QuadRF ड्रोन को पकड़ सकता है और दीवार के पार WiFi देख सकता है

 (jeffgeerling.com)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 3 시간 전 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • QuadRF एक पोर्टेबल phased array radio है जो Raspberry Pi 5 और picosecond-स्तर timing वाले FPGA board को जोड़ता है, और beamforming व signal processing के जरिए 4.9~6GHz RF environment को visualise करता है
  • हवा में घूमने वाले WiFi packets को physical access के बिना भी observe किया जा सकता है, इसलिए RF streaming·decoding data को आगे ज़्यादा शक्तिशाली कंप्यूटर पर analysis के लिए भेजा जा सकता है
  • टेस्ट में 5GHz WiFi network AR स्क्रीन पर रंगीन blobs के रूप में दिखा, और DJI Mini Pro 4 drone भी आसमान में आसानी से पकड़ में आ गया
  • Raspberry Pi 5 की MIPI lanes का उपयोग I/Q streaming के लिए किया गया, जो 5Gbps से अधिक low-latency full-duplex transfer को संभालती हैं, और USB की तुलना में इसे अधिक सरल और स्थिर तरीका बताया गया
  • UI अभी काफ़ी rough है और crowdfunding product से तुरंत shipping की उम्मीद करना मुश्किल है, लेकिन 1 हफ़्ते के उपयोग के बाद यह इतना practical लगा कि pre-order की गई unit का इंतज़ार करने लायक लगा

QuadRF की बुनियादी अवधारणा और उपयोग

  • QuadRF Raspberry Pi 5 और FPGA board पर आधारित एक phased array radio है, जो picosecond-स्तर timing का उपयोग करके advanced signal processing और beamforming करता है
  • WiFi packets हवा के ज़रिए चलते हैं, इसलिए उन्हें physical network access के बिना भी observe किया जा सकता है, और QuadRF RF को stream·decode करने के लिए built-in software देता है
  • डेटा को अधिक शक्तिशाली कंप्यूटर पर भेजने पर इसका उपयोग WiFi traffic analysis जैसे कामों में किया जा सकता है
  • रुख यह है कि टूल पर प्रतिबंध लगाने के बजाय यह समझना बेहतर है कि क्या-क्या संभव है और खराब security practices को उजागर किया जाना चाहिए

Moon-scale antenna array project से संबंध

  • QuadRF, Martin McCormick द्वारा एक बड़े project के हिस्से के रूप में विकसित किया जा रहा device है, और उस project का लक्ष्य EME(Earth-Moon-Earth) radio experiment और radio astronomy के लिए Moon-scale antenna array बनाना है
  • Martin McCormick पहले SpaceX में मौजूदा Starlink terminal Dishy बनाने वाली टीम में काम कर चुके हैं
  • यह phased array antenna system किसी proprietary satellite system से बंधा नहीं होना चाहता, बल्कि licensed operators को कई QuadRF modules जोड़कर radio experiments में उपयोग करने की दिशा में बनाया जा रहा है
  • कई modules को जोड़ने पर अधिकतम 1.15MW EIRP तक संभव है, जो बड़े directional antenna gain को दर्शाता है
  • पोर्टेबल रूप में छोटा किया गया QuadRF अपने आप में चाँद तक signal भेजने जितना शक्तिशाली नहीं है, लेकिन 4.9~6GHz range के local SDR applications और RF environment visualisation के लिए उपयोगी है

Prototype test और उपयोग flow

  • लेखक ने अपने पिता के साथ test करने के लिए Martin McCormick से prototype माँगा था, और अलग से Crowd Supply पर pre-order भी कर रखा था
  • Crowd Supply की base kit की कीमत 499 डॉलर है
  • पावर ऑन करने पर Raspberry Pi boot होता है और एक WiFi hotspot बनाता है
    • उपयोगकर्ता उस hotspot से connect करने के बाद http://quadrf/ पर जाता है
    • यह पेज browser के भीतर VNC session चलाता है
    • इसमें GNU Radio, SDR software और custom AR RF visualisation tool चलाए जा सकते हैं
  • कुल मिलाकर UI अभी rough है, लेकिन यह देखते हुए कि सब कुछ Raspberry Pi 5 पर चल रहा है, इसकी performance प्रभावशाली है

AR RF visualisation और वास्तविक observation results

  • शामिल software में AR visualisation tool को सबसे दिलचस्प feature माना गया, हालांकि वास्तविक SDR applications में यह कम उपयोगी है
  • उपयोगकर्ता camera और phased array के बीच alignment तथा receiver gain को adjust कर सकता है
  • visualisation tool 4.9~6GHz frequencies को रंगीन blobs के रूप में दिखाता है
    • शुरुआती version में display पर scale नहीं दिखता
    • studio test में Channel 100, लगभग 5.5GHz पर चल रहा 5GHz WiFi network हल्के नीले रंग में दिखा
    • आसपास के WiFi networks लाल या हरे रंग में दिखे
  • Mobile Expansion Pack में battery pack और phone mount शामिल हैं, जिससे चलते-फिरते C-band के एक हिस्से का real-time analysis किया जा सकता है
  • studio के पीछे DJI Mini Pro 4 को उड़ाकर किए गए test में QuadRF ने drone को आसमान में आसानी से पकड़ लिया
    • drone दूर जाने पर उसे लगातार देखने के लिए gain बढ़ाना पड़ा
    • device को हाथ में लेकर घूमते समय UI थोड़ा असुविधाजनक लगा, इसलिए AGC या आसान gain control होने की बात कही गई
  • crowdfunding campaign उम्मीद से ज़्यादा सफल रही, और test में इस्तेमाल हुई 3D-printed enclosure को injection molding में बदला जाने वाला है

Raspberry Pi 5 MIPI का उपयोग कर high-bandwidth RF streaming

  • QuadRF का एक खास दिलचस्प हिस्सा यह है कि यह Raspberry Pi की MIPI lanes को low-latency SDR I/Q streaming के लिए इस्तेमाल करता है
  • QuadRF Documentation के अनुसार Pi के camera·display FFC MIPI connectors के ज़रिए I/Q stream करने के कई फायदे हैं
    • MIPI, Pi के RP1 chip के माध्यम से 5Gbps से अधिक low-latency full-duplex data transfer संभाल सकता है
    • यह USB से अधिक सरल और स्थिर है
    • RF board पर लगभग कोई अतिरिक्त hardware cost नहीं जोड़ता
    • यह सैकड़ों MSPS के I/Q को बिना interruptions या sample loss के बनाए रख सकता है
  • इस implementation के लिए संभवतः Pi 5 में RP1 chip से गुजरने वाले MIPI protocol का reverse engineering करना पड़ा
  • architecture के अनुसार कई QuadRF modules को daisy chain में जोड़ा जा सकता है, और हर module अपना phase shift खुद calculate कर सकता है
  • PCIe भी एक विकल्प हो सकता है, लेकिन MIPI implementation से PCIe connector को high-speed storage या Pi के built-in networking से भी तेज़ networking जैसे उपयोगों के लिए खाली रखा जा सकता है

Pre-production hardware और crowdfunding products की सीमाएँ

  • चूँकि यह pre-production hardware का test result है, इसलिए सभी observations को सावधानी से लेना चाहिए
  • crowdfunding campaign products में backing करने पर भी तुरंत delivery की उम्मीद करना मुश्किल है
  • शुरुआत में छोटे पोर्टेबल phased array device की उपयोगिता और मज़ेदार होने को लेकर संदेह था, लेकिन 1 हफ़्ते के उपयोग के बाद pre-order की गई product delivery का इंतज़ार होने लगा

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 3 시간 전
Hacker News टिप्पणियाँ

  • मैं QuadRF बनाने वाला हूँ। कोई सवाल हो तो जवाब दूँगा
    एक छोटा demo वीडियो भी है: https://m.youtube.com/watch?v=QvniJk3uNyA
    थोड़ा ज़्यादा गहराई में जाने वाला वीडियो भी है: https://m.youtube.com/watch?v=zdJ9Tbm8ALg
    मैं Jeff को camera alignment calibration या wireless gain settings ठीक से समझा नहीं पाया, लेकिन लगता है उसने ज़्यादातर चीज़ें खुद समझ लीं। उसके सुझावों के आधार पर UI बेहतर कर रहा हूँ, और यह open source है इसलिए आप इसे खुद customize भी कर सकते हैं
    RF augmented reality, शुरू से बनाया गया 4x4 MIMO software-defined radio के कई applications में से सिर्फ एक है। AR web app RF points को stream करती है, और फ़ोन/लैपटॉप browser उन्हें local camera video के साथ real time में composite करता है। इसे सचमुच AR जैसा महसूस कराने के लिए हम low latency और high frame rate पर बहुत ध्यान देते रहे हैं, और technical details https://QuadRF.com/ पर हैं

    • यहाँ सच में दिलचस्प हिस्सा Custom ADC है। यह 1-bit ΣΔ oversampling ADC जैसा लगता है, शायद लगभग 704 MSPS, और structure कुछ ऐसा दिखता है कि single differential transistor को FPGA के LVDS RX से capture किया जा रहा है
      यह cost और pin count घटाने का काफ़ी चतुर तरीका लगता है, लेकिन आम तौर पर FPGA clock tree का jitter performance अच्छा नहीं होता। अगर internal PLL न इस्तेमाल किया जाए तो spurious कम हो सकते हैं, लेकिन clock buffer से बचा नहीं जा सकता
      docs में यह भी लिखा है कि switching regulator noise से और degradation हो सकती है। RF noise sources का पीछा करने का मज़ा ही कुछ और है
    • प्रोडक्ट शानदार लग रहा है, अभी यह नहीं पता कि इसका उपयोग कहाँ करूँगा, लेकिन मैंने Crowd Supply से तुरंत खरीद लिया
      यह जानने की जिज्ञासा है कि frequency range को 4.9~6GHz कैसे चुना गया। High-frequency WiFi तो visualize होगा, लेकिन 2.4GHz WiFi या Bluetooth शायद नहीं। क्या उस band तक support देने के लिए hardware या antenna बहुत ज़्यादा complex और महँगा हो जाता?
    • यह बहुत शानदार project है जिसे मैं काफ़ी समय से देखता आ रहा हूँ। जिज्ञासा है कि क्या यह Earth-Moon-Earth radio astronomy से दिशा बदल रहा है
      जब मैंने इसे पहली बार bookmark किया था, तब site https://open.space पर थी
    • अगर इस उपकरण के दो units को कुछ दूरी पर रखा जाए, तो क्या इससे बेहतर 3D/4D data मिल सकता है?
    • कमाल है। मैंने एक छोटी-सी व्याख्या देखी थी कि इसका उपयोग mesh network में हो सकता है, क्या इसके बारे में ज़्यादा विस्तार या सीखने लायक कोई resource link है?

  • “दीवार के पार WiFi देख सकता है” से क्या मतलब है, यह समझ नहीं आ रहा। जिसने भी WiFi इस्तेमाल किया है, वह जानता है कि यह दीवारों के पार काम करता है
    अपार्टमेंट में WiFi से जुड़ने की कोशिश करो तो दर्जनों दूसरे networks दिखते हैं। इसलिए यह शीर्षक लगभग बेमानी अभिव्यक्ति जैसा लगता है

    • अगर यहाँ “देखता है” का मतलब visualize करता है माना जाए, तो बात समझ में आती है

  • सरकार क्या-क्या कर सकती है, यह सोचने वाले संदर्भ में, HN पर आने से कुछ मिनट पहले मैंने यह लेख पढ़ा था और तभी यह पोस्ट दिख गई
    [0] https://www.prnewswire.com/news-releases/the-future-takes-fl...

  • कभी न कभी मैं ऐसी ही कोई चीज़ आवाज़ के लिए बनाना चाहूँगा। अगर यह पता चल सके कि आवाज़ किस दिशा और दूरी से आ रही है, तो बढ़िया होगा
    छोटे पैमाने पर “कौन-सा part चरमराता है?” पता लगाया जा सकता है, और बड़े पैमाने पर “वह भारी शोर क्या कुछ blocks दूर construction site से आ रहा है?” जैसी बातें जाँची जा सकती हैं

    • Fluke काफ़ी समय से acoustic imager बना रहा है, और इसका उपयोग leak detection में होता है
      https://www.fluke.com/en-us/product/industrial-imaging/fluke...
    • Real-time sound visualization दरअसल मेरा 20 साल पहले first-year का project था, और शायद वही QuadRF में इस AR app को बनाने की प्रेरणा भी रहा हो
      कुल मिलाकर यह RF version लगभग 200 गुना ज़्यादा कठिन था
    • Minnesota की Orfield Labs जाकर देखना अच्छा रहेगा
    • पता नहीं आपने सुना है या नहीं, distance detection तक तो नहीं, लेकिन “कौन-सा हिस्सा चरमराता है” वाली दिशा के products बाज़ार में आने लगे हैं
      https://www.youtube.com/watch?v=l8-5lSVCR2w
    • यह शानदार project भी काफ़ी दिलचस्प लग सकता है
      https://ribbonfarm.com/2016/06/29/the-daredevil-camera/

  • Visualization app देखकर thermal camera याद आता है
    मैंने यह दावा सुना है कि कुछ devices, ज़्यादातर TV, में गुप्त 5G cellular uplink होता है। हालाँकि मैंने कभी कोई specific model name नहीं देखा
    अगर ज़्यादा आम RF bands को support करने वाले variants बढ़ें, तो लोग खुद घूम-फिरकर असलियत जाँच सकेंगे
    और जोड़ूँ तो, लगता है कि three-letter agencies के पास ऐसी technology bug detection tool के रूप में बहुत पहले से रही होगी

    • उस 5G connection का खर्च carrier को कौन देता होगा? और क्या FCC इतना बिगड़ चुका है कि consumer products में unreported wireless devices की इजाज़त दे दे?
    • HN पर कभी-कभी ऐसी बातें आती हैं, लेकिन अभी तक मैंने कोई ठोस example नहीं देखा। अगर आपको लोगों की निगरानी के लिए इस्तेमाल किया गया कोई गुप्त 5G modem पता हो, तो साझा करें

  • अगर इसे smart glasses में डाल दिया जाए, तो यह सच में बहुत दिलचस्प होगा

  • मैंने बस सरसरी नज़र से देखा, तो क्या यह आसमान में drones detect करता है? पक्का नहीं कि मैं सही समझा हूँ
    अभी पूर्वी यूरोप में जो हो रहा है, उसे देखते हुए defense sector में इसके applications हो सकते हैं

    • यह उसी frequency band में RF signal छोड़ने वाले drones को detect करता है। Ukraine में इस्तेमाल होने वाले कई drones पतले fiber-optic tether का उपयोग भी इसी वजह से करते हैं, क्योंकि शुरुआती anti-drone countermeasures में से एक यह था कि operator जिस frequency का उपयोग कर रहा हो, उसे बस jam कर दिया जाए
      और भी advanced anti-drone तरीक़े इस्तेमाल हो रहे हैं। उदाहरण के लिए directional high-energy microwave छोड़कर circuits को नष्ट करना
    • यह WiFi frequencies के लिए calibrate किया गया बहुत standard phased-array radio direction finding है, और ऐसे उपकरण पहले से हर defense expo में मौजूद हैं
      इसलिए ऐसे systems को अंधा करने के लिए हर जगह jamming की जाती है, और कई UAV अब RF control के बजाय fiber-optic से बँध रहे हैं
    • बिल्कुल संभव है
      2022 के रूसी आक्रमण से लगभग 5 साल पहले, गैर-पारंपरिक रास्ते से electrical engineering पूरी करने वाला मेरा एक दोस्त drone-tracking radar बनाने वाली कंपनी में काम करता था
      वह एक active system था, अवधारणा में air-defense radar जैसा, लेकिन छोटा और तेज़
      इस पोस्ट वाला उपकरण drone के transmitter को देखने वाला passive system है। Communication link drone की एक साफ़ कमज़ोरी है, इसलिए detection और jamming संभव हैं, और उसका नतीजा यह लगता है कि गुमनाम तरीके से काम करने वाले घातक attack drones का व्यापक प्रसार काफ़ी हद तक अपरिहार्य है

  • Visualization app का UI और output acoustic camera में दिखने वाली चीज़ जैसा है

  • जिज्ञासा है कि क्या यह tool EMC compliance testing में मदद कर सकता है। मेरे TinySA को LNA चाहिए, तो यह भी जानना चाहूँगा कि क्या इस उपकरण का noise floor ज़रूरत के मुताबिक़ है

    • नहीं लगता कि professionals इसे EMC/EMI testing के लिए खोजेंगे। उस काम के लिए ज़रूरी test equipment उनके पास पहले से होता है
    • उस उपयोग के लिए यह ज़्यादा उपयुक्त नहीं लगता। यह काफ़ी narrowband है, और वह भी उन frequencies पर नहीं जहाँ आम तौर पर EMC issues होते हैं। 5~6GHz band में, जब तक आप जानबूझकर उस frequency पर transmit न कर रहे हों, किसी चीज़ के emission की संभावना कम है

  • दिलचस्प है। SDR काफ़ी समय से reasonable price range में उपलब्ध हैं, लेकिन WiFi और दूसरे digital signals को संभालने लायक processing power जुटाना काफ़ी मुश्किल रहा है
    अगर आगे चलकर यह मान लें कि RAM खरीदी जा सकेगी, तो raw signal analysis के लिए prosumer-targeted equipment बहुत ज़्यादा देखने को मिल सकता है

    • क्या आपके दिमाग़ में कोई खास SDR है? मुझे लगा था v2 dongle WiFi bands तक नहीं पहुँचता। हाल ही में ही मुझे SDR सीखने की इच्छा हुई है, ताकि electromagnetics को समझने में मदद मिले