอก

# ข้อมูลที่ไม่สามารถใช้ได้

# การทำงานของการจับคู่

# การจับคู่ดาวเทียม

ตัวแสดงดำเนินการคำนวณต่อไปนี้ที่ 1 Hz:

1. ตำแหน่งผู้สังเกต: พิกัด GPS ของจานจาก get_location กำหนดตำแหน่งของคุณบนโลก

2. ตำแหน่งดาวเทียม: โดยใช้การแพร่กระจายวงโคจร SGP4 กับข้อมูล TLE จาก CelesTrak ตัวแสดงจะคำนวณมุมทิศ มุมเงย และระยะเฉียงของดาวเทียม Starlink ทุกดวงตามที่เห็นจากตำแหน่งจานของคุณ

3. การกรองขอบเขตการมองเห็น: พิจารณาเฉพาะดาวเทียมที่อยู่เหนือมุมเงย 10° ทิศทาง boresight ทางกายภาพของจาน (จาก alignment_stats) กำหนดจุดศูนย์กลางของกรวยขอบเขตการมองเห็นประมาณ 100° ของ phased array

4. การเลือกตัวเลือกที่ใกล้ที่สุด: ดาวเทียมที่มีระยะเชิงมุมน้อยที่สุดจากจุดศูนย์กลาง boresight ทางกายภาพจะถูกเลือกเป็นดาวเทียมที่น่าจะให้บริการมากที่สุด

# เครื่องหมายกากบาท boresight

เครื่องหมายกากบาทบนแผนภาพท้องฟ้าแบบขั้วแสดงถึงทิศทางทางกายภาพของตัวจาน ไม่ใช่ทิศทางลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์ เสาอากาศ phased array ของ Starlink แทบจะไม่เคลื่อนที่หลังจากการจัดแนวครั้งแรก ค่า boresight เปลี่ยนแปลงเพียงเศษส่วนขององศาตลอดหลายชั่วโมงเนื่องจากลมหรือผลกระทบจากอุณหภูมิ จานไม่ได้เคลื่อนที่ทางกายภาพเพื่อติดตามดาวเทียมแต่ละดวง

การบังคับลำคลื่นจริงเกิดขึ้นทางอิเล็กทรอนิกส์ภายใน phased array ที่ระดับ RF โดยกวาดได้สูงสุด ±50° จาก boresight ทางกายภาพเพื่อติดตามดาวเทียมที่ให้บริการ ทิศทางลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์นี้ไม่ได้เปิดเผยผ่าน API endpoint สำหรับผู้บริโภคใดเลย

# การตรวจจับการเปลี่ยนดาวเทียม

เมื่อตัวเลือกดาวเทียมที่ใกล้ที่สุดเปลี่ยนไป (NORAD ID ที่แตกต่างกันกลายเป็นดวงที่ใกล้ที่สุดทางเรขาคณิต) จะถูกสังเกตว่าเป็นการเปลี่ยนดาวเทียมที่อนุมาน การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับแต่ไม่ได้ยืนยันการส่งต่อจริงของจาน สิ่งเหล่านี้สะท้อนกลศาสตร์วงโคจร เมื่อดาวเทียมผ่านเหนือศีรษะด้วยความเร็วประมาณ 7.5 km/s ดวงที่ใกล้จุดศูนย์กลาง boresight ของจานมากที่สุดจะเปลี่ยนไปตามธรรมชาติทุกไม่กี่นาที

การส่งต่อดาวเทียมจริงบน Starlink ได้รับการออกแบบให้ราบรื่น (make-before-break) โดยไม่สร้างความไม่ต่อเนื่องที่วัดได้ในเวลาแฝงหรือ throughput ที่สามารถใช้เป็นสัญญาณตรวจจับที่เชื่อถือได้บนเฟิร์มแวร์ปัจจุบัน

# คะแนนความเชื่อมั่น

คะแนนความเชื่อมั่นสะท้อนถึงความเป็นไปได้ทางเรขาคณิตที่ดาวเทียมที่จับคู่จะเป็นดวงที่ให้บริการจริง:

เกณฑ์เหล่านี้ถูกปรับเทียบสำหรับ boresight ทางกายภาพ (ทิศทางตัวจาน) ไม่ใช่ลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจาก phased array สามารถบังคับได้ ±50° จากหน้าจาน ดาวเทียมที่ให้บริการมักจะอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลาง boresight ทางกายภาพ 10-40° การจับคู่ความเชื่อมั่น “สูง” หมายความว่ามีตัวเลือกทางเรขาคณิตที่แข็งแกร่งเพียงรายเดียว ไม่ได้หมายความว่าการระบุตัวตนได้รับการยืนยัน

# ระดับความแม่นยำ

# สิ่งที่คุณไว้ใจได้

ตำแหน่งดาวเทียมบนลูกโลกมีความแม่นยำ ข้อมูล TLE จาก CelesTrak เป็นข้อมูลที่น่าเชื่อถือ (มาจาก 18th Space Defence Squadron ของกองกำลังอวกาศสหรัฐ) และการแพร่กระจาย SGP4 เป็นวิธีมาตรฐานที่ชุมชนติดตามอวกาศใช้ ความแม่นยำของตำแหน่งมักอยู่ภายในไม่กี่กิโลเมตรสำหรับ TLE ที่อัปเดตล่าสุด

ตำแหน่งจานของคุณมีความแม่นยำ ข้อมูลมาจาก GPS ในตัวจานโดยตรง

ทิศทาง boresight ทางกายภาพมีความแม่นยำ วัดโดย IMU (หน่วยวัดแรงเฉื่อย) ของจาน ด้วยความไม่แน่นอนประมาณ 0.6°

ชุดดาวเทียมที่มองเห็นได้มีความแม่นยำ มุมมองที่คำนวณได้จากตำแหน่งของคุณไปยังดาวเทียมแต่ละดวงมีความแม่นยำทางเรขาคณิต ดังนั้นแผนภาพขั้วจะแสดงอย่างถูกต้องว่าดาวเทียมดวงใดอยู่เหนือศีรษะและอยู่ที่ใดบนท้องฟ้า

# สิ่งที่เป็นการอนุมาน

ดาวเทียมที่ระบุเป็นการคาดเดาอย่างมีหลักการ ดาวเทียมที่ใกล้จุดศูนย์กลาง boresight มากที่สุดเป็นตัวเลือกทางเรขาคณิตที่ดีที่สุด แต่จานอาจกำลังสื่อสารกับดาวเทียมดวงใดก็ได้ภายในระยะบังคับลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์ ±50° ในขณะใดก็ตาม อาจมีดาวเทียมหลายสิบดวงอยู่ในขอบเขตการมองเห็น

การเปลี่ยนดาวเทียมเป็นเรขาคณิตที่สังเกตได้ ไม่ใช่การส่งต่อที่ยืนยันแล้ว เมื่อตัวเลือกที่ใกล้ที่สุดเปลี่ยนไป สิ่งนี้สะท้อนการเลื่อนวงโคจร ดาวเทียมดวงอื่นกลายเป็นดวงที่ใกล้ที่สุดทางเรขาคณิต การส่งต่อจริงของจานอาจตรงกันหรือไม่ตรงกันกับการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตเหล่านี้ การส่งต่อจริงบางส่วนจะมองไม่เห็นสำหรับการอนุมาน (จานเปลี่ยนไปยังดาวเทียมดวงอื่นแต่ดวงที่ใกล้ที่สุดทางเรขาคณิตไม่เปลี่ยน) และการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตบางส่วนเป็นการเลื่อนวงโคจรล้วน ๆ (ดวงที่ใกล้ที่สุดทางเรขาคณิตเปลี่ยนแต่จานไม่ได้เปลี่ยนจริง)

คะแนนความเชื่อมั่นเป็นเชิงเรขาคณิต ไม่ได้อิงสัญญาณ การจับคู่ความเชื่อมั่น “สูง” หมายถึงเรขาคณิตที่ดี ไม่ใช่การเชื่อมต่อที่ผ่านการตรวจสอบ หากไม่สามารถเข้าถึงทิศทางลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์หรือ ID ดาวเทียมที่ให้บริการ ไม่มีเครื่องมือบนเฟิร์มแวร์สำหรับผู้บริโภคที่จะยืนยันได้ว่าจานกำลังใช้ดาวเทียมดวงใดจริง ๆ

# สัญญาณที่เราตรวจสอบ

ในระหว่างการพัฒนา มีการประเมินสัญญาณหลายตัวสำหรับการตรวจจับการส่งต่อ ทั้งหมดได้รับการทดสอบกับฮาร์ดแวร์จริง (rev3_proto2, เฟิร์มแวร์ 2026.02.16.cr74084 และ 2026.04.07.mr77639.1)

# Obstruction Map and Satellite Tracking

# ภูมิหลัง

การศึกษา SatInView โดย Ahangarpour, Zhao, and Pan (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) แสดงให้เห็นว่าดาวเทียมที่ให้บริการสามารถระบุได้โดยการรีเซ็ตแผนที่สิ่งกีดขวางของจานที่ขอบเขตการส่งต่อ 15 วินาที สำรวจที่ 1 Hz และ XOR เฟรมที่อยู่ติดกันเพื่อดึงวิถีของดาวเทียมขณะเคลื่อนที่ผ่านขอบเขตการมองเห็น วิถีที่สังเกตได้จะถูกจับคู่กับตำแหน่งดาวเทียมที่แพร่กระจายจาก TLE เพื่อให้ได้การระบุที่เกือบชัดเจน

ในระหว่างการพัฒนาตัวแสดง Starlink ระยะแรก เราทดสอบแผนที่สิ่งกีดขวางโดยไม่ทำการรีเซ็ต บนจานที่ไม่มีสิ่งกีดขวาง แผนที่ปรากฏเป็นแบบคงที่ เป็นหน้ากากท้องฟ้าใสที่อิ่มตัวอย่างสมบูรณ์โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงระหว่างเฟรม เราสรุปว่าข้อมูลไม่มีข้อมูลสัญญาณดาวเทียมแบบเรียลไทม์ ข้อสรุปนี้ถูกต้องสำหรับแผนที่ที่ไม่ได้รีเซ็ต แต่ไม่สมบูรณ์ แผนที่ปรากฏเป็นแบบคงที่เพราะทุกพิกเซลที่ดาวเทียมปัจจุบันสามารถวาดได้นั้นได้ถูกจุดสว่างจากการผ่านของดาวเทียมก่อนหน้านี้แล้ว หากไม่ล้างข้อมูลสะสมก่อน ก็ไม่มีสิ่งใหม่ให้ XOR ตรวจจับ

# ผลการค้นพบที่ปรับปรุง

หลังจากการติดต่อสื่อสารกับทีมวิจัย SatInView เราได้ทดสอบแนวทางที่ใช้การรีเซ็ตอย่างเต็มรูปแบบบนฮาร์ดแวร์ rev3_proto2 ที่ใช้เฟิร์มแวร์ 2026.04.07.mr77639.1 (เมษายน 2026) ผลลัพธ์ยืนยันว่าเทคนิคนี้ใช้งานได้บนฮาร์ดแวร์และเฟิร์มแวร์ปัจจุบัน:

• dish_clear_obstruction_map มีอยู่และทำงานได้ การเรียกจะล้างข้อมูล SNR สะสม (377 พิกเซลที่ใช้งานลดลงเหลือ 1 ในการทดสอบ)
• หลังจากรีเซ็ต แผนที่จะสร้างใหม่ที่อัตราประมาณหนึ่งพิกเซลใหม่ต่อวินาทีขณะที่ดาวเทียมที่ให้บริการเคลื่อนที่ผ่านขอบเขตการมองเห็น
• การ XOR เฟรมที่อยู่ติดกัน ที่ 1 Hz สร้างจุดวิถีพิกเซลเดียวที่สะอาด โดยมีการกระจายเกือบเป็นศูนย์
• จังหวะการส่งต่อ 15 วินาที (วินาทีที่ 12, 27, 42 และ 57 ของแต่ละนาที ซิงโครไนซ์ทั่วโลก) ได้รับการยืนยันบนฮาร์ดแวร์ของเรา ช่วงเวลาที่ต่อเนื่องกันติดตามดาวเทียมดวงเดียวกันอย่างต่อเนื่อง โดยมีการกระโดดของวิถีที่ชัดเจนเมื่อเกิดการส่งต่อจริง
• แผนที่รายงาน FRAME_EARTH บนจานที่ใช้งานและอยู่กับที่ ซึ่งหมายความว่ากริดมีทิศทางโดยที่พิกเซลตรงกลางด้านบนสอดคล้องกับทิศเหนือจริง จานที่เคลื่อนที่หรือไม่ได้ใช้งานอาจรายงาน FRAME_UT ซึ่งพิกเซลตรงกลางด้านล่างสอดคล้องกับทิศทาง boresight

# การแลกเปลี่ยน: เหตุใด Nexus จึงไม่รีเซ็ตแผนที่โดยค่าเริ่มต้น

การเรียก dish_clear_obstruction_map เป็นการทำลาย จะลบโปรไฟล์สิ่งกีดขวางสะสมของจาน สำหรับผู้ใช้ที่มีการติดตั้งในที่มีสิ่งกีดขวาง (ต้นไม้ อาคาร หรือโครงสร้างอื่น ๆ) ข้อมูลนี้มีค่าสำหรับการวินิจฉัยปัญหาสัญญาณและถูกสะสมตามเวลาผ่านการผ่านของดาวเทียมหลายครั้ง การรีเซ็ตทุก 15 วินาทีป้องกันไม่ให้จานสะสมข้อมูลสิ่งกีดขวางใด ๆ และแอป Starlink บนมือถือจะแสดงแผนที่ว่างเปล่าหรือบางส่วน

ปัจจุบัน Nexus ใช้การอนุมานทางเรขาคณิต (ทิศทาง boresight + การจับคู่ TLE) เป็นวิธีการระบุดาวเทียมเริ่มต้น แนวทางนี้ไม่ทำลาย ไม่เรียก endpoint การเขียนใด ๆ บนจาน และไม่มีผลข้างเคียงต่อข้อมูลสิ่งกีดขวางของผู้ใช้

เรากำลังใช้แนวทางที่อิงวิถีเป็นเครื่องมือปรับเทียบเพื่อตรวจสอบและปรับปรุงความแม่นยำของการอนุมานทางเรขาคณิตของเรา นอกจากนี้เรายังประเมินว่าจะเสนอการติดตามวิถีเป็นโหมดเลือกเข้าสำหรับผู้ใช้ขั้นสูงและนักวิจัย โดยมีการเปิดเผยอย่างชัดเจนเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนการรีเซ็ตแผนที่หรือไม่

# สิ่งที่อาจเปลี่ยนแปลงสถานการณ์นี้

การอัปเดตเฟิร์มแวร์หรือการปรับปรุงฮาร์ดแวร์ในอนาคตอาจเปิดเผยข้อมูลการวัดทางไกลเพิ่มเติมที่จะปรับปรุงความแม่นยำของการอนุมาน:

• seconds_to_first_nonempty_slot ที่ใช้งานได้: หากฟิลด์นี้ถูกเติมข้อมูลบนเฟิร์มแวร์หรือฮาร์ดแวร์ที่ใหม่กว่า จะให้สัญญาณจับเวลาที่เชื่อถือได้ต่อการส่งต่อ
• มุมบังคับลำคลื่นอิเล็กทรอนิกส์: การเปิดเผยทิศทางลำคลื่นจริงของ phased array จะช่วยให้ระบุดาวเทียมได้โดยตรง
• การผ่อนคลายการยืนยันตัวตนบน dish_get_context: หาก SpaceX เปิดใช้งานฟิลด์ initial_satellite_id อีกครั้ง ปัญหาจะได้รับการแก้ไขทั้งหมด
• ข้อมูลสัญญาณแบบเรียลไทม์ที่ไม่ทำลาย: หากเฟิร์มแวร์ในอนาคตเปิดเผยข้อมูลสัญญาณต่อดาวเทียมผ่าน endpoint แยกต่างหากหรือแบบที่ไม่ทำลายของแผนที่สิ่งกีดขวาง แนวทางการจับคู่วิถีสามารถใช้ได้โดยไม่ต้องรีเซ็ตข้อมูลสิ่งกีดขวางของผู้ใช้
• ฮาร์ดแวร์รุ่นใหม่: SpaceX กำลังติดตั้งดาวเทียม V3 และฮาร์ดแวร์เทอร์มินัลใหม่ เฟิร์มแวร์หรือฮาร์ดแวร์รุ่นต่าง ๆ อาจเติมข้อมูลในฟิลด์ที่ไม่ทำงานในปัจจุบันหรือเปิดเผยข้อมูลการวัดทางไกลใหม่

# งานวิจัยก่อนหน้า

Nexus ใช้การอนุมานทางเรขาคณิต (ทิศทาง boresight + ตำแหน่งดาวเทียมที่แพร่กระจายจาก TLE) เพื่อประเมินว่าดาวเทียมดวงใดให้บริการจาน นี่คือแนวทางแบบฮิวริสติก มีประสิทธิภาพและไม่ทำลาย แต่มีข้อจำกัดด้านความแม่นยำ

สำหรับการระบุที่มีความแม่นยำสูงกว่า เทคนิค SatInView ที่พัฒนาโดย Ahangarpour, Zhao, and Pan ที่ University of Victoria (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop) ทำให้การระบุดาวเทียมเกือบชัดเจนโดยการเชื่อมโยงวิถีของแผนที่สิ่งกีดขวางกับข้อมูล TLE แนวทางของพวกเขาจำเป็นต้องรีเซ็ตแผนที่สิ่งกีดขวางที่ขอบเขตการส่งต่อ ซึ่งเรายืนยันว่าใช้งานได้บนฮาร์ดแวร์และเฟิร์มแวร์ปัจจุบัน (ดู Obstruction Map and Satellite Tracking) การใช้งานของพวกเขามีให้ที่ github.com/aliahan/SatInView

เรากำลังใช้เทคนิคที่อิงวิถีของพวกเขาเป็นข้อมูลอ้างอิงเพื่อปรับเทียบและปรับปรุงความแม่นยำของการอนุมานทางเรขาคณิตที่ใช้ในตัวแสดง Starlink

# ข้อมูลวงโคจร

ตำแหน่งดาวเทียมมาจาก endpoint GP เสริมของ CelesTrak ซึ่งให้ ephemeris ที่ SpaceX มีส่วนร่วมรวมกับข้อมูลแค็ตตาล็อกมาตรฐานจาก 18th Space Defence Squadron ข้อมูลจะถูกแคชในเครื่องโดย backend Rust และรีเฟรชทุก 6 ชั่วโมง พร้อมแคชสำรองที่ล้าสมัย 48 ชั่วโมงหาก CelesTrak ไม่สามารถเข้าถึงได้ แถบสถานะแสดงจำนวนดาวเทียมปัจจุบันและอายุของข้อมูล

# ตำแหน่งจาน

ตัวแสดงใช้พิกัด GPS จาก endpoint get_location ของจานเมื่อมีข้อมูล หากไม่สามารถเข้าถึงข้อมูล GPS ได้ คุณสามารถป้อนละติจูดและลองจิจูดด้วยตนเองในแผงการตั้งค่า