QuadRF Dapat Mendeteksi Drone dan Melihat WiFi Menembus Dinding

 (jeffgeerling.com)
1 poin oleh GN⁺ 3 jam lalu | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • QuadRF adalah radio phased array portabel yang menggabungkan Raspberry Pi 5 dengan papan FPGA berpewaktuan tingkat pikodetik, memvisualisasikan lingkungan RF 4,9–6GHz melalui beamforming dan pemrosesan sinyal
  • Paket WiFi yang bergerak di udara dapat menjadi objek pengamatan bahkan tanpa koneksi fisik, sehingga data streaming dan decoding RF dapat diteruskan ke pekerjaan analisis di komputer yang lebih bertenaga
  • Dalam pengujian, jaringan WiFi 5GHz muncul sebagai gumpalan warna di layar AR, dan drone DJI Mini Pro 4 juga mudah terdeteksi di langit
  • MIPI lane pada Raspberry Pi 5 digunakan untuk streaming I/Q, menangani transmisi full-duplex latensi rendah di atas 5Gbps dengan cara yang lebih sederhana dan stabil dibanding USB
  • UI-nya masih kasar dan produk crowdfunding sulit diharapkan langsung dikirim, tetapi setelah digunakan selama 1 minggu, kegunaannya terbukti cukup untuk membuat penulis menunggu unit prapesanan

Konsep Dasar dan Kegunaan QuadRF

  • QuadRF adalah radio phased array yang dibuat dengan Raspberry Pi 5 dan papan FPGA sebagai inti, memanfaatkan pewaktuan tingkat pikodetik untuk melakukan pemrosesan sinyal lanjutan dan beamforming
  • Karena paket WiFi bergerak melalui udara, paket tersebut dapat diamati tanpa koneksi jaringan fisik, dan QuadRF menyediakan perangkat lunak bawaan untuk streaming dan decoding RF
  • Jika data diteruskan ke komputer yang lebih bertenaga, data tersebut dapat digunakan untuk pekerjaan seperti analisis trafik WiFi
  • Posisinya adalah lebih baik memahami apa yang mungkin dilakukan dan mengungkap praktik keamanan yang buruk, daripada melarang alat itu sendiri

Hubungan dengan Proyek Array Antena Skala Bulan

  • QuadRF adalah perangkat yang sedang dikerjakan Martin McCormick sebagai bagian dari proyek yang lebih besar, yang menargetkan array antena skala Bulan untuk eksperimen radio EME(Earth-Moon-Earth) dan radioastronomi
  • Martin McCormick pernah bekerja di SpaceX dalam tim yang membuat Dishy, terminal Starlink lama
  • Sistem antena phased array ini tidak dimaksudkan terikat pada sistem satelit proprietari, melainkan diarahkan agar operator berlisensi dapat menghubungkan beberapa modul QuadRF untuk eksperimen radio
  • Dengan menghubungkan beberapa modul, dimungkinkan mencapai hingga 1,15MW EIRP, yang berarti gain antena terarah yang besar
  • QuadRF versi portabel yang diperkecil sendiri tidak cukup kuat untuk mengirim sinyal sampai ke Bulan, tetapi berguna untuk aplikasi SDR lokal pada rentang 4,9–6GHz dan visualisasi lingkungan RF

Pengujian Prototipe dan Alur Penggunaan

  • Penulis meminta prototipe kepada Martin McCormick untuk diuji bersama ayahnya, dan secara terpisah juga sudah melakukan prapesan di Crowd Supply
  • Harga kit dasar di Crowd Supply adalah 499 dolar AS
  • Saat dinyalakan, Raspberry Pi melakukan boot dan membuat hotspot WiFi
    • Pengguna tersambung ke hotspot tersebut lalu mengunjungi http://quadrf/
    • Halaman ini menjalankan sesi VNC di dalam browser
    • GNU Radio, perangkat lunak SDR, dan alat visualisasi RF AR kustom dapat dijalankan
  • UI secara keseluruhan masih kasar, tetapi mengingat semuanya berjalan di Raspberry Pi 5, performanya terasa impresif

Visualisasi RF AR dan Hasil Pengamatan Nyata

  • Di antara perangkat lunak yang disertakan, alat visualisasi AR disebut sebagai fitur paling menarik, tetapi kurang berguna untuk aplikasi SDR nyata
  • Pengguna dapat menyesuaikan penyelarasan antara kamera dan phased array, serta gain penerima
  • Alat visualisasi menampilkan frekuensi 4,9–6GHz sebagai gumpalan warna
    • Pada versi awal, skala tidak ditampilkan di layar
    • Dalam pengujian studio, jaringan WiFi 5GHz yang beroperasi di Channel 100, sekitar 5,5GHz, muncul sebagai warna biru muda
    • Jaringan WiFi di sekitar tampak berwarna merah atau hijau
  • Mobile Expansion Pack mencakup paket baterai dan dudukan ponsel, memungkinkan analisis sebagian C-band secara real time sambil bergerak
  • Dalam pengujian dengan menerbangkan DJI Mini Pro 4 di belakang studio, QuadRF dengan mudah mendeteksi drone di langit
    • Semakin jauh drone, gain harus dinaikkan agar tetap terlihat
    • Saat perangkat dibawa-bawa, UI terasa agak kurang nyaman, sehingga muncul penilaian bahwa AGC atau kontrol gain yang lebih mudah akan berguna
  • Kampanye crowdfunding melampaui ekspektasi, dan enclosure akan beralih dari versi cetak 3D yang digunakan dalam pengujian ke metode injection molding

Streaming RF Bandwidth Tinggi Menggunakan MIPI Raspberry Pi 5

  • Bagian yang sangat menarik dari QuadRF adalah penggunaan MIPI lane Raspberry Pi untuk streaming I/Q SDR latensi rendah
  • Menurut QuadRF Documentation, metode streaming I/Q melalui konektor FFC MIPI kamera dan layar Pi memiliki beberapa keunggulan
    • MIPI dapat menangani transfer data full-duplex latensi rendah di atas 5Gbps melalui chip RP1 pada Pi
    • Lebih sederhana dan stabil dibanding USB
    • Hampir tidak menambah biaya hardware pada papan RF
    • Dapat mempertahankan ratusan MSPS I/Q tanpa putus atau kehilangan sampel
  • Untuk implementasi ini, tampaknya protokol MIPI yang melewati chip RP1 pada Pi 5 harus direkayasa balik
  • Secara arsitektur, beberapa modul QuadRF dapat dihubungkan secara daisy-chain, dan tiap modul dapat menghitung pergeseran fasenya sendiri
  • PCIe juga bisa menjadi alternatif, tetapi implementasi MIPI memungkinkan konektor PCIe tetap tersedia untuk penyimpanan berkecepatan tinggi atau jaringan yang lebih cepat daripada bawaan Pi

Perangkat Praproduksi dan Batasan Produk Crowdfunding

  • Karena hasil ini berasal dari pengujian perangkat praproduksi, semua pengamatan perlu diterima dengan hati-hati
  • Produk kampanye crowdfunding sulit diharapkan langsung dikirim meskipun sudah didukung
  • Awalnya penulis skeptis terhadap kegunaan dan keseruan perangkat phased array portabel kecil, tetapi setelah 1 minggu penggunaan, ia jadi menunggu pengiriman produk yang telah dipesan sebelumnya

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 3 jam lalu
Komentar Hacker News

  • Saya pembuat QuadRF. Kalau ada pertanyaan, akan saya jawab.
    Ada juga video demo singkat: https://m.youtube.com/watch?v=QvniJk3uNyA
    Ada juga video yang membahas lebih dalam: https://m.youtube.com/watch?v=zdJ9Tbm8ALg
    Saya tidak sempat memandu Jeff dengan benar soal kalibrasi penyelarasan kamera atau pengaturan gain nirkabel, tetapi tampaknya ia sebagian besar berhasil memahaminya sendiri. Berdasarkan masukannya, kami sedang memperbaiki UI, dan karena ini open source, Anda juga bisa mengustomisasinya sendiri.
    Realitas tertambah RF hanyalah salah satu dari banyak aplikasi radio terdefinisi perangkat lunak MIMO 4x4 yang kami bangun dari nol. AR bekerja dengan cara aplikasi web men-streaming titik-titik RF, lalu browser di ponsel/laptop menggabungkannya secara real time dengan video kamera lokal. Kami sangat berfokus pada latensi rendah dan frame rate tinggi agar terasa seperti AR sungguhan, dan detail teknisnya ada di https://QuadRF.com/

    • Bagian yang benar-benar menarik di sini adalah Custom ADC. Sepertinya ADC oversampling ΣΔ 1-bit, mungkin sekitar 704 MSPS, dengan struktur yang menangkap transistor diferensial tunggal melalui LVDS RX pada FPGA.
      Ini tampak seperti cara cerdas untuk mengurangi biaya dan jumlah pin, tetapi biasanya clock tree FPGA tidak punya performa jitter yang bagus. Jika tidak memakai PLL internal, spurious mungkin bisa berkurang, tetapi clock buffer tidak bisa dihindari.
      Di dokumentasinya juga tertulis bahwa noise dari switching regulator bisa membuatnya makin terdegradasi. Ah, senangnya mengejar sumber noise RF.
    • Produknya tampak keren, jadi meski belum tahu akan dipakai untuk apa, saya langsung membelinya di Crowd Supply.
      Saya penasaran bagaimana rentang frekuensi 4,9~6GHz ditentukan. Ini akan memvisualisasikan WiFi frekuensi tinggi, tetapi sepertinya tidak untuk WiFi 2,4GHz atau Bluetooth. Apakah mendukung pita itu akan membuat perangkat keras atau antenanya jauh lebih rumit dan mahal?
    • Ini proyek yang sangat keren dan sudah lama saya pantau. Saya penasaran apakah arahnya berubah dari radioastronomi Bumi-Bulan-Bumi.
      Saat pertama kali saya bookmark, situsnya ada di https://open.space
    • Kalau dua perangkat ini ditempatkan agak berjauhan, apakah bisa mendapatkan data 3D/4D yang lebih baik?
    • Keren. Saya melihat penjelasan singkat bahwa ini bisa dipakai untuk jaringan mesh; apakah ada penjelasan yang lebih detail atau tautan materi untuk dipelajari?

  • Saya tidak mengerti maksud dari “bisa melihat WiFi menembus dinding”. Siapa pun yang pernah memakai WiFi tahu bahwa WiFi bekerja menembus dinding.
    Saat mencoba terhubung ke WiFi di apartemen, puluhan jaringan lain muncul. Jadi judul ini terlihat hampir seperti ungkapan yang tidak bermakna.

    • Kalau “melihat” di sini dipahami sebagai memvisualisasikan, menurut saya itu masuk akal.

  • Dalam konteks membayangkan sejauh apa pemerintah bisa melakukan sesuatu, beberapa menit sebelum masuk HN saya membaca artikel ini, lalu kebetulan postingan ini muncul.
    [0] https://www.prnewswire.com/news-releases/the-future-takes-fl...

  • Suatu hari saya ingin membuat hal seperti ini untuk suara. Akan bagus jika bisa mengetahui arah dan jarak asal suara.
    Dalam skala kecil, bisa dipakai mencari “komponen mana yang berderit?”, dan dalam skala besar bisa memastikan hal seperti “apakah suara gemuruh itu berasal dari lokasi konstruksi beberapa blok jauhnya?”

  • Aplikasi visualisasinya mengingatkan saya pada kamera termal.
    Saya pernah mendengar klaim bahwa sebagian perangkat, terutama TV, memiliki uplink seluler 5G rahasia. Namun saya belum pernah melihat nama model tertentu disebutkan.
    Jika ada lebih banyak varian yang mendukung pita RF yang lebih umum dipakai, orang-orang bisa berkeliling sendiri dan memverifikasinya secara nyata.
    Sebagai tambahan, saya menduga lembaga tiga huruf sudah sangat lama memiliki teknologi seperti ini sebagai alat deteksi perangkat penyadap.

    • Siapa yang membayar operator untuk koneksi 5G semacam itu? Dan apakah FCC sudah sedemikian rusak hingga mengizinkan perangkat nirkabel yang tidak dilaporkan dalam produk konsumen?
    • Cerita seperti ini kadang muncul di HN, tetapi saya belum pernah melihat contoh konkret. Kalau ada yang tahu modem 5G rahasia yang dipakai untuk mengawasi orang, akan bagus jika dibagikan.

  • Kalau ini dimasukkan ke kacamata pintar, sepertinya akan sangat menarik.

  • Saya baru melihat sekilas; apakah ini mendeteksi drone di langit? Entah apakah saya memahaminya dengan benar.
    Mengingat apa yang sedang terjadi di Eropa Timur saat ini, mungkin ada aplikasi di bidang pertahanan.

    • Ini mendeteksi drone yang memancarkan sinyal RF pada pita frekuensi yang sama. Alasan banyak drone yang dipakai di Ukraina memakai tether serat optik tipis juga karena salah satu respons awal anti-drone adalah sekadar melakukan jamming pada frekuensi yang dipakai operator.
      Sarana anti-drone yang lebih canggih juga dipakai. Misalnya menembakkan gelombang mikro berenergi tinggi terarah untuk merusak rangkaian.
    • Ini adalah pencarian arah radio phased array yang sangat standar dan dikalibrasi untuk frekuensi WiFi, dan perangkat seperti ini sudah ada di setiap pameran pertahanan.
      Karena itu, jamming dilakukan di mana-mana untuk membutakan perangkat seperti itu, dan banyak wahana nirawak kini diikat dengan serat optik alih-alih dikendalikan lewat RF.
    • Sangat mungkin.
      Sekitar 5 tahun sebelum invasi Rusia pada 2022, seorang teman yang menyelesaikan teknik elektro lewat jalur nontradisional bekerja di perusahaan yang membuat radar pelacak drone.
      Itu adalah sistem aktif, secara konsep mirip radar sistem pertahanan udara tetapi lebih kecil dan bekerja lebih cepat.
      Perangkat dalam artikel ini adalah sistem pasif yang melihat pemancar drone. Tautan komunikasi adalah kelemahan jelas drone, sehingga bisa dideteksi dan di-jamming, dan akibatnya penyebaran luas drone serang mematikan yang beroperasi secara anonim tampaknya cukup tak terhindarkan.

  • UI dan keluaran aplikasi visualisasinya mirip dengan yang terlihat pada kamera akustik.

  • Saya penasaran apakah alat ini bisa membantu pengujian kepatuhan EMC. TinySA saya membutuhkan LNA, dan saya juga penasaran apakah perangkat ini punya noise floor yang diperlukan.

    • Saya rasa para profesional tidak akan mencari perangkat ini untuk pengujian EMC/EMI. Mereka sudah punya peralatan uji yang diperlukan untuk pekerjaan itu.
    • Sepertinya kurang cocok untuk penggunaan itu. Ini relatif narrowband, dan bukan frekuensi tempat masalah EMC biasanya muncul. Pada pita 5~6GHz, kecil kemungkinan sesuatu memancarkan sinyal kecuali memang sengaja memancar pada frekuensi itu.

  • Menarik. SDR sudah cukup lama tersedia dengan harga yang masuk akal, tetapi performa pemrosesan untuk menangani WiFi dan sinyal digital lain cukup sulit didapat.
    Dengan asumsi RAM akan bisa dibeli lagi ke depannya, saya rasa akan muncul jauh lebih banyak perangkat untuk prosumer guna analisis sinyal mentah.

    • Apakah ada SDR tertentu yang Anda pikirkan? Saya kira dongle v2 tidak mencapai pita WiFi. Baru belakangan ini saya ingin mempelajari SDR karena mungkin bisa membantu memahami elektromagnetika.