QuadRF peut repérer des drones et voir le WiFi à travers les murs
(jeffgeerling.com)- QuadRF est une radio à réseau phasé portable qui associe un Raspberry Pi 5 à une carte FPGA avec une synchronisation à l’échelle de la picoseconde, afin de visualiser l’environnement RF de 4,9 à 6 GHz par beamforming et traitement du signal
- Les paquets WiFi qui circulent dans l’air peuvent être observés sans connexion physique, et les données RF streamées et décodées peuvent ensuite être analysées par un ordinateur plus puissant
- Lors des tests, un réseau WiFi 5 GHz est apparu sous forme de taches colorées dans l’affichage AR, et un drone DJI Mini Pro 4 a aussi été facilement repéré dans le ciel
- Les lignes MIPI du Raspberry Pi 5 sont utilisées pour le streaming I/Q, gérant des transferts full duplex à faible latence de plus de 5 Gbit/s, d’une manière plus simple et plus stable que l’USB
- L’interface utilisateur reste encore brute et il ne faut pas s’attendre à une livraison immédiate pour un produit en financement participatif, mais après une semaine d’utilisation, son utilité a été suffisamment confirmée pour attendre la précommande
Concept de base et usages de QuadRF
- QuadRF est une radio à réseau phasé construite autour d’un Raspberry Pi 5 et d’une carte FPGA, qui exploite une synchronisation à l’échelle de la picoseconde pour effectuer du traitement du signal avancé et du beamforming
- Les paquets WiFi se déplacent dans l’air, ils peuvent donc être observés sans accès physique au réseau, et QuadRF fournit un logiciel intégré pour streamer et décoder la RF
- En transférant les données vers un ordinateur plus puissant, on peut les utiliser pour des tâches comme l’analyse du trafic WiFi
- L’idée est qu’il vaut mieux comprendre ce que ce type d’outil rend possible et mettre en évidence les mauvaises pratiques de sécurité, plutôt que d’interdire l’outil lui-même
Lien avec le projet de réseau d’antennes Moon-scale
- QuadRF est un appareil sur lequel travaille Martin McCormick dans le cadre d’un projet plus vaste, visant un réseau d’antennes Moon-scale pour des expériences radio EME (Earth-Moon-Earth) et la radioastronomie
- Martin McCormick a travaillé chez SpaceX dans l’équipe qui a conçu Dishy, le terminal Starlink existant
- Ce système d’antennes à réseau phasé ne vise pas à être lié à un système satellitaire propriétaire, mais à permettre à des opérateurs licenciés de connecter plusieurs modules QuadRF pour des expérimentations radio
- En connectant plusieurs modules, il est possible d’atteindre jusqu’à 1,15 MW EIRP, ce qui correspond à un gain d’antenne directionnelle important
- Le QuadRF portable, réduit à cette échelle, n’est pas assez puissant pour envoyer un signal jusqu’à la Lune, mais il est utile pour les applications SDR locales dans la plage 4,9–6 GHz et pour la visualisation de l’environnement RF
Tests du prototype et parcours d’utilisation
- Un prototype a été demandé à Martin McCormick pour le tester avec son père, tandis qu’une précommande avait aussi été passée séparément sur Crowd Supply
- Le kit de base sur Crowd Supply coûte 499 dollars
- À l’allumage, le Raspberry Pi démarre et crée un point d’accès WiFi
- L’utilisateur se connecte à ce point d’accès, puis se rend sur
http://quadrf/ - Cette page lance une session VNC dans le navigateur
- Il est possible d’exécuter GNU Radio, des logiciels SDR et un outil personnalisé de visualisation RF en AR
- L’utilisateur se connecte à ce point d’accès, puis se rend sur
- L’interface globale reste encore brute, mais les performances sont impressionnantes si l’on considère que tout tourne sur un Raspberry Pi 5
Visualisation RF en AR et résultats d’observation réels
- Parmi les logiciels inclus, l’outil de visualisation AR est considéré comme la fonctionnalité la plus intéressante, même s’il est moins utile pour les applications SDR concrètes
- L’utilisateur peut ajuster l’alignement entre la caméra et le réseau phasé, ainsi que le gain du récepteur
- L’outil de visualisation affiche les fréquences de 4,9 à 6 GHz sous forme de taches colorées
- Dans la première version, aucune échelle n’est affichée à l’écran
- Lors d’un test en studio, un réseau WiFi 5 GHz fonctionnant sur le Channel 100, à environ 5,5 GHz, est apparu en bleu clair
- Les réseaux WiFi voisins apparaissent en rouge ou en vert
- Le Mobile Expansion Pack comprend une batterie et un support pour téléphone, permettant d’analyser en temps réel une partie de la bande C en déplacement
- Lors d’un test où un DJI Mini Pro 4 a été piloté derrière le studio, QuadRF a facilement repéré le drone dans le ciel
- Plus le drone s’éloignait, plus il fallait augmenter le gain pour continuer à le voir
- Lorsqu’on portait l’appareil, l’interface s’est révélée quelque peu inconfortable, d’où le souhait d’avoir un AGC ou un contrôle du gain plus simple
- La campagne de financement participatif a dépassé les attentes, et le boîtier doit passer de la version imprimée en 3D utilisée pour les tests à un modèle en moulage par injection
Streaming RF haut débit avec le MIPI du Raspberry Pi 5
- L’un des aspects particulièrement intéressants de QuadRF est l’utilisation des lignes MIPI du Raspberry Pi pour le streaming SDR I/Q à faible latence
- Selon la documentation de QuadRF, streamer de l’I/Q via les connecteurs MIPI FFC caméra/écran du Pi présente plusieurs avantages
- MIPI peut gérer des transferts de données full duplex à faible latence de plus de 5 Gbit/s via la puce RP1 du Pi
- Il est plus simple et plus stable que l’USB
- Il n’ajoute quasiment aucun coût matériel à la carte RF
- Il permet de maintenir plusieurs centaines de MSPS d’I/Q sans saccades ni pertes d’échantillons
- Pour cette implémentation, il semble avoir fallu faire de la rétro-ingénierie du protocole MIPI passant par la puce RP1 du Pi 5
- L’architecture permet de connecter plusieurs modules QuadRF en daisy chain, chaque module pouvant calculer son propre déphasage
- PCIe pourrait aussi être une alternative, mais l’implémentation MIPI permet de réserver le connecteur PCIe au stockage rapide ou à un réseau plus rapide que celui fourni par défaut par le Pi
Contraintes du matériel de préproduction et des produits en financement participatif
- Comme il s’agit de tests sur du matériel de préproduction, toutes les observations doivent être prises avec prudence
- Même en soutenant une campagne de financement participatif, il est difficile de s’attendre à ce que le produit soit livré immédiatement
- Au départ, l’utilité et l’intérêt ludique d’un petit appareil portable à réseau phasé suscitaient du scepticisme, mais après une semaine d’utilisation, l’attente de la livraison du produit précommandé est devenue réelle
1 commentaires
Commentaires Hacker News
Je suis la personne qui a créé QuadRF. Je réponds aux questions si vous en avez.
Il y a aussi une courte vidéo de démo : https://m.youtube.com/watch?v=QvniJk3uNyA
Il y a aussi une vidéo plus approfondie : https://m.youtube.com/watch?v=zdJ9Tbm8ALg
Je n’ai pas bien guidé Jeff sur la calibration de l’alignement de la caméra ni sur le réglage du gain radio, mais il semble avoir compris l’essentiel par lui-même. Nous améliorons l’UI sur la base de ses suggestions et, comme c’est open source, il est aussi possible de le personnaliser soi-même.
La réalité augmentée RF n’est qu’une des nombreuses applications d’une radio logicielle 4x4 MIMO conçue à partir de zéro. L’AR fonctionne ainsi : une web app streame les points RF, et le navigateur d’un téléphone/ordinateur portable les compose en temps réel avec l’image de la caméra locale. Nous nous sommes acharnés à obtenir une faible latence et un framerate élevé pour que cela donne vraiment une impression d’AR, et les détails techniques sont sur https://QuadRF.com/
Cela semble être une manière astucieuse de réduire les coûts et le nombre de broches, mais les arbres d’horloge des FPGA ont généralement de mauvaises performances en jitter. Ne pas utiliser la PLL interne peut réduire les raies parasites, mais on ne peut pas éviter les buffers d’horloge.
La documentation indique aussi que le bruit des régulateurs à découpage peut encore dégrader les choses. Les joies de la chasse aux sources de bruit RF.
Je me demande comment vous avez fixé la plage de fréquences à 4,9~6 GHz. Cela permettra de visualiser le WiFi haute fréquence, mais probablement pas le WiFi 2,4 GHz ni le Bluetooth ; est-ce que prendre en charge ces bandes aurait rendu le matériel ou les antennes beaucoup plus complexes et coûteux ?
Quand je l’ai ajouté à mes favoris la première fois, le site était sur https://open.space
Je ne comprends pas ce que veut dire « voir le WiFi à travers les murs ». Quiconque a déjà utilisé le WiFi sait qu’il fonctionne à travers les murs.
Quand on essaie de se connecter au WiFi dans un appartement, des dizaines d’autres réseaux apparaissent. Ce titre ressemble donc presque à une formulation vide de sens.
Dans l’idée que cela fait imaginer jusqu’où un gouvernement pourrait aller, j’avais lu cet article quelques minutes avant d’arriver sur HN, et ce post venait justement d’être publié.
[0] https://www.prnewswire.com/news-releases/the-future-takes-fl...
Un jour, j’aimerais fabriquer ce genre de chose pour le son. Ce serait bien de pouvoir déterminer la direction et la distance d’où vient un son.
À petite échelle, on pourrait trouver « quel composant grince ? », et à grande échelle vérifier des choses du genre « ce vacarme vient-il du chantier à quelques pâtés de maisons ? ».
https://www.fluke.com/en-us/product/industrial-imaging/fluke...
Au total, cette version RF a été environ 200 fois plus difficile.
https://www.youtube.com/watch?v=l8-5lSVCR2w
https://ribbonfarm.com/2016/06/29/the-daredevil-camera/
L’app de visualisation me fait penser à une caméra thermique.
J’ai déjà entendu affirmer que certains appareils, surtout des téléviseurs, intègrent en secret un uplink cellulaire 5G. Cela dit, je n’ai jamais vu de modèle précis cité.
Si des variantes prenant en charge des bandes RF plus courantes se multiplient, les gens pourront se promener eux-mêmes et vérifier ce qu’il en est réellement.
Au passage, j’imagine que les agences à trois lettres disposent depuis très longtemps de technologies de ce genre comme outils de détection de dispositifs d’écoute.
Ce serait vraiment intéressant d’intégrer ça dans des lunettes connectées.
J’ai parcouru rapidement : est-ce que ça détecte les drones dans le ciel ? Je ne sais pas si j’ai bien compris.
Vu ce qui se passe actuellement en Europe de l’Est, il pourrait y avoir des applications dans le domaine de la défense.
Des moyens anti-drones plus avancés sont aussi utilisés, par exemple envoyer des micro-ondes directionnelles à haute énergie pour détruire les circuits.
C’est pourquoi le brouillage est déployé un peu partout pour aveugler ces équipements, et pourquoi beaucoup de drones sont désormais attachés à de la fibre optique au lieu d’être pilotés par RF.
Environ cinq ans avant l’invasion russe de 2022, un ami qui avait terminé des études de génie électrique par un parcours non traditionnel travaillait dans une entreprise fabriquant des radars de suivi de drones.
C’était un système actif, conceptuellement similaire au radar d’un système de défense aérienne, mais plus petit et plus rapide.
L’équipement de cet article est un système passif qui observe l’émetteur du drone. Le lien de communication est une faiblesse évidente des drones, ce qui permet la détection et le brouillage ; par conséquent, la généralisation de drones d’attaque létaux fonctionnant anonymement semble assez inévitable.
L’UI et la sortie de l’app de visualisation ressemblent à ce que l’on voit avec une caméra acoustique.
Je me demande si cet outil peut aider aux tests de conformité CEM. Mon TinySA a besoin d’un LNA, et je me demande aussi si cet appareil a le plancher de bruit nécessaire.
Intéressant. Les SDR existent depuis un moment à des prix raisonnables, mais la puissance de traitement nécessaire pour gérer le WiFi et d’autres signaux numériques restait assez difficile à obtenir.
En supposant qu’on puisse acheter de la RAM à l’avenir, je pense qu’on verra beaucoup plus d’équipements prosumer destinés à l’analyse de signaux bruts.