QuadRF puede detectar drones y ver WiFi a través de las paredes

 (jeffgeerling.com)
1 puntos por GN⁺ 3 시간 전 | 1 comentarios | Compartir por WhatsApp
  • QuadRF es una radio portátil de arreglo en fase que combina una Raspberry Pi 5 con una placa FPGA con temporización a nivel de picosegundos, y visualiza el entorno RF de 4.9 a 6 GHz mediante beamforming y procesamiento de señales
  • Los paquetes WiFi que se desplazan por el aire pueden observarse incluso sin conexión física, por lo que los datos de streaming y decodificación RF pueden pasar a tareas de análisis en una computadora más potente
  • En las pruebas, una red WiFi de 5 GHz apareció como manchas de color en una pantalla de AR, y un dron DJI Mini Pro 4 también fue detectado fácilmente en el cielo
  • Los carriles MIPI de la Raspberry Pi 5 se usan para streaming I/Q, manejando transmisión full-duplex de baja latencia de más de 5 Gbps de una forma más simple y estable que USB
  • La UI todavía es rudimentaria y no conviene esperar envío inmediato de un producto de crowdfunding, pero tras una semana de uso se comprobó que era lo bastante práctico como para esperar el pedido anticipado

Concepto básico y usos de QuadRF

  • QuadRF es una radio de arreglo en fase construida en torno a una Raspberry Pi 5 y una placa FPGA, que usa temporización a nivel de picosegundos para realizar procesamiento avanzado de señales y beamforming
  • Como los paquetes WiFi viajan por el aire, pueden observarse sin una conexión física a la red, y QuadRF ofrece software integrado para hacer streaming y decodificación de RF
  • Al pasar los datos a una computadora más potente, pueden usarse para tareas como el análisis de tráfico WiFi
  • La postura es que, más que prohibir la herramienta en sí, es mejor entender lo que permite hacer y exponer malas prácticas de seguridad

Relación con el proyecto de arreglo de antenas a escala lunar

  • QuadRF es un dispositivo en el que Martin McCormick trabaja como parte de un proyecto más grande, cuyo objetivo es un arreglo de antenas a escala lunar para experimentos de radio EME (Earth-Moon-Earth) y radioastronomía
  • Martin McCormick tiene antecedentes trabajando en SpaceX, en el equipo que creó Dishy, el terminal original de Starlink
  • Este sistema de antenas de arreglo en fase busca no quedar atado a un sistema satelital propietario, sino permitir que operadores con licencia conecten varios módulos QuadRF para usarlos en experimentos de radio
  • Al conectar varios módulos se puede llegar hasta 1.15 MW EIRP, lo que implica una gran ganancia de antena direccional
  • El QuadRF portátil, reducido en tamaño, no es lo bastante potente como para enviar señales hasta la Luna, pero es útil para aplicaciones SDR locales en el rango de 4.9 a 6 GHz y para visualizar el entorno RF

Pruebas del prototipo y flujo de uso

  • Se solicitó un prototipo a Martin McCormick para probarlo junto con el padre del autor, y además ya se había hecho un pedido anticipado por separado en Crowd Supply
  • El kit básico de Crowd Supply cuesta 499 dólares
  • Al encenderlo, la Raspberry Pi arranca y crea un hotspot WiFi
    • El usuario se conecta a ese hotspot y luego visita http://quadrf/
    • Esa página ejecuta una sesión VNC dentro del navegador
    • Se pueden ejecutar GNU Radio, software SDR y una herramienta personalizada de visualización RF en AR
  • La UI general todavía es rudimentaria, pero considerando que todo corre en una Raspberry Pi 5, el rendimiento resulta impresionante

Visualización RF en AR y resultados reales de observación

  • Entre el software incluido, la herramienta de visualización AR se considera la función más interesante, aunque es menos útil para aplicaciones SDR reales
  • El usuario puede ajustar la alineación entre la cámara y el arreglo en fase, así como la ganancia del receptor
  • La herramienta de visualización muestra las frecuencias de 4.9 a 6 GHz como manchas de color
    • En la versión inicial, la pantalla no muestra una escala
    • En una prueba en estudio, una red WiFi de 5 GHz que operaba en el Channel 100, alrededor de 5.5 GHz, apareció en color azul claro
    • Las redes WiFi cercanas se ven en rojo o verde
  • El Mobile Expansion Pack incluye una batería externa y un soporte para teléfono, lo que permite analizar en tiempo real parte de la banda C mientras uno se desplaza
  • En una prueba en la que se voló un DJI Mini Pro 4 detrás del estudio, QuadRF detectó fácilmente el dron en el cielo
    • A medida que el dron se alejaba, era necesario subir la ganancia para seguir viéndolo
    • Al llevar el dispositivo en la mano, la UI resultaba algo incómoda, por lo que se evaluó que sería deseable contar con AGC o un control de ganancia más sencillo
  • La campaña de crowdfunding superó las expectativas, y la carcasa pasará de la versión impresa en 3D usada en las pruebas a un método de moldeo por inyección

Streaming RF de alto ancho de banda usando MIPI en Raspberry Pi 5

  • Un aspecto especialmente interesante de QuadRF es que usa los carriles MIPI de la Raspberry Pi para streaming SDR I/Q de baja latencia
  • Según la documentación de QuadRF, el método de transmitir I/Q por los conectores MIPI FFC de cámara y pantalla de la Pi tiene varias ventajas
    • MIPI puede manejar transmisión de datos full-duplex de baja latencia de más de 5 Gbps a través del chip RP1 de la Pi
    • Es más simple y estable que USB
    • Casi no agrega costo de hardware adicional a la placa RF
    • Puede sostener cientos de MSPS de I/Q sin cortes ni pérdida de muestras
  • Para esta implementación, al parecer fue necesario hacer ingeniería inversa del protocolo MIPI que pasa por el chip RP1 en la Pi 5
  • Por su arquitectura, se pueden conectar varios módulos QuadRF en cadena tipo daisy chain, y cada módulo puede calcular su propio desplazamiento de fase
  • PCIe también podría ser una alternativa, pero la implementación con MIPI permite dejar el conector PCIe disponible para almacenamiento de alta velocidad o para redes más rápidas que las integradas en la Pi

Limitaciones del equipo de preproducción y del producto de crowdfunding

  • Como se trata de pruebas con equipo de preproducción, todas las observaciones deben tomarse con cautela
  • Aunque se apoye la campaña de crowdfunding, es difícil esperar que el producto se envíe de inmediato
  • Al principio había escepticismo sobre la utilidad y lo divertido que podía ser un pequeño dispositivo portátil de arreglo en fase, pero tras una semana de uso quedó la expectativa de recibir el producto pedido por anticipado

Lecturas relacionadas

1 comentarios

 
GN⁺ 3 시간 전
Comentarios de Hacker News

  • Soy la persona que hizo QuadRF. Si tienen preguntas, las respondo.
    También hay un video corto de demostración: https://m.youtube.com/watch?v=QvniJk3uNyA
    Y otro video más a fondo: https://m.youtube.com/watch?v=zdJ9Tbm8ALg
    No logré guiar bien a Jeff con la calibración de alineación de la cámara ni con la configuración de ganancia inalámbrica, pero parece que resolvió casi todo por su cuenta. Estoy mejorando la UI con base en sus sugerencias, y como es open source también se puede personalizar directamente.
    La realidad aumentada de RF es solo una de varias aplicaciones de una radio definida por software 4x4 MIMO construida desde cero. La AR funciona con una web app que transmite puntos de RF, y el navegador del teléfono o laptop los compone en tiempo real sobre el video de la cámara local. He estado obsesionado con una baja latencia y un frame rate alto para que se sienta como AR de verdad, y los detalles técnicos están en https://QuadRF.com/

    • La parte realmente interesante aquí es el ADC custom. Parece una especie de ADC de sobremuestreo ΣΔ de 1 bit, quizá alrededor de 704 MSPS, y da la impresión de usar un solo transistor diferencial capturado por el LVDS RX del FPGA.
      Parece una forma ingeniosa de reducir costo y cantidad de pines, pero normalmente el árbol de reloj del FPGA no tiene buen desempeño de jitter. Si no se usa el PLL interno quizá se reduzcan los espurios, pero no se pueden evitar los buffers de reloj.
      La documentación también dice que podría degradarse más por ruido del regulador conmutado. La eterna diversión de perseguir fuentes de ruido RF.
    • El producto se ve genial; todavía no sé para qué lo usaría, pero lo compré de inmediato en Crowd Supply.
      Me da curiosidad cómo decidieron el rango de frecuencia 4.9~6GHz. Visualizaría WiFi de alta frecuencia, pero no parece que serviría para WiFi de 2.4GHz ni Bluetooth. ¿Soportar también esas bandas habría hecho el hardware o la antena mucho más complejos y caros?
    • Es un proyecto muy bueno que sigo desde hace tiempo. Me pregunto si esto es un cambio de rumbo desde la radioastronomía Tierra-Luna-Tierra.
      Cuando lo guardé por primera vez en marcadores, el sitio estaba en https://open.space
    • Si se colocan dos de estos dispositivos a cierta distancia entre sí, ¿se podrían obtener mejores datos 3D/4D?
    • Qué bueno. Vi una breve explicación de que podría usarse para redes mesh; ¿hay alguna explicación más detallada o enlaces a materiales para aprender más?

  • No entiendo qué significa “puede ver WiFi a través de paredes”. Cualquiera que haya usado WiFi sabe que funciona atravesando paredes.
    Si intentas conectarte a WiFi en un departamento, te aparecen decenas de otras redes. Por eso el título parece casi una expresión sin sentido.

    • Creo que tiene sentido si interpretas “ver” como visualizar.

  • En el contexto de pensar hasta dónde puede llegar el gobierno, leí este artículo unos minutos antes de entrar a HN y justo me encontré con esta publicación.
    [0] https://www.prnewswire.com/news-releases/the-future-takes-fl...

  • Algún día me gustaría hacer algo así para sonido. Estaría bien poder saber desde dónde viene un sonido, con dirección y distancia.
    En pequeña escala serviría para encontrar “¿qué pieza está chirriando?”, y en gran escala para verificar cosas como “¿ese estruendo viene de una obra a varias cuadras?”.

  • La app de visualización me recuerda a una cámara térmica.
    He escuchado afirmaciones de que algunos dispositivos, sobre todo TVs, incluyen un uplink celular 5G secreto. Pero nunca he visto que mencionen modelos específicos.
    Si empiezan a salir más variantes que soporten bandas RF más comunes, la gente podría caminar por ahí y comprobarlo por sí misma.
    Dicho eso, parecería que las agencias de tres letras han tenido este tipo de tecnología como herramienta para detectar dispositivos de escucha desde hace muchísimo tiempo.

    • ¿Y quién le pagaría al operador el costo de esa conexión 5G? ¿Y acaso la FCC está tan mal como para permitir dispositivos inalámbricos no declarados en productos de consumo?
    • A veces se habla de esto en HN, pero todavía no he visto casos concretos. Si conoces algún módem 5G secreto usado para vigilar gente, estaría bueno que lo compartieras.

  • Sería realmente interesante poner esto en smart glasses.

  • Lo revisé por encima, pero ¿esto detecta drones en el cielo? No estoy seguro de haberlo entendido bien.
    Pensando en lo que está pasando ahora en Europa del Este, podría tener aplicaciones en defensa.

    • Detecta drones que emiten señales RF en la misma banda de frecuencia. Una razón por la que muchos drones usados en Ucrania emplean un delgado tether de fibra óptica es que una de las primeras respuestas antidron fue simplemente interferir la frecuencia que usaba el operador.
      También se usan medidas antidron más avanzadas. Por ejemplo, disparar microondas direccionales de alta energía para destruir la electrónica.
    • Esto es un radiogoniometraje por arreglo en fase bastante estándar, calibrado para frecuencias WiFi, y ese tipo de equipo ya está en todas las ferias de defensa.
      Por eso se hace jamming por todos lados para cegar estos equipos, y muchos drones ahora van atados a fibra óptica en vez de usar control por RF.
    • Totalmente posible.
      Un amigo que terminó ingeniería eléctrica por una vía no tradicional, unos 5 años antes de la invasión rusa de 2022, trabajó en una empresa que hacía radares de seguimiento de drones.
      Era un sistema activo y, en concepto, similar al radar de un sistema de defensa aérea, pero más pequeño y de operación más rápida.
      El equipo de esta publicación es un sistema pasivo que observa el transmisor del dron. El enlace de comunicaciones es una debilidad evidente del dron, así que puede detectarse e interferirse; como resultado, parece bastante inevitable la proliferación de drones de ataque letales que operan de forma anónima.

  • La UI y la salida de la app de visualización se parecen a lo que se ve en una cámara acústica.

  • Me pregunto si esta herramienta serviría para pruebas de conformidad EMC. Mi TinySA necesita un LNA; también me pregunto si este equipo tiene el piso de ruido necesario.

    • No creo que los profesionales vayan a buscar esto para pruebas EMC/EMI. Ya cuentan con el equipo de prueba que hace falta para ese trabajo.
    • No parece muy adecuado para ese uso. Es relativamente de banda estrecha, y tampoco son las frecuencias donde suelen aparecer problemas de EMC. Es poco probable que algo emita en la banda de 5~6GHz a menos que haya sido diseñado para transmitir ahí a propósito.

  • Interesante. Los SDR llevan un tiempo disponibles a precios razonables, pero la capacidad de procesamiento necesaria para manejar WiFi y otras señales digitales ha sido bastante difícil de conseguir.
    Asumiendo que en el futuro se pueda comprar RAM, supongo que veremos mucho más equipo prosumer para análisis de señales en bruto.

    • ¿Tienes algún SDR específico en mente? Pensaba que el dongle v2 no llegaba hasta la banda de WiFi. Hace poco recién me dieron ganas de aprender SDR para ayudarme a entender electromagnetismo.