Starlink Viewer

# Yleiskatsaus

Starlink Viewer näyttää reaaliaikaisen 3D-maapallon, jossa kaikki kiertoradalla olevat Starlink-satelliitit liikkuvat reaaliajassa, lautasesi sijainnin ja päätellyn yhteyden satelliittiin, joka todennäköisimmin palvelee lautastasi.

Ihanteellinen Starlink-seurantatyökalu näyttäisi tarkalleen, minkä satelliitin kanssa lautasesi kommunikoi kulloinkin, milloin se vaihtaa uuteen satelliittiin ja signaalireitin lautasestasi satelliitin kautta maa-asemalle. Tämä edellyttäisi, että lautanen paljastaisi palvelevan satelliitin tunnisteen ja elektronisen keilansuuntauksen suunnan. SpaceX ei paljasta kumpaakaan, joten Nexus Telemetry päättelee palvelevan satelliitin saatavilla olevista tiedoista.

# Miksi päättely on tarpeen

SpaceX lukitsee satelliittien tunnistustiedot todennettujen gRPC-päätepisteiden taakse, jotka eivät ole käytettävissä kuluttajalaiteohjelmistolla.

• dish_get_context sisältää initial_satellite_id-kentän, mutta on palauttanut PermissionDenied-virheen kuluttajalaitteistolla laiteohjelmistoversiosta 9f4d05a4 (kesäkuu 2021) lähtien.
• transceiver_get_telemetry paljastaa lmac_satellite_id- ja target_satellite_id-kentät, mutta palauttaa UNIMPLEMENTED-virheen kaikissa kuluttajalautasissa.
• PKI haaste-vastaus-todennus SpaceX:n hallitsemilla avaimilla tarkoittaa, ettei yhteisöllisiä ohitusratkaisuja ole olemassa.
• Elektronisen keilansuuntauksen suunta: joka tunnistaisi palvelevan satelliitin suoraan, ei ole saatavilla minkään päätepisteen kautta.
• Lautasen vaiheistettu ryhmäantenni suuntaa keilansa elektronisesti jopa ±50° boresightista, mutta tämä suuntauskulma on täysin näkymätön API:n ulkoisille kuluttajille.

# Saatavilla olevat tiedot

# Lautasesta mitatut

# Ulkoiset lähteet

# Mikä ei ole saatavilla

# Kuinka sovitus toimii

# Satelliittisovitus

Katseluohjelma suorittaa seuraavan laskennan taajuudella 1 Hz:

1. Havainnoijan sijainti: lautasen GPS-koordinaatit get_location-kyselystä määrittävät sijaintisi Maapallolla.

2. Satelliittien sijainnit: käyttäen SGP4-ratapropagointia CelesTrak-palvelun TLE-tiedoilla katseluohjelma laskee atsimuutin, korkeuskulman ja viistoetäisyyden jokaiselle Starlink-satelliitille lautasesi sijainnista katsottuna.

3. Näkökentän suodatus: vain yli 10° korkeuskulmalla olevat satelliitit huomioidaan. Lautasen fyysinen boresight-suunta (alignment_stats-tiedoista) määrittää vaiheistetun ryhmäantennin ~100° näkökentän kartion keskipisteen.

4. Lähimmän ehdokkaan valinta: satelliitti, jolla on pienin kulmaetäisyys fyysisestä boresightin keskipisteestä, valitaan todennäköisimmäksi palvelevaksi satelliitiksi.

# Boresightin tähtäin

Polaaritaivaskartan tähtäin edustaa lautasen rungon fyysistä suuntausta, ei elektronisen keilan suuntaa. Starlink-vaiheistettu ryhmäantenni on suurelta osin paikallaan alkuperäisen kohdistuksen jälkeen; boresight-arvot muuttuvat tuntien aikana murto-osien asteita tuulen tai lämpövaikutusten vuoksi. Lautanen ei liiku fyysisesti seuratakseen yksittäisiä satelliitteja.

Varsinainen keilansuuntaus tapahtuu elektronisesti vaiheistetun ryhmäantennin sisällä RF-tasolla pyyhkäisten jopa ±50° fyysisestä boresightista palvelevan satelliitin seuraamiseksi. Tämä elektronisen keilan suunta ei ole saatavilla minkään kuluttaja-API-päätepisteen kautta.

# Satelliitinvaihdon havaitseminen

Kun lähin satelliittiehdokas vaihtuu (eri NORAD-ID tulee geometrisesti lähimmäksi), tämä havaitaan pääteltynä satelliitinvaihtona. Nämä muutokset korreloivat todellisten lautasen vaihtojen kanssa, mutta eivät vahvista niitä. Ne heijastavat ratamekaniikkaa; satelliittien kulkiessa yläpuolella ~7,5 km/s nopeudella lautasen boresightin keskipistettä lähin satelliitti vaihtuu luonnollisesti muutaman minuutin välein.

Todelliset satelliitinvaihdot Starlinkissä on suunniteltu saumattomiksi (make-before-break), eivätkä ne aiheuta mitattavaa epäjatkuvuutta viiveessä tai läpäisykyvyssä, jota voitaisiin käyttää luotettavana havaitsemissignaalina nykyisellä laiteohjelmistolla.

# Luottamuspistemäärä

Luottamuspistemäärä heijastaa geometristä todennäköisyyttä, että sovitettu satelliitti on todellinen palveleva:

Nämä kynnysarvot on kalibroitu fyysiselle boresightille (lautasen rungon suunta), ei elektroniselle keilalle. Koska vaiheistettu ryhmäantenni voi suunnata ±50° lautasen pinnasta, palveleva satelliitti on tyypillisesti 10–40° fyysisestä boresightin keskipisteestä. “Korkea”-luottamusosuma tarkoittaa, että on yksi vahva geometrinen ehdokas; se ei tarkoita, että tunnistus on vahvistettu.

# Tarkkuusaste

# Mihin voit luottaa

Satelliittien sijainnit maapallolla ovat tarkkoja. CelesTrak-palvelun TLE-tiedot ovat arvovaltaisia (peräisin US Space Force 18th Space Defence Squadronilta) ja SGP4-propagointi on avaruusseurantayhteisön käyttämä vakiomenetelmä. Sijaintitarkkuus on tyypillisesti muutaman kilometrin sisällä äskettäin päivitetyillä TLE-tiedoilla.

Lautasesi sijainti on tarkka. Se tulee suoraan lautasen sisäisestä GPS:stä.

Fyysinen boresight-suunta on tarkka. Sen mittaa lautasen IMU (inertiamittausyksikkö) ~0,6°:n epävarmuudella.

Näkyvien satelliittien joukko on tarkka. Lasketut katselukulmat sijainnistasi kuhunkin satelliittiin ovat geometrisesti tarkkoja, joten polaarikartta näyttää oikein, mitkä satelliitit ovat yläpuolella ja missä ne ovat taivaalla.

# Mikä on pääteltyä

Tunnistettu satelliitti on perusteltu arvaus. Boresightin keskipistettä lähin satelliitti on paras geometrinen ehdokas, mutta lautanen saattaa kommunikoida minkä tahansa satelliitin kanssa ±50° elektronisen suuntausalueensa sisällä. Minä tahansa hetkenä kymmeniä satelliitteja voi olla näkökentässä.

Satelliitinvaihdot ovat havaittua geometriaa, eivät vahvistettuja vaihtoja. Kun lähin ehdokas vaihtuu, se heijastaa ratasiirtymää: eri satelliitti tulee geometrisesti lähimmäksi. Todelliset lautasen vaihdot voivat osua yhteen näiden geometristen muutosten kanssa tai eivät. Jotkut todelliset vaihdot ovat näkymättömiä päättelylle (lautanen vaihtaa toiseen satelliittiin, mutta geometrisesti lähin ei muutu), ja jotkut havaitut muutokset ovat puhdasta ratasiirtymää (geometrisesti lähin muuttui, mutta lautanen ei todella vaihtanut).

Luottamuspistemäärät ovat geometrisiä, eivät signaalipohjaisia. “Korkea”-luottamusosuma tarkoittaa hyvää geometriaa, ei vahvistettua yhteyttä. Ilman pääsyä elektronisen keilan suuntaan tai palvelevan satelliitin ID:hen mikään kuluttajalaiteohjelmistopohjainen työkalu ei voi vahvistaa, mitä satelliittia lautanen todellisuudessa käyttää.

# Signaalit, joita tutkimme

Kehityksen aikana useita signaaleja arvioitiin vaihdonhavaitsemista varten. Kaikkia testattiin todellisella laitteistolla (rev3_proto2, laiteohjelmistot 2026.02.16.cr74084 ja 2026.04.07.mr77639.1).

# Obstruction Map and Satellite Tracking

# Tausta

Ahangarpour, Zhao, and Pan -tutkijoiden SatInView-tutkimus (ACM MobiCom '24 LEO-NET Workshop) osoitti, että palveleva satelliitti voidaan tunnistaa nollaamalla lautasen estekartta 15 sekunnin vaihdon rajoilla, kyselemällä sitä 1 Hz:n taajuudella ja soveltamalla XOR-operaatiota peräkkäisiin kehyksiin, jotta satelliitin rata näkökentän läpi saadaan poimittua. Havaittu rata sovitetaan sitten TLE-propagoituihin satelliittisijainteihin lähes yksiselitteisen tunnistamisen saavuttamiseksi.

Starlink Viewerin alkuvaiheen kehityksen aikana testasimme estekarttaa ilman nollauksen suorittamista. Esteettömällä lautasella kartta näytti staattiselta: täysin kyllästyneeltä kirkkaan taivaan maskilta ilman kehysten välistä vaihtelua. Päätimme, että tiedot eivät sisällä reaaliaikaista satelliittisignaalitietoa. Tämä johtopäätös oli tarkka nollaamattomalle kartalle, mutta epätäydellinen: kartta näytti staattiselta, koska jokainen pikseli, jonka nykyinen satelliitti olisi voinut maalata, oli jo valaistu aiemmista satelliittien ohilennoista. Ilman kertyneiden tietojen etukäteistä tyhjentämistä XOR-operaatiolla ei ollut mitään uutta havaittavaa.

# Päivitetyt havainnot

SatInView-tutkimusryhmän kanssa käydyn kirjeenvaihdon jälkeen testasimme täydellistä nollaukseen perustuvaa lähestymistapaa rev3_proto2-laitteistolla, jossa oli käytössä laiteohjelmisto 2026.04.07.mr77639.1 (huhtikuu 2026). Tulokset vahvistavat, että tekniikka toimii nykyisellä laitteistolla ja laiteohjelmistolla:

• dish_clear_obstruction_map on käytettävissä ja toimiva. Sen kutsuminen tyhjentää kertyneet SNR-tiedot (377 aktiivista pikseliä vähentyi 1:een testauksessa).
• Nollauksen jälkeen kartta rakentuu uudelleen noin yhdellä uudella pikselillä sekunnissa, kun palveleva satelliitti liikkuu näkökentän läpi.
• Peräkkäisten kehysten XOR-operaatio 1 Hz:n taajuudella tuottaa puhtaita yhden pikselin ratapisteitä lähes nolla-hajonnalla.
• 15 sekunnin vaihdon ajoitus (jokaisen minuutin 12., 27., 42. ja 57. sekunti, globaalisti synkronoitu) vahvistettiin laitteistollamme. Peräkkäiset intervallit seurasivat samaa satelliittia jatkuvasti, ja selvä radan hyppäys havaittiin todellisen vaihdon tapahtuessa.
• Kartta raportoi FRAME_EARTH paikallaan olevilla aktiivisilla lautasilla, mikä tarkoittaa, että ruudukko on suunnattu siten, että ylä-keskipikseli vastaa tosi pohjoista. Liikkuvat tai passiiviset lautaset voivat raportoida FRAME_UT, jolloin ala-keskipikseli vastaa boresight-suuntaa.

# Kompromissi: miksi Nexus Telemetry ei oletuksena nollaa karttaa

dish_clear_obstruction_map-kutsu on tuhoava: se poistaa lautasen kertyneen esteprofiilin. Käyttäjille, joilla on esteitä (puita, rakennuksia tai muita rakenteita), nämä tiedot ovat arvokkaita signaaliongelmien diagnosointiin ja kertyvät ajan myötä monien satelliittien ohilentojen aikana. Niiden nollaaminen 15 sekunnin välein estää lautasta keräämästä mitään estetietoja, ja Starlink-mobiilisovellus näyttää tyhjän tai osittaisen kartan.

Nexus Telemetry käyttää tällä hetkellä geometristä päättelyä (boresight-suunta + TLE-sovitus) oletustapana satelliitintunnistukseen. Tämä lähestymistapa on ei-tuhoava: se ei kutsu mitään kirjoituspäätepisteitä lautasesta eikä sillä ole sivuvaikutuksia käyttäjän estetietoihin.

Käytämme rataan perustuvaa lähestymistapaa kalibrointityökaluna geometrisen päättelymme tarkkuuden vahvistamiseen ja parantamiseen. Arvioimme myös, tarjoammeko radan seurannan valinnaisena tilana edistyneille käyttäjille ja tutkijoille, ja ilmoitamme selkeästi kartan nollauksen kompromissista.

# Mikä voisi muuttaa tämän

Tulevat laiteohjelmistopäivitykset tai laitteistomuutokset voisivat paljastaa lisätelemetriaa, joka parantaisi päättelyn tarkkuutta:

• Toimiva seconds_to_first_nonempty_slot: jos tämä kenttä täytetään uudemmalla laiteohjelmistolla tai laitteistolla, se tarjoaisi luotettavan ajoitussignaalin vaihtokohtaisesti.
• Elektronisen keilansuuntauksen kulmat: mikä tahansa vaiheistetun ryhmäantennin todellisen keilansuunnan paljastaminen mahdollistaisi suoran satelliittitunnistuksen.
• Lievennetty todennus dish_get_context-kyselyssä: jos SpaceX ottaisi initial_satellite_id-kentän uudelleen käyttöön, ongelma ratkeaisi kokonaan.
• Ei-tuhoavat reaaliaikaiset signaalitiedot: jos tuleva laiteohjelmisto paljastaisi satelliittikohtaista signaalitietoa erillisen päätepisteen tai estekartan ei-tuhoavan muunnelman kautta, rata-sovitus-lähestymistapaa voitaisiin käyttää nollaamatta käyttäjän estetietoja.
• Uudet laitteistosukupolvet: SpaceX ottaa käyttöön V3-satelliitteja ja uutta lautaslaitteistoa. Eri laiteohjelmisto- tai laitteistoversiot saattavat täyttää nykyisin kuolleita kenttiä tai paljastaa uutta telemetriaa.

# Aiempi tutkimus

Nexus Telemetry käyttää geometristä päättelyä (boresight-suunta + TLE-propagoidut satelliittisijainnit) arvioidakseen, mikä satelliitti palvelee lautasta. Tämä on heuristinen lähestymistapa: tehokas ja ei-tuhoava, mutta tarkkuudeltaan rajoittunut.

Tarkempaan tunnistukseen Ahangarpour, Zhao, and Pan -tutkijoiden University of Victoriassa kehittämä SatInView-tekniikka (ACM MobiCom 2024, LEO-NET Workshop) saavuttaa lähes yksiselitteisen satelliitintunnistuksen korreloimalla estekartan ratoja TLE-tietoihin. Heidän lähestymistapansa edellyttää estekartan nollaamista vaihdon rajoilla, minkä olemme vahvistaneet toimivaksi nykyisellä laitteistolla ja laiteohjelmistolla (katso Obstruction Map and Satellite Tracking). Heidän toteutuksensa on saatavilla osoitteessa github.com/aliahan/SatInView.

Käytämme heidän rataan perustuvaa tekniikkaansa vertailukohtana Starlink Viewerissä käytetyn geometrisen päättelyn tarkkuuden kalibrointiin ja parantamiseen.

# Maapallo

# Ratavyöhykkeet

Satelliitit ryhmitellään ratakaltevuuden mukaan, joka luetaan kunkin satelliitin rataelementeistä. Kuhunkin vyöhykkeeseen kuuluvat kaikki Starlink-kuoret, joiden kaltevuus on lähellä vyöhykkeen kaltevuutta.

Starlinkin ensimmäisen sukupolven kuoret on numeroitu FCC:n vuoden 2021 päätöksessä (FCC 21-48). Sen toisen sukupolven kuoria ei ole numeroitu (FCC 22-91, DA 26-36), joten jokainen vyöhyke on nimetty kaltevuuden mukaan. Kunkin vyöhykkeen painike näyttää sen luetteloitujen satelliittien määrän ja kytkee vyöhykkeen päälle ja pois. Vyöhyke, jossa ei ole luetteloituja satelliitteja, on piilotettu.

# Uudet laukaisut

Uudet laukaisut näyttää satelliitit, jotka eivät vielä ole julkisessa luettelossa, merkinnällä [NEW]. Niiden sijainnit tulevat SpaceX:n omista efemerideistä CelesTrak-palvelun täydentävissä tiedoissa. Uudella satelliitilla on väliaikainen luettelonumero 799 500 000 tai suurempi, sitä ei lasketa mihinkään vyöhykkeeseen, ja se liittyy vyöhykkeeseensä, kun se luetteloidaan.

# Laukaisun seuraaminen

Kun valitset Uudet laukaisut, näkymä siirtyy uusimpaan laukaisuun, jonka satelliiteilla on yhä väliaikaiset luettelonumerot, ja seuraa sen satelliittijonoa. Kuvateksti näyttää laukaisun tunnuksen, satelliittien määrän, niiden keskimääräisen ratakaltevuuden ja nykyisen korkeuden. Seuraava laukaisu siirtyy seuraavaan jonoon, kun uusia laukaisuja on useampi kuin yksi. Seurannan aikana vieritys zoomaa ja kiertäminen on lukittu. Lopeta seuranta, Esc tai Keskitä lautaseen lopettaa seurannan. Kun tiedoissa ei ole uutta laukaisua, kuvatekstissä lukee Nykyisissä tiedoissa ei ole uusia laukaisuja.

# Sumennustila

Sumennustila piilottaa lautasen maapallolla: sen merkin, sen nimiön ja keilaviivan. Paneelin lautasen koordinaatit sumennetaan.

# Ratatiedot

Satelliittien sijainnit ovat peräisin CelesTrak-palvelun täydentävästä GP-päätepisteestä, joka yhdistää SpaceX:n toimittamat efemeridit vakiomuotoisen 18th Space Defence Squadronin luettelotietoihin. Tiedot tallennetaan paikallisesti Rust-taustajärjestelmän välimuistiin ja päivitetään 6 tunnin välein, ja 48 tunnin vanhentunut välimuistivaravaihtoehto on käytettävissä, jos CelesTrak ei ole tavoitettavissa. Tilarivi näyttää satelliittimäärän, uusien laukaisujen määrän ja tietojen iän.

# Lautasen sijainti

Katseluohjelma käyttää GPS-koordinaatteja lautasen get_location-päätepisteestä, kun ne ovat saatavilla. Jos GPS-tiedot eivät ole käytettävissä, voit syöttää leveysasteesi ja pituusasteesi manuaalisesti asetuspaneelissa.