QuadRF consegue detectar drones e ver o WiFi através de paredes

 (jeffgeerling.com)
1 pontos por GN⁺ 3 시간 전 | 1 comentários | Compartilhar no WhatsApp
  • QuadRF é um rádio portátil de arranjo em fases que combina um Raspberry Pi 5 com uma placa FPGA de temporização em nível de picossegundos para visualizar o ambiente de RF de 4,9~6GHz com beamforming e processamento de sinais
  • Pacotes WiFi que se movem pelo ar podem ser observados sem acesso físico, então os dados transmitidos e decodificados por RF podem alimentar análises em computadores mais potentes
  • Nos testes, uma rede WiFi de 5GHz apareceu como manchas coloridas em uma tela de AR, e um drone DJI Mini Pro 4 também foi facilmente detectado no céu
  • As lanes MIPI do Raspberry Pi 5 são usadas para streaming I/Q, lidando com transmissão full-duplex de baixa latência acima de 5Gbps de uma forma mais simples e estável que USB
  • A interface ainda é meio bruta e não dá para esperar envio imediato de um produto de crowdfunding, mas após uma semana de uso sua utilidade ficou clara a ponto de valer a espera pelo item em pré-venda

Conceito básico e usos do QuadRF

  • QuadRF é um rádio de arranjo em fases construído em torno de um Raspberry Pi 5 e uma placa FPGA, usando temporização em nível de picossegundos para realizar processamento avançado de sinais e beamforming
  • Como os pacotes WiFi trafegam pelo ar, eles podem ser observados sem conexão física à rede, e o QuadRF oferece software integrado para streaming e decodificação de RF
  • Ao enviar os dados para um computador mais poderoso, eles podem ser usados em tarefas como análise de tráfego WiFi
  • A ideia é que é melhor entender o que é possível e expor práticas ruins de segurança do que simplesmente proibir a ferramenta em si

Relação com o projeto de arranjo de antenas em escala lunar

  • O QuadRF é um dispositivo em que Martin McCormick trabalha como parte de um projeto maior, que tem como objetivo um arranjo de antenas em escala lunar para experimentos de rádio EME (Earth-Moon-Earth) e radioastronomia
  • Martin McCormick já trabalhou na SpaceX na equipe que criou o Dishy, o terminal original do Starlink
  • Esse sistema de antenas em arranjo em fases busca não ficar preso a sistemas de satélite proprietários, permitindo que operadores licenciados conectem vários módulos QuadRF para experimentos de rádio
  • Ao conectar vários módulos, é possível chegar a até 1,15MW EIRP, o que representa um grande ganho de antena direcional
  • O próprio QuadRF, reduzido ao formato portátil, não é potente o bastante para enviar sinais até a Lua, mas é útil para aplicações locais de SDR e visualização do ambiente de RF na faixa de 4,9~6GHz

Teste do protótipo e fluxo de uso

  • Para testar com seu pai, foi solicitado um protótipo a Martin McCormick, enquanto um pedido em pré-venda também já havia sido feito separadamente no Crowd Supply
  • O kit básico no Crowd Supply custa US$ 499
  • Ao ligar o aparelho, o Raspberry Pi inicializa e cria um hotspot WiFi
    • O usuário se conecta a esse hotspot e depois acessa http://quadrf/
    • Essa página executa uma sessão VNC no navegador
    • É possível rodar GNU Radio, software SDR e uma ferramenta personalizada de visualização AR de RF
  • A interface geral ainda é bruta, mas o desempenho impressiona considerando que tudo roda no Raspberry Pi 5

Visualização AR de RF e resultados reais de observação

  • Entre os softwares incluídos, a ferramenta de visualização AR é considerada o recurso mais interessante, embora seja menos útil para aplicações reais de SDR
  • O usuário pode ajustar o alinhamento entre a câmera e o arranjo em fases, além do ganho do receptor
  • A ferramenta de visualização mostra frequências de 4,9~6GHz como manchas coloridas
    • Nas versões iniciais, a tela não exibe escala
    • Em um teste no estúdio, uma rede WiFi de 5GHz operando no Canal 100, por volta de 5,5GHz, apareceu em azul-claro
    • Redes WiFi ao redor aparecem em vermelho ou verde
  • O Mobile Expansion Pack inclui bateria e suporte para celular, permitindo analisar parte da banda C em tempo real enquanto se move
  • Em um teste com um DJI Mini Pro 4 voando atrás do estúdio, o QuadRF detectou o drone facilmente no céu
    • Conforme o drone se afastava, era preciso aumentar o ganho para continuar vendo-o
    • Ao carregar o dispositivo andando, a interface se mostrou um pouco incômoda, levando à avaliação de que AGC ou um controle de ganho mais simples seria desejável
  • A campanha de crowdfunding superou as expectativas, e o gabinete deve passar da versão impressa em 3D usada nos testes para moldagem por injeção

Streaming de RF de alta largura de banda com o MIPI do Raspberry Pi 5

  • Um dos pontos mais interessantes do QuadRF é o uso das lanes MIPI do Raspberry Pi para streaming SDR I/Q de baixa latência
  • Segundo a documentação do QuadRF, o método de transmitir I/Q pelos conectores FFC MIPI de câmera e display do Pi traz várias vantagens
    • O MIPI pode lidar, via chip RP1 do Pi, com transmissão de dados full-duplex de baixa latência acima de 5Gbps
    • É mais simples e estável que USB
    • Quase não adiciona custo extra de hardware à placa de RF
    • Pode manter I/Q em centenas de MSPS sem interrupções nem perda de amostras
  • Para essa implementação, aparentemente foi necessário fazer engenharia reversa do protocolo MIPI que passa pelo chip RP1 no Pi 5
  • Pela arquitetura, vários módulos QuadRF podem ser conectados em daisy chain, e cada módulo pode calcular seu próprio deslocamento de fase
  • PCIe também poderia ser uma alternativa, mas a implementação via MIPI permite reservar o conector PCIe para armazenamento de alta velocidade ou rede mais rápida do que a oferecida nativamente pelo Pi

Limitações de hardware de pré-produção e produtos de crowdfunding

  • Como se trata de um teste de equipamento de pré-produção, todas as observações devem ser vistas com cautela
  • Em produtos de campanhas de crowdfunding, é difícil esperar entrega imediata mesmo apoiando o projeto
  • No começo havia ceticismo sobre a utilidade e a diversão de um pequeno dispositivo portátil de arranjo em fases, mas depois de uma semana de uso veio a expectativa de receber o produto já encomendado na pré-venda

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1 comentários

 
GN⁺ 3 시간 전
Comentários do Hacker News

  • Sou o criador do QuadRF. Se tiverem perguntas, posso responder
    Também há um vídeo curto de demonstração: https://m.youtube.com/watch?v=QvniJk3uNyA
    Há também um vídeo mais aprofundado: https://m.youtube.com/watch?v=zdJ9Tbm8ALg
    Não consegui orientar o Jeff direito sobre a calibração do alinhamento da câmera nem sobre as configurações de ganho de rádio, mas parece que ele descobriu quase tudo sozinho. Estamos melhorando a UI com base nas sugestões dele e, como é open source, também dá para personalizar diretamente
    Realidade aumentada por RF é apenas uma das várias aplicações de um rádio definido por software 4x4 MIMO criado do zero. A AR funciona com um app web fazendo streaming de pontos de RF, enquanto o navegador no celular/notebook os compõe em tempo real com a imagem da câmera local. Temos sido obcecados por baixa latência e alta taxa de quadros para que pareça AR de verdade, e os detalhes técnicos estão em https://QuadRF.com/

    • A parte realmente interessante aqui é o ADC customizado. Parece um ADC de sobreamostragem ΣΔ de 1 bit, algo em torno de 704 MSPS, com a captura de um único transistor diferencial pelo LVDS RX do FPGA
      Parece uma forma inteligente de reduzir custo e número de pinos, mas normalmente as árvores de clock de FPGAs não têm bom desempenho de jitter. Se não usar a PLL interna, pode reduzir espúrios, mas não dá para evitar o buffer de clock
      A documentação também diz que pode haver degradação adicional por ruído de reguladores chaveados. Ah, a alegria de caçar fontes de ruído de RF
    • O produto parece bacana, então comprei na Crowd Supply imediatamente, embora ainda não saiba no que vou usar
      Fiquei curioso sobre como vocês definiram a faixa de frequência como 4,9~6 GHz. Ele deve visualizar WiFi em frequências mais altas, mas imagino que não 2,4 GHz WiFi nem Bluetooth; para dar suporte a essas bandas, o hardware ou as antenas ficariam muito mais complexos e caros?
    • Um projeto muito legal que acompanho há algum tempo. Fiquei curioso se vocês estão mudando de direção em relação à radioastronomia Terra-Lua-Terra
      Quando marquei o site pela primeira vez, ele ficava em https://open.space
    • Se duas dessas unidades forem colocadas a certa distância uma da outra, seria possível obter dados 3D/4D melhores?
    • Legal. Vi uma breve explicação de que isso poderia ser usado em redes mesh; há uma explicação mais detalhada ou links de materiais para aprender?

  • Não sei o que significa dizer que “pode ver WiFi através de paredes”. Qualquer pessoa que já usou WiFi sabe que ele funciona atravessando paredes
    Quando tento me conectar ao WiFi no meu apartamento, aparecem dezenas de outras redes. Então esse título me parece quase uma expressão sem sentido

    • Acho que faz sentido se você interpretar “ver” aqui como visualizar

  • No contexto de imaginar até onde o governo pode chegar, li este artigo poucos minutos antes de entrar no HN e, por coincidência, este post estava lá
    [0] https://www.prnewswire.com/news-releases/the-future-takes-fl...

  • Um dia quero fazer algo assim para som. Seria bom saber a direção e a distância de onde um som está vindo
    Em pequena escala, daria para descobrir “qual peça está rangendo?”; em grande escala, confirmar coisas como “esse estrondo está vindo da obra a alguns quarteirões daqui?”

  • O app de visualização me lembra uma câmera térmica
    Já ouvi alegações de que alguns dispositivos, principalmente TVs, têm um uplink celular 5G secreto embutido. Mas nunca vi um modelo específico ser citado
    Se surgirem mais variantes compatíveis com bandas de RF mais comuns, as pessoas poderão sair por aí e verificar por conta própria
    Além disso, imagino que agências de três letras tenham tecnologias assim como ferramentas de detecção de escutas há muito tempo

    • Quem pagaria às operadoras por essas conexões 5G? E a FCC estaria tão quebrada a ponto de permitir dispositivos sem fio não declarados em produtos de consumo?
    • Esse assunto aparece de vez em quando no HN, mas ainda não vi casos concretos. Se alguém souber de um modem 5G secreto usado para vigiar pessoas, seria bom compartilhar

  • Seria realmente interessante colocar isso em óculos inteligentes

  • Dei uma olhada por alto; ele detecta drones no céu? Não sei se entendi direito
    Pensando no que está acontecendo agora no Leste Europeu, poderia haver aplicações na área de defesa

    • Ele detecta drones que emitem sinais de RF na mesma faixa de frequência. A razão de muitos drones usados na Ucrânia empregarem um fino tether de fibra óptica também é que uma das primeiras contramedidas antidrones foi simplesmente fazer jamming da frequência usada pelo operador
      Contramedidas antidrones mais avançadas também estão em uso. Por exemplo, disparar micro-ondas direcionadas de alta energia para destruir circuitos
    • Isto é uma radiogoniometria por arranjo em fase bem padrão, calibrada para frequências WiFi, e esse tipo de equipamento já está em todas as feiras de defesa
      Por isso há jamming por toda parte para cegar esses equipamentos, e muitos veículos não tripulados agora estão presos a fibra óptica em vez de serem controlados por RF
    • Perfeitamente possível
      Cerca de 5 anos antes da invasão russa de 2022, um amigo que concluiu engenharia elétrica por um caminho não tradicional trabalhava em uma empresa que fazia radares de rastreamento de drones
      Era um sistema ativo e, conceitualmente, parecido com um radar de sistema de defesa aérea, mas menor e operando mais rápido
      O equipamento deste artigo é um sistema passivo que observa o transmissor do drone. O link de comunicação é uma vulnerabilidade óbvia do drone, portanto pode ser detectado e sofrer jamming, e, como resultado, parece bastante inevitável a disseminação de drones de ataque letais operando de forma anônima

  • A UI e a saída do app de visualização são parecidas com o que se vê em uma câmera acústica

  • Fico me perguntando se esta ferramenta ajudaria em testes de conformidade EMC. Meu TinySA precisa de um LNA, e também fico curioso se este equipamento tem o piso de ruído necessário

    • Não acho que profissionais procurariam isso para testes EMC/EMI. Eles já têm os equipamentos de teste necessários para esse trabalho
    • Não parece muito adequado para esse uso. É relativamente de banda estreita, e também não é uma frequência em que problemas de EMC normalmente aparecem. Na faixa de 5~6 GHz, é improvável que algo emita nessa frequência a menos que esteja transmitindo deliberadamente nela

  • Interessante. SDRs já existem há algum tempo a preços razoáveis, mas o poder de processamento para lidar com WiFi e outros sinais digitais tem sido bem mais difícil de obter
    Partindo do pressuposto de que será possível comprar RAM no futuro, acho que veremos muito mais equipamentos para prosumers voltados à análise de sinais brutos

    • Você tem algum SDR específico em mente? Eu achava que os dongles v2 não chegavam à banda de WiFi. Só recentemente fiquei com vontade de aprender SDR para ajudar a entender eletromagnetismo