Genel Bakış
Starlink Görüntüleyici, gerçek zamanlı olarak hareket eden ~10.000 Starlink uydusunun tamamı, anteninizin konumu ve terminalinize büyük olasılıkla hizmet eden uyduya çıkarsanan bir bağlantı ile canlı bir 3D küre gösterir.
İdeal Starlink izleme aracı, anteninizin herhangi bir anda hangi uydu ile iletişim kurduğunu, yeni bir uyduya ne zaman devrettiğini ve anteninizden uydu üzerinden yer istasyonuna giden sinyal yolunu gösterir. Bu, antenin hizmet veren uydunun kimliğini ve elektronik huzme yönlendirme yönünü açığa çıkarmasını gerektirir. SpaceX bunların hiçbirini açığa çıkarmaz, bu nedenle Nexus hizmet veren uyduyu mevcut verilerden çıkarsar.
Çıkarım Neden Gereklidir
SpaceX, uydu tanımlama verilerini tüketici firmware’inde erişilemez olan kimlik doğrulamalı gRPC uç noktaları arkasına kilitler.
dish_get_contextbirinitial_satellite_idalanı içerir, ancak firmware9f4d05a4’ten (Haziran 2021) bu yana tüketici donanımı üzerindePermissionDenieddöndürür.transceiver_get_telemetry,lmac_satellite_idvetarget_satellite_id’yi açığa çıkarır, ancak tüm tüketici terminallerindeUNIMPLEMENTEDdöndürür.- SpaceX kontrolündeki anahtarlarla PKI sorgulama-yanıt kimlik doğrulaması, topluluk tarafından bir geçiş yolu olmadığını gösterir.
- Elektronik huzme yönlendirme yönü: hizmet veren uyduyu doğrudan tanımlayacak olan; hiçbir uç noktada açığa çıkarılmamıştır.
- Antenin fazlı dizi anteni, huzmesini elektronik olarak boresight’tan ±50°'ye kadar yönlendirir, ancak bu yönlendirme açısı API’nin dış tüketicileri için tamamen görünmezdir.
Mevcut Veriler
Antenden ölçülen
| Veri | Bize ne söylüyor | Güncelleme hızı |
|---|---|---|
| Boresight azimut ve yüksekliği | Anten gövdesinin fiziksel yönelimi | 1 Hz |
| PoP ping gecikmesi | Bulunma noktasına gidiş-dönüş süresi | 1 Hz |
| İndirme ve yükleme veri aktarım hızı | Mevcut veri aktarım hızı | 1 Hz |
| Yuva zamanlayıcısı | Uydu yuvası zamanlayıcısı (test edilen donanım üzerinde her zaman 0) | 1 Hz |
| GPS koordinatları | Anten konumu | Talep üzerine |
Kesinti geçmişi (did_switch) |
Hizmet kesintisi sırasında onaylanmış uydu değişimi | Kesinti olayı başına |
| Engel haritası (SNR ızgarası) | 123×123 piksellik gökyüzü haritası; devretme sınırlarında sıfırlandığında gerçek zamanlı uydu sinyali verisi içerir (bkz. Obstruction Map and Satellite Tracking) | 1 Hz |
Dış kaynaklar
| Veri | Bize ne söylüyor |
|---|---|
| ~10.000 Starlink uydusu için TLE yörünge elemanları (CelesTrak / 18th Space Defence Squadron) | Herhangi bir gözlemci konumundan her uydunun hesaplanan azimut, yükseklik ve eğik mesafesi |
Mevcut olmayan veriler
| Veri | Neden istiyoruz | Durum |
|---|---|---|
| Hizmet veren uydu ID’si | Doğrudan tanımlama | Kimlik doğrulama arkasında kilitli |
| Elektronik huzme yönlendirme açısı | Kesin huzme yönü | Hiçbir uç noktada açığa çıkarılmamış |
| İşlevsel yuva zamanlayıcısı | Devretme zamanlama sinyali | Alan mevcut ancak mevcut tüketici firmware’inde 0 okuyor |
Eşleştirme Nasıl Çalışır
Uydu eşleştirme
Görüntüleyici aşağıdaki hesaplamayı 1 Hz’de gerçekleştirir:
-
Gözlemci konumu: antenin
get_location’dan alınan GPS koordinatları Dünya üzerindeki konumunuzu belirler. -
Uydu konumları: CelesTrak’tan alınan TLE verilerinde SGP4 yörünge yayılımını kullanarak, görüntüleyici her Starlink uydusunun anteninizin konumundan görüldüğü şekliyle azimut, yükseklik ve eğik mesafesini hesaplar.
-
Görüş alanı filtreleme: yalnızca 10° yüksekliğin üzerindeki uydular dikkate alınır. Antenin fiziksel boresight yönü (
alignment_stats’tan) fazlı dizi antenin ~100° görüş alanı konisinin merkezini tanımlar. -
En yakın aday seçimi: fiziksel boresight merkezinden en küçük açısal mesafeye sahip uydu, en muhtemel hizmet veren uydu olarak seçilir.
Boresight artısı
Kutupsal gökyüzü çizelgesindeki artı, anten gövdesinin fiziksel yönelimini temsil eder, elektronik huzme yönünü değil. Starlink fazlı dizi anteni, ilk hizalamadan sonra büyük ölçüde sabit kalır; boresight değerleri saatler içinde rüzgar veya termal etkiler nedeniyle derecenin kesirleri kadar değişir. Anten, tek tek uyduları takip etmek için fiziksel olarak hareket etmez.
Gerçek huzme yönlendirmesi, fazlı dizi antenin içinde RF seviyesinde elektronik olarak gerçekleşir ve hizmet veren uyduyu takip etmek için fiziksel boresight’tan ±50°'ye kadar tarar. Bu elektronik huzme yönü, hiçbir tüketici API uç noktasında açığa çıkarılmaz.
Uydu değişimi algılama
En yakın uydu adayı değiştiğinde (farklı bir NORAD ID geometrik olarak en yakın hale geldiğinde), bu çıkarsanan bir uydu değişimi olarak gözlemlenir. Bu değişimler gerçek anten devretmeleriyle korelasyon gösterir ancak bunları doğrulamaz. Yörünge mekaniğini yansıtır; uydular ~7,5 km/s hızla tepeden geçerken, antenin boresight merkezine en yakın olan uydu doğal olarak birkaç dakikada bir değişir.
Starlink’teki gerçek uydu devretmeleri kesintisiz olacak şekilde tasarlanmıştır (make-before-break) ve mevcut firmware’de güvenilir bir algılama sinyali olarak kullanılabilecek ölçülebilir bir gecikme veya veri aktarım süreksizliği üretmez.
Güven puanlaması
Güven puanı, eşleştirilen uydunun gerçek hizmet veren uydu olma geometrik olasılığını yansıtır:
| Güven | Kriterler | Yorum |
|---|---|---|
| Yüksek | Boresight’tan < 10°, ≤ 3 yakın aday | Civarda az uydu; güçlü geometrik aday |
| Orta | Boresight’tan < 25° | Görüş alanında iyi konumda; makul aday |
| Düşük | Boresight’tan < 50° | Antenin yönlendirme menzilinde ancak çok sayıda yakın aday |
| Eşleşme Yok | Boresight’tan > 50° | Antenin elektronik yönlendirme menzilinde uydu yok |
Bu eşik değerleri fiziksel boresight (anten gövde yönü) için kalibre edilmiştir, elektronik huzme için değil. Fazlı dizi anten, anten yüzeyinden ±50° yönlendirebileceğinden, hizmet veren uydu tipik olarak fiziksel boresight merkezinden 10-40° uzakta olacaktır. “Yüksek” güven eşleşmesi, tek bir güçlü geometrik adayın olduğu anlamına gelir; tanımlamanın onaylandığı anlamına gelmez.
Doğruluk Derecesi
Güvenebileceğiniz veriler
Küredeki uydu konumları doğrudur. CelesTrak’tan alınan TLE verileri yetkilidir (ABD Uzay Kuvvetleri 18th Space Defence Squadron’dan alınmıştır) ve SGP4 yayılımı, uzay izleme topluluğu tarafından kullanılan standart yöntemdir. Konum doğruluğu, yakın zamanda güncellenmiş TLE’ler için tipik olarak birkaç kilometre içindedir.
Anteninizin konumu doğrudur. Doğrudan antenin yerleşik GPS’inden gelir.
Fiziksel boresight yönü doğrudur. Antenin IMU’su (ataletsel ölçüm birimi) tarafından ~0,6° belirsizlikle ölçülür.
Görünen uydu kümesi doğrudur. Konumunuzdan her uyduya hesaplanan görüş açıları geometrik olarak kesindir, bu nedenle kutupsal çizim hangi uyduların tepede olduğunu ve gökyüzünde nerede olduklarını doğru şekilde gösterir.
Çıkarım yapılan veriler
Tanımlanan uydu, bilgiye dayalı bir tahmindir. Boresight merkezine en yakın uydu en iyi geometrik adaydır, ancak anten ±50° elektronik yönlendirme menzilindeki herhangi bir uydu ile iletişim kuruyor olabilir. Herhangi bir anda düzinelerce uydu görüş alanında olabilir.
Uydu değişimleri gözlemlenen geometridir, onaylanmış devretmeler değildir. En yakın aday değiştiğinde, bu yörünge kaymasını yansıtır; farklı bir uydu geometrik olarak en yakın olur. Gerçek anten devretmeleri bu geometrik değişimlerle çakışabilir veya çakışmayabilir. Bazı gerçek devretmeler çıkarım için görünmez olacaktır (anten farklı bir uyduya geçer ancak geometrik olarak en yakın değişmez) ve bazı gözlemlenen değişimler saf yörünge kayması olacaktır (geometrik olarak en yakın değişti ancak anten aslında geçiş yapmadı).
Güven puanları geometriktir, sinyal tabanlı değildir. “Yüksek” güven eşleşmesi iyi geometri anlamına gelir, doğrulanmış bağlantı değil. Elektronik huzme yönüne veya hizmet veren uydu ID’sine erişim olmadan, tüketici firmware tabanlı hiçbir araç antenin gerçekte hangi uyduyu kullandığını doğrulayamaz.
Araştırdığımız Sinyaller
Geliştirme sırasında, devretme algılaması için birkaç sinyal değerlendirildi. Tümü gerçek donanım üzerinde test edildi (rev3_proto2, firmware 2026.02.16.cr74084 ve 2026.04.07.mr77639.1).
| Sinyal | Hipotez | Bulgu |
|---|---|---|
seconds_to_first_nonempty_slot |
Uydu yuvası başına geri sayım yapmalı ve devretmede sıfırlanmalı | Test edilen tüketici donanımı üzerinde her zaman 0 okuyor; alan doldurulmamış |
pop_ping_latency_ms süreksizlikleri |
Devretme sırasında eğik mesafe değiştiğinde gecikme atlamalı | Gecikme, devretmeler boyunca düz kalıyor; SpaceX muhtemelen yol değişikliklerini absorbe eden make-before-break geçişi kullanıyor |
Kesinti geçmişinden did_switch |
Kesinti kayıtlarında onaylanmış geçiş bayrağı | Yalnızca hizmet kesintileri sırasında tetiklenir, rutin ~15 saniyelik temiz devretmelerde değil |
| Boresight süreksizlikleri | Fiziksel anten yeniden konumlandırması devretmelere eşlik edebilir | Anten gövdesi neredeyse hiç hareket etmez; elektronik huzme yönlendirmesi uydu takibini sessizce yönetir |
| Engel haritası SNR (sıfırlama olmadan) | Hücre başına SNR değişimleri, uydu hareketini görüş alanı boyunca izlemeli | Haritayı sıfırlamadan, engelsiz bir antende statik bir kümülatif açık gökyüzü maskesi döndürür; tüm görünür hücreler ardışık yoklamalar arasında sıfır varyasyonla ~1,0 okur. Birikmiş veriler tamamen doygun olduğundan, kare kare farklılaştırma hiçbir değişiklik göstermez. |
| Engel haritası SNR (sıfırlama ile) | dish_clear_obstruction_map çağrıldıktan sonra, harita boştan yeniden oluşmalı ve her saniye yeni pikseller boyayarak hizmet veren uydunun konumunu ortaya çıkarmalı |
Çalıştığı doğrulandı. Devretme sınırlarında sıfırlandıktan sonra, 1 Hz yoklama temiz tek piksel uydu yörüngeleri üretir. Bkz. Obstruction Map and Satellite Tracking. |
Obstruction Map and Satellite Tracking
Arka plan
Ahangarpour, Zhao, and Pan (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) tarafından yapılan SatInView çalışması, hizmet veren uydunun antenin engel haritasını 15 saniyelik devretme sınırlarında sıfırlayarak, 1 Hz’de yoklayarak ve komşu kareleri XOR’layarak uydunun görüş alanından geçerken yörüngesini çıkararak tanımlanabileceğini gösterdi. Gözlemlenen yörünge daha sonra neredeyse kesin tanımlama için TLE-yayılmış uydu konumlarıyla eşleştirilir.
Starlink Görüntüleyicinin ilk geliştirilmesi sırasında, engel haritasını sıfırlama yapmadan test ettik. Engelsiz bir antende harita statik görünüyordu, kare kare varyasyonu olmayan tamamen doygun bir açık gökyüzü maskesi. Verilerin gerçek zamanlı uydu sinyali bilgisi içermediği sonucuna vardık. Bu sonuç, sıfırlanmamış harita için doğruydu ancak eksikti: harita statik görünüyordu çünkü mevcut uydunun boyayabileceği her piksel önceki uydu geçişlerinden zaten yanıyordu. Birikmiş verileri önce temizlemeden, XOR’un algılayabileceği yeni bir şey yoktu.
Güncellenmiş bulgular
SatInView araştırma ekibiyle yapılan yazışmaların ardından, rev3_proto2 donanımında 2026.04.07.mr77639.1 firmware’i (Nisan 2026) çalıştıran tam sıfırlama tabanlı yaklaşımı test ettik. Sonuçlar, tekniğin mevcut donanım ve firmware üzerinde çalıştığını doğruluyor:
dish_clear_obstruction_mapmevcut ve işlevseldir. Çağrılması birikmiş SNR verilerini temizler (testlerde 377 aktif piksel 1’e düşürüldü).- Sıfırlamadan sonra, hizmet veren uydu görüş alanında hareket ederken harita saniyede yaklaşık bir yeni pikselle yeniden oluşur.
- Komşu kareleri XOR’lama 1 Hz’de neredeyse sıfır dağılımla temiz, tek piksel yörünge noktaları üretir.
- 15 saniyelik devretme zamanlaması (her dakikanın 12., 27., 42. ve 57. saniyeleri, küresel olarak senkronize) donanımımızda doğrulandı. Ardışık aralıklar aynı uyduyu sürekli izledi, gerçek bir devretme gerçekleştiğinde net bir yörünge sıçraması oldu.
- Harita
FRAME_EARTHbildirir sabit aktif antenlerde, yani ızgaranın üst orta pikseli gerçek kuzeye karşılık gelecek şekilde yönlendirilmiştir. Hareketli veya etkin olmayan antenlerFRAME_UTbildirebilir, burada alt orta piksel boresight yönüne karşılık gelir.
Ödünleşim: Nexus varsayılan olarak neden haritayı sıfırlamaz
dish_clear_obstruction_map çağrısı yıkıcıdır, antenin birikmiş engel profilini siler. Engelli kurulumları olan kullanıcılar için (ağaçlar, binalar veya diğer yapılar), bu veriler sinyal sorunlarını teşhis etmek için değerlidir ve zaman içinde birçok uydu geçişinde biriktirilir. Her 15 saniyede bir sıfırlamak, antenin herhangi bir engel verisi biriktirmesini engeller ve Starlink mobil uygulaması boş veya kısmi bir harita gösterir.
Nexus şu anda varsayılan uydu tanımlama yöntemi olarak geometrik çıkarımı (boresight yönü + TLE eşleştirme) kullanmaktadır. Bu yaklaşım yıkıcı değildir, antendeki herhangi bir yazma uç noktasını çağırmaz ve kullanıcının engel verileri üzerinde yan etkisi yoktur.
Yörünge tabanlı yaklaşımı, geometrik çıkarımımızın doğruluğunu doğrulamak ve iyileştirmek için bir kalibrasyon aracı olarak kullanıyoruz. Ayrıca yörünge takibini, harita sıfırlama ödünleşimi hakkında net açıklama ile ileri düzey kullanıcılar ve araştırmacılar için isteğe bağlı bir mod olarak sunup sunmayacağımızı da değerlendiriyoruz.
Bunu Ne Değiştirebilir
Gelecekteki firmware güncellemeleri veya donanım revizyonları, çıkarım doğruluğunu iyileştirecek ek telemetriyi açığa çıkarabilir:
- İşlevsel
seconds_to_first_nonempty_slot: bu alan daha yeni firmware veya donanım üzerinde doldurulursa, devretme başına güvenilir bir zamanlama sinyali sağlayacaktır. - Elektronik huzme yönlendirme açıları: fazlı dizi antenin gerçek huzme yönünün herhangi bir şekilde açığa çıkarılması, doğrudan uydu tanımlamasını mümkün kılacaktır.
dish_get_contextüzerinde gevşetilmiş kimlik doğrulama: SpaceXinitial_satellite_idalanını yeniden etkinleştirirse, sorun tamamen çözülmüş olacaktır.- Yıkıcı olmayan gerçek zamanlı sinyal verileri: gelecekteki firmware ayrı bir uç nokta veya engel haritasının yıkıcı olmayan bir çeşidi aracılığıyla uydu başına sinyal bilgisini açığa çıkarırsa, yörünge eşleştirme yaklaşımı kullanıcının engel verilerini sıfırlamadan kullanılabilir.
- Yeni donanım nesilleri: SpaceX, V3 uyduları ve yeni terminal donanımı konuşlandırmaktadır. Farklı firmware veya donanım revizyonları şu anda aktif olmayan alanları doldurabilir veya yeni telemetri açığa çıkarabilir.
Önceki Çalışmalar
Nexus, hangi uydunun antene hizmet ettiğini tahmin etmek için geometrik çıkarımı (boresight yönü + TLE-yayılmış uydu konumları) kullanır. Bu, etkili ve yıkıcı olmayan bir sezgisel yaklaşımdır, ancak hassasiyette sınırlıdır.
Daha yüksek doğruluklu tanımlama için, Ahangarpour, Zhao, and Pan tarafından University of Victoria’da geliştirilen SatInView tekniği (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop), engel haritası yörüngelerini TLE verileriyle ilişkilendirerek neredeyse kesin uydu tanımlaması sağlar. Yaklaşımları, mevcut donanım ve firmware üzerinde çalıştığını doğruladığımız engel haritasının devretme sınırlarında sıfırlanmasını gerektirir (bkz. Obstruction Map and Satellite Tracking). Uygulamaları github.com/aliahan/SatInView adresinde mevcuttur.
Yörünge tabanlı tekniklerini, Starlink Görüntüleyicide kullanılan geometrik çıkarımın doğruluğunu kalibre etmek ve iyileştirmek için bir referans olarak kullanıyoruz.
Yörünge Verileri
Uydu konumları, SpaceX tarafından katkıda bulunulan efemeris verilerini 18th Space Defence Squadron standart katalog verileriyle birleştiren CelesTrak tamamlayıcı GP uç noktasından elde edilir. Veriler Rust arka uç sistemi tarafından yerel olarak önbelleğe alınır ve her 6 saatte bir yenilenir; CelesTrak erişilemezse 48 saatlik eski önbellek yedek olarak kullanılır. Durum çubuğu mevcut uydu sayısını ve veri yaşını gösterir.
Anten Konumu
Görüntüleyici, mevcut olduğunda antenin get_location uç noktasından alınan GPS koordinatlarını kullanır. GPS verileri erişilebilir değilse, yapılandırma panelinde enlem ve boylamınızı manuel olarak girebilirsiniz.