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QuadRF:开源相控阵无线电可穿透墙壁检测WiFi并追踪无人机

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  • Name
    speckx
    jeffgeerling.com
QuadRF设备照片:基于树莓派5和FPGA的相控阵无线电,带有手持支架和天线阵列
头图来源: Picsum

概述

QuadRF 是一款基于树莓派5和FPGA板的开源相控阵无线电,具备皮秒级时序处理能力,能实现高级信号处理和波束成形。它可以穿透墙壁检测WiFi信号,并实时追踪无人机飞行轨迹。文章作者 Jeff Geerling 通过测试对这款设备进行了深入体验,并探讨了其技术实现、应用场景以及潜在隐私影响。

技术背景

当计算机接入网络时,工具如Wireshark能揭示隐藏流量;WiFi数据包同样在空气中传播,使得无需物理接触即可监听。QuadRF 正是利用了这一点,通过软件解码射频信号,并可传输到更强大的计算机进行WiFi流量分析。作者强调,了解这种技术的能力有助于暴露不良安全实践,而非一味禁止。政府多年来已拥有类似工具,但开源版本的普及让更多人意识到射频安全的脆弱性。

项目起源:从月球到手持

QuadRF 是 Martin McCormick 更大项目的一部分——一个月球尺度天线阵列,用于月地月(EME)无线电实验和射电天文。该阵列灵感来自SpaceX的Starlink天线,但开源化后允许授权的操作员链式连接多个QuadRF模块,实现高达1.15 MW EIRP的定向增益。而手持版QuadRF虽功率不足以发送到月球,但在本地SDR应用和射频环境可视化中非常实用。Martin 曾在SpaceX参与Dishy天线团队,这为项目提供了技术基础。

测试体验

作者与父亲(退休广播工程师)共同测试了原型机。基础套件预售价499美元,众筹表现超预期,外壳将从3D打印改为注塑成型。初版UI仍粗糙,但功能令人印象深刻。启动后树莓派创建WiFi热点,用户通过浏览器访问 http://quadrf/ 运行VNC会话,启动GNU Radio、SDR软件和定制AR射频可视化器。AR可视化器虽对实际SDR应用不那么实用,但可以调整摄像头与相控阵的对齐和接收增益,将4.9-6 GHz频率显示为彩色光斑。

测试中,作者的5 GHz WiFi网络(频道100,约5.5 GHz)显示为浅蓝色,邻居网络显示为红或绿色。使用移动扩展包(含电池和手机支架),可在C波段实时分析。作者与父亲操作DJI Mini Pro 4无人机飞至工作室后方,QuadRF能轻松从天空识别。随着无人机飞远,需要增加增益保持锁定,UI操作仍有改进空间,例如缺少自动增益控制(AGC)。

技术创新:利用树莓派MIPI传输高带宽SDR数据

QuadRF 的独特之处在于使用树莓派5的MIPI接口(摄像头/显示器FFC连接器)进行低延迟SDR流传输,数据速率超5 Gbps。据文档:MIPI可处理>5 Gbps低延迟全双工数据传输,比USB更简单可靠,几乎不增加硬件成本,能轻松支持数百MSPS的I/Q数据无掉帧。团队逆向工程了树莓派5的RP1芯片上的MIPI协议,并实现多个QuadRF模块的菊花链,每个模块独立计算相位偏移。PCIe接口则可留作高速存储或网络扩展。这种创新方法被认为适合SDR应用,业界应广泛采用。

应用与影响

QuadRF 展现了开源社区在射频领域的潜力。作者指出,政府多年来已拥有类似工具,了解其能力有助于改进安全实践。同时,该项目为业余无线电爱好者、射频研究人员提供了强大工具,推动SDR技术民主化。它还能用于检测非法无人机、优化WiFi部署,以及进行频谱监测。

结论

尽管是预生产版本,QuadRF 已然功能强大且有趣。作者通过一周的使用打消了最初的怀疑,并期待预购版发货。文章还附有相关阅读链接,涵盖树莓派成本分析、无线电塔攀登等。

原标题:QuadRF can spot drones and see WiFi through my wall。 HN 原始发布时间:2026年7月10日星期五。当前记录为 727 分、231 条评论。

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