Starlink Viewer

# Επισκόπηση

Το Starlink Viewer εμφανίζει μια ζωντανή τρισδιάστατη υδρόγειο με όλους τους ~10.000 δορυφόρους Starlink σε κίνηση πραγματικού χρόνου, την τοποθεσία της κεραίας σας και μια συναγόμενη σύνδεση με τον δορυφόρο που πιθανότατα εξυπηρετεί το τερματικό σας.

Το ιδανικό εργαλείο παρακολούθησης Starlink θα σας έδειχνε ακριβώς με ποιον δορυφόρο επικοινωνεί η κεραία σας σε κάθε δεδομένη στιγμή, πότε γίνεται μεταγωγή σε νέο δορυφόρο και τη διαδρομή σήματος από την κεραία σας μέσω του δορυφόρου προς τον επίγειο σταθμό. Αυτό θα απαιτούσε η κεραία να αποκαλύπτει την ταυτότητα του εξυπηρετούντος δορυφόρου και την κατεύθυνση ηλεκτρονικής καθοδήγησης δέσμης. Η SpaceX δεν εκθέτει κανένα από τα δύο, επομένως το Nexus συνάγει τον εξυπηρετούντα δορυφόρο από τα διαθέσιμα δεδομένα.

# Γιατί είναι απαραίτητη η συναγωγή

Η SpaceX κλειδώνει τα δεδομένα αναγνώρισης δορυφόρων πίσω από πιστοποιημένα gRPC endpoints που είναι μη προσβάσιμα στο υλικολογισμικό καταναλωτή.

• Το dish_get_context περιέχει ένα πεδίο initial_satellite_id, αλλά επιστρέφει PermissionDenied σε υλικό καταναλωτή από το υλικολογισμικό 9f4d05a4 (Ιούνιος 2021).
• Το transceiver_get_telemetry εκθέτει τα lmac_satellite_id και target_satellite_id, αλλά επιστρέφει UNIMPLEMENTED σε όλα τα τερματικά καταναλωτή.
• Η πιστοποίηση PKI πρόκλησης-απόκρισης με κλειδιά ελεγχόμενα από τη SpaceX σημαίνει ότι δεν υπάρχει καμία παράκαμψη από την κοινότητα.
• Η κατεύθυνση ηλεκτρονικής καθοδήγησης δέσμης, η οποία θα αναγνώριζε άμεσα τον εξυπηρετούντα δορυφόρο, δεν εκτίθεται μέσω κανενός endpoint.
• Η συστοιχία phased array της κεραίας καθοδηγεί τη δέσμη της ηλεκτρονικά έως ±50° από το boresight, αλλά αυτή η γωνία καθοδήγησης είναι πλήρως αόρατη στους εξωτερικούς καταναλωτές του API.

# Διαθέσιμα δεδομένα

# Μετρημένα από την κεραία

# Εξωτερικές πηγές

# Τι δεν είναι διαθέσιμο

# Πώς λειτουργεί η αντιστοίχιση

# Αντιστοίχιση δορυφόρων

Το Starlink Viewer εκτελεί τον ακόλουθο υπολογισμό στο 1 Hz:

1. Θέση παρατηρητή: οι συντεταγμένες GPS της κεραίας από το get_location καθορίζουν πού βρίσκεστε στη Γη.

2. Θέσεις δορυφόρων: χρησιμοποιώντας τροχιακή διάδοση SGP4 σε δεδομένα TLE από το CelesTrak, υπολογίζεται το αζιμούθιο, το ύψος και η πλάγια απόσταση κάθε δορυφόρου Starlink όπως φαίνεται από την τοποθεσία της κεραίας σας.

3. Φιλτράρισμα οπτικού πεδίου: λαμβάνονται υπόψη μόνο δορυφόροι πάνω από 10° ύψος. Η φυσική κατεύθυνση boresight της κεραίας (από το alignment_stats) ορίζει το κέντρο του κώνου οπτικού πεδίου ~100° της συστοιχίας phased array.

4. Επιλογή πλησιέστερου υποψηφίου: ο δορυφόρος με τη μικρότερη γωνιακή απόσταση από το κέντρο του φυσικού boresight επιλέγεται ως ο πιθανότερος εξυπηρετών δορυφόρος.

# Ο σταυρός στόχευσης boresight

Ο σταυρός στόχευσης στο πολικό διάγραμμα ουρανού αντιπροσωπεύει τον φυσικό προσανατολισμό του σώματος της κεραίας, όχι την κατεύθυνση της ηλεκτρονικής δέσμης. Η συστοιχία phased array του Starlink είναι σε μεγάλο βαθμό ακίνητη μετά την αρχική ευθυγράμμιση· οι τιμές boresight αλλάζουν κατά κλάσματα μοίρας σε βάθος ωρών λόγω ανέμου ή θερμικών επιδράσεων. Η κεραία δεν κινείται φυσικά για να παρακολουθεί μεμονωμένους δορυφόρους.

Η πραγματική καθοδήγηση δέσμης γίνεται ηλεκτρονικά μέσα στη συστοιχία phased array σε επίπεδο RF, σαρώνοντας έως ±50° από το φυσικό boresight για να παρακολουθεί τον εξυπηρετούντα δορυφόρο. Αυτή η κατεύθυνση ηλεκτρονικής δέσμης δεν εκτίθεται μέσω κανενός endpoint API καταναλωτή.

# Ανίχνευση αλλαγής δορυφόρου

Όταν ο πλησιέστερος υποψήφιος δορυφόρος αλλάξει (ένα διαφορετικό αναγνωριστικό NORAD γίνει το γεωμετρικά πλησιέστερο), αυτό παρατηρείται ως συναγόμενη αλλαγή δορυφόρου. Αυτές οι αλλαγές συσχετίζονται με αλλά δεν επιβεβαιώνουν πραγματικές μεταγωγές της κεραίας. Αντικατοπτρίζουν την τροχιακή μηχανική· καθώς οι δορυφόροι περνούν από πάνω με ~7,5 km/s, αυτός που είναι πλησιέστερα στο κέντρο boresight της κεραίας αλλάζει φυσικά κάθε λίγα λεπτά.

Οι πραγματικές μεταγωγές δορυφόρων στο Starlink είναι σχεδιασμένες να είναι απρόσκοπτες (make-before-break), χωρίς να παράγουν μετρήσιμη ασυνέχεια στην καθυστέρηση ή τον ρυθμό μεταφοράς που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως αξιόπιστο σήμα ανίχνευσης στο τρέχον υλικολογισμικό.

# Βαθμολογία εμπιστοσύνης

Η βαθμολογία εμπιστοσύνης αντικατοπτρίζει τη γεωμετρική πιθανότητα ο αντιστοιχισμένος δορυφόρος να είναι ο πραγματικός εξυπηρετών:

Αυτά τα κατώφλια είναι βαθμονομημένα για το φυσικό boresight (κατεύθυνση σώματος κεραίας), όχι για την ηλεκτρονική δέσμη. Επειδή η συστοιχία phased array μπορεί να καθοδηγεί ±50° από την πρόσοψη της κεραίας, ο εξυπηρετών δορυφόρος θα βρίσκεται τυπικά 10-40° από το κέντρο του φυσικού boresight. Μια αντιστοίχιση «Υψηλής» εμπιστοσύνης σημαίνει ότι υπάρχει ένας μόνος ισχυρός γεωμετρικός υποψήφιος· δεν σημαίνει ότι η αναγνώριση έχει επιβεβαιωθεί.

# Βαθμός ακρίβειας

# Τι μπορείτε να εμπιστευτείτε

Οι θέσεις δορυφόρων στην υδρόγειο είναι ακριβείς. Τα δεδομένα TLE από το CelesTrak είναι έγκυρα (προέρχονται από το 18th Space Defence Squadron της US Space Force) και η διάδοση SGP4 είναι η τυπική μέθοδος που χρησιμοποιείται από την κοινότητα παρακολούθησης διαστήματος. Η ακρίβεια θέσης είναι τυπικά εντός μερικών χιλιομέτρων για πρόσφατα ενημερωμένα TLE.

Η τοποθεσία της κεραίας σας είναι ακριβής. Προέρχεται απευθείας από το ενσωματωμένο GPS της κεραίας.

Η φυσική κατεύθυνση boresight είναι ακριβής. Μετράται από την IMU (αδρανειακή μονάδα μέτρησης) της κεραίας με αβεβαιότητα ~0,6°.

Το σύνολο των ορατών δορυφόρων είναι ακριβές. Οι υπολογισμένες γωνίες παρατήρησης από τη θέση σας προς κάθε δορυφόρο είναι γεωμετρικά ακριβείς, έτσι το πολικό διάγραμμα δείχνει σωστά ποιοι δορυφόροι είναι από πάνω σας και πού βρίσκονται στον ουρανό.

# Τι είναι συναγόμενο

Ο αναγνωρισμένος δορυφόρος είναι μια τεκμηριωμένη εκτίμηση. Ο πλησιέστερος δορυφόρος στο κέντρο boresight είναι ο καλύτερος γεωμετρικός υποψήφιος, αλλά η κεραία μπορεί να επικοινωνεί με οποιονδήποτε δορυφόρο εντός του εύρους ηλεκτρονικής καθοδήγησης ±50°. Σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, δεκάδες δορυφόροι μπορεί να είναι εντός του οπτικού πεδίου.

Οι αλλαγές δορυφόρων είναι παρατηρούμενη γεωμετρία, όχι επιβεβαιωμένες μεταγωγές. Όταν ο πλησιέστερος υποψήφιος αλλάξει, αυτό αντικατοπτρίζει τροχιακή ολίσθηση· ένας διαφορετικός δορυφόρος γίνεται ο γεωμετρικά πλησιέστερος. Οι πραγματικές μεταγωγές της κεραίας μπορεί να συμπίπτουν ή όχι με αυτές τις γεωμετρικές αλλαγές. Κάποιες πραγματικές μεταγωγές θα είναι αόρατες στη συναγωγή (η κεραία αλλάζει σε διαφορετικό δορυφόρο αλλά ο γεωμετρικά πλησιέστερος δεν αλλάζει), και κάποιες παρατηρούμενες αλλαγές θα είναι καθαρή τροχιακή ολίσθηση (ο γεωμετρικά πλησιέστερος άλλαξε αλλά η κεραία δεν άλλαξε πραγματικά).

Οι βαθμολογίες εμπιστοσύνης είναι γεωμετρικές, όχι βασισμένες σε σήμα. Μια αντιστοίχιση «Υψηλής» εμπιστοσύνης σημαίνει καλή γεωμετρία, όχι επικυρωμένη σύνδεση. Χωρίς πρόσβαση στην κατεύθυνση της ηλεκτρονικής δέσμης ή στο αναγνωριστικό του εξυπηρετούντος δορυφόρου, κανένα εργαλείο βασισμένο σε υλικολογισμικό καταναλωτή δεν μπορεί να επιβεβαιώσει ποιον δορυφόρο χρησιμοποιεί πραγματικά η κεραία.

# Σήματα που ερευνήσαμε

Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, αξιολογήθηκαν αρκετά σήματα για ανίχνευση μεταγωγής. Όλα δοκιμάστηκαν σε πραγματικό υλικό (rev3_proto2, υλικολογισμικό 2026.02.16.cr74084 και 2026.04.07.mr77639.1).

# Obstruction Map and Satellite Tracking

# Υπόβαθρο

Η μελέτη SatInView από τους Ahangarpour, Zhao, and Pan (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) απέδειξε ότι ο εξυπηρετών δορυφόρος μπορεί να αναγνωριστεί με επαναφορά του χάρτη εμποδίων της κεραίας στα όρια μεταγωγής των 15 δευτερολέπτων, δειγματοληψία στο 1 Hz και XOR γειτονικών καρέ για εξαγωγή της τροχιάς του δορυφόρου καθώς κινείται στο οπτικό πεδίο. Η παρατηρούμενη τροχιά στη συνέχεια αντιστοιχίζεται με θέσεις δορυφόρων που έχουν υπολογιστεί από TLE για σχεδόν μονοσήμαντη αναγνώριση.

Κατά την αρχική ανάπτυξη του Starlink Viewer, δοκιμάσαμε τον χάρτη εμποδίων χωρίς να εκτελούμε επαναφορά. Σε μη εμποδισμένη κεραία, ο χάρτης φαινόταν στατικός — μια πλήρως κορεσμένη μάσκα καθαρού ουρανού χωρίς μεταβολή από καρέ σε καρέ. Συμπεράναμε ότι τα δεδομένα δεν περιείχαν πληροφορίες σήματος δορυφόρου σε πραγματικό χρόνο. Αυτό το συμπέρασμα ήταν ακριβές για τον μη επαναφερόμενο χάρτη, αλλά ελλιπές: ο χάρτης φαινόταν στατικός επειδή κάθε pixel που μπορούσε να ζωγραφίσει ο τρέχων δορυφόρος ήταν ήδη αναμμένο από προηγούμενες διελεύσεις δορυφόρων. Χωρίς προηγούμενο καθαρισμό των συσσωρευμένων δεδομένων, δεν υπήρχε τίποτα νέο για να εντοπίσει το XOR.

# Ενημερωμένα ευρήματα

Μετά από αλληλογραφία με την ερευνητική ομάδα SatInView, δοκιμάσαμε την πλήρη προσέγγιση βάσει επαναφοράς σε υλικό rev3_proto2 με υλικολογισμικό 2026.04.07.mr77639.1 (Απρίλιος 2026). Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι η τεχνική λειτουργεί στο τρέχον υλικό και υλικολογισμικό:

• Το dish_clear_obstruction_map είναι διαθέσιμο και λειτουργικό. Η κλήση του καθαρίζει τα συσσωρευμένα δεδομένα SNR (377 ενεργά pixel μειώθηκαν σε 1 στις δοκιμές).
• Μετά από επαναφορά, ο χάρτης αναδομείται περίπου με ένα νέο pixel ανά δευτερόλεπτο καθώς ο εξυπηρετών δορυφόρος κινείται μέσα στο οπτικό πεδίο.
• Το XOR γειτονικών καρέ στο 1 Hz παράγει καθαρά σημεία τροχιάς ενός pixel με σχεδόν μηδενική διασπορά.
• Ο χρονισμός μεταγωγής των 15 δευτερολέπτων (12ο, 27ο, 42ο και 57ο δευτερόλεπτο κάθε λεπτού, συγχρονισμένα παγκόσμια) επιβεβαιώθηκε στο υλικό μας. Διαδοχικά διαστήματα παρακολούθησαν τον ίδιο δορυφόρο συνεχώς, με σαφές άλμα τροχιάς όταν συνέβη πραγματική μεταγωγή.
• Ο χάρτης αναφέρει FRAME_EARTH σε σταθερές ενεργές κεραίες, που σημαίνει ότι το πλέγμα είναι προσανατολισμένο με το κεντρικό άνω pixel να αντιστοιχεί στον αληθινό βορρά. Κινητές ή ανενεργές κεραίες μπορεί να αναφέρουν FRAME_UT, όπου το κεντρικό κάτω pixel αντιστοιχεί στην κατεύθυνση boresight.

# Συμβιβασμός: γιατί το Nexus δεν επαναφέρει τον χάρτη από προεπιλογή

Η κλήση dish_clear_obstruction_map είναι καταστροφική — σβήνει το συσσωρευμένο προφίλ εμποδίων της κεραίας. Για χρήστες με εμποδισμένες εγκαταστάσεις (δέντρα, κτήρια ή άλλες κατασκευές), αυτά τα δεδομένα είναι πολύτιμα για τη διάγνωση προβλημάτων σήματος και συγκεντρώνονται με τον καιρό σε πολλές διελεύσεις δορυφόρων. Η επαναφορά κάθε 15 δευτερόλεπτα εμποδίζει την κεραία από το να συσσωρεύει οποιαδήποτε δεδομένα εμποδίων και η εφαρμογή Starlink για κινητά θα δείξει κενό ή μερικό χάρτη.

Το Nexus χρησιμοποιεί προς το παρόν γεωμετρική συναγωγή (κατεύθυνση boresight + αντιστοίχιση TLE) ως προεπιλεγμένη μέθοδο αναγνώρισης δορυφόρου. Αυτή η προσέγγιση είναι μη καταστροφική — δεν καλεί κανένα endpoint εγγραφής στην κεραία και δεν έχει παρενέργειες στα δεδομένα εμποδίων του χρήστη.

Χρησιμοποιούμε την προσέγγιση βάσει τροχιάς ως εργαλείο βαθμονόμησης για να επικυρώσουμε και να βελτιώσουμε την ακρίβεια της γεωμετρικής μας συναγωγής. Αξιολογούμε επίσης αν θα προσφέρουμε την παρακολούθηση τροχιάς ως προαιρετική λειτουργία για προχωρημένους χρήστες και ερευνητές, με σαφή ενημέρωση για τον συμβιβασμό της επαναφοράς του χάρτη.

# Τι θα μπορούσε να το αλλάξει αυτό

Μελλοντικές ενημερώσεις υλικολογισμικού ή αναθεωρήσεις υλικού θα μπορούσαν να εκθέσουν πρόσθετη τηλεμετρία που θα βελτίωνε την ακρίβεια της συναγωγής:

• Λειτουργικό seconds_to_first_nonempty_slot: αν αυτό το πεδίο συμπληρωθεί σε νεότερο υλικολογισμικό ή υλικό, θα παρείχε αξιόπιστο σήμα χρονισμού ανά μεταγωγή.
• Γωνίες ηλεκτρονικής καθοδήγησης δέσμης: οποιαδήποτε έκθεση της πραγματικής κατεύθυνσης δέσμης της συστοιχίας phased array θα επέτρεπε άμεση αναγνώριση δορυφόρου.
• Χαλαρωμένη πιστοποίηση στο dish_get_context: αν η SpaceX επανενεργοποιούσε το πεδίο initial_satellite_id, το πρόβλημα θα λυνόταν πλήρως.
• Μη καταστροφικά δεδομένα σήματος σε πραγματικό χρόνο: αν μελλοντικό υλικολογισμικό εκθέσει πληροφορίες σήματος ανά δορυφόρο μέσω ξεχωριστού endpoint ή μη καταστροφικής παραλλαγής του χάρτη εμποδίων, η προσέγγιση αντιστοίχισης τροχιάς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί χωρίς επαναφορά των δεδομένων εμποδίων του χρήστη.
• Νέες γενιές υλικού: η SpaceX αναπτύσσει δορυφόρους V3 και νέο υλικό τερματικών. Διαφορετικές αναθεωρήσεις υλικολογισμικού ή υλικού μπορεί να συμπληρώσουν πεδία που είναι προς το παρόν ανενεργά ή να εκθέσουν νέα τηλεμετρία.

# Προηγούμενη εργασία

Το Nexus χρησιμοποιεί γεωμετρική συναγωγή (κατεύθυνση boresight + θέσεις δορυφόρων από TLE) για να εκτιμήσει ποιος δορυφόρος εξυπηρετεί την κεραία. Αυτή είναι μια ευρετική προσέγγιση — αποτελεσματική και μη καταστροφική, αλλά περιορισμένης ακρίβειας.

Για αναγνώριση υψηλότερης ακρίβειας, η τεχνική SatInView που αναπτύχθηκε από τους Ahangarpour, Zhao, and Pan στο University of Victoria (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop) επιτυγχάνει σχεδόν μονοσήμαντη αναγνώριση δορυφόρου συσχετίζοντας τροχιές του χάρτη εμποδίων με δεδομένα TLE. Η προσέγγισή τους απαιτεί επαναφορά του χάρτη εμποδίων στα όρια μεταγωγής, την οποία επιβεβαιώσαμε ότι λειτουργεί στο τρέχον υλικό και υλικολογισμικό (δείτε Obstruction Map and Satellite Tracking). Η υλοποίησή τους είναι διαθέσιμη στο github.com/aliahan/SatInView.

Χρησιμοποιούμε την τεχνική τους βάσει τροχιάς ως αναφορά για να βαθμονομήσουμε και να βελτιώσουμε την ακρίβεια της γεωμετρικής συναγωγής που χρησιμοποιείται στο Starlink Viewer.

# Τροχιακά δεδομένα

Οι θέσεις δορυφόρων προέρχονται από το συμπληρωματικό GP endpoint του CelesTrak, το οποίο παρέχει εφημερίδες που έχουν συνεισφερθεί από τη SpaceX συγχωνευμένες με τυπικά δεδομένα καταλόγου του 18th Space Defence Squadron. Τα δεδομένα αποθηκεύονται τοπικά στην κρυφή μνήμη από το backend σε Rust και ανανεώνονται κάθε 6 ώρες, με εφεδρική χρήση κρυφής μνήμης 48 ωρών αν το CelesTrak δεν είναι προσβάσιμο. Η γραμμή κατάστασης εμφανίζει τον τρέχοντα αριθμό δορυφόρων και την ηλικία των δεδομένων.

# Τοποθεσία κεραίας

Το Starlink Viewer χρησιμοποιεί συντεταγμένες GPS από το endpoint get_location της κεραίας όταν είναι διαθέσιμες. Αν τα δεδομένα GPS δεν είναι προσβάσιμα, μπορείτε να εισαγάγετε χειροκίνητα το γεωγραφικό πλάτος και μήκος σας στον πίνακα διαμόρφωσης.