
2026/07/11 0:59
QuadRF は壁を通してドローンを検知しWiFiも探知可能
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要約▶
Japanese Translation:
QuadRF は、Raspberry Pi 5 と FPGA を中心に構築された高度なフェーズドアレイ無線機であり、ピコ秒単位のタイミングによるリアルタイム信号処理およびビームフォーミングを実現しています。これは、壁を穿つ WiFi ペネトレーションや飛行中のドローン追尾といったアプリケーションを可能にします。動作周波数は 4.9 GHz から 6 GHz の範囲で、RP1 チップの MIPI レーンを通じてデコードされた RF データを 5 Gbps を超える速度でストリーミングし(低遅延 I/Q ストリーミングをサポート)、PCIe コネクタを開放することでストレージまたはネットワーク用途のために Daisy-chain 接続可能です。ユーザーは Pi ホスト WiFiホットスポット経由で http://quadrf/ にアクセスし、VNC ベースの操作方法を使用します;GNU Radio やカスタム AR ビジュアライザーが利用可能です。AR ビジュアライザーは周波数をカラフルな「blobs」としてマップ化し、チャンネルを同定します(例:5.5 GHz チャネル 100)。現在のインターフェースには自動利得制御(AGC)がないほか、テスト中の挙動はある程度不慣れに感じられますが、飛行中の DJI Mini Pro 4 ドローンを成功して追尾しました。開発者は Martin McCormick氏で、以前は SpaceX の Dishy チーム所属でした。このプロジェクトは、政府にのみ以前アクセス可能だった RF 能力を実証することでセキュリティ上のギャップを露呈することを目的としています。ハードウェアは Crowd Supply で 499 ドルという基本キットとして予約販売されています。ケーシングは当初 3D プリント製でしたが、後に射出成形への移行が予定されており、将来的にはモジュールをチェーンして高送出力(最大 1.15 MW EIRP)に到達できるようになる可能性があります。
本文
次世代の相対性レーダー「QuadRF」:Raspberry Pi 5 と FPGA を駆使するフェーズドアレイ技術
QuadRF の概要と機能
- 基本構成
- Raspberry Pi 5 をベースとした組み込みソフトウェア。
- 超高速なタイミング性能を備えた FPGA ボードを搭載。
- ビームフォーミング能力を有する フェーズドアレイラジオ。
- 主な機能と用途
- 信号処理の高度化: WiFi パケットを検知、空中のドローンを追跡が可能。
- 透過検出: 壁を透過して隠れた通信を可視化できる(例:WiFi パケット)。
- 物理的アクセス不要: 無線電波は空気中を伝播するため、遠隔地から盗聴・解析が可能。
- システム連携
- RF のストリーミングとデコードを組み込みソフトウェアで行う。
- より高性能なコンピューターに接続し、Wireshark などの高度なトラフィック解析を実行可能。
プロジェクト背景:月への野心とアンテナアレイ
- 開発者の意図
- プロプライエタリな衛星システムに限定せず、ライセンス取得済みの運用者が多数のモジュールを連結できる設計。
- **最大 1.15MW の EIRP(等価放射電力)**を実現し、高出力 RF アプリケーションや無線天文学(EME 実験)への活用を目指す。
- 起源とインスピレーション
- スパンセックス社の「ディスク(Dishy)」開発チーム経験から着想を得たという主要メンバー(マイン・マコミック氏)。
- 「月スケール」のアンテナアレイ開発を含む更大規模プロジェクトの一環。
- 機体の特性
- 実証段階では月の方向への高出力送信には不向きだが、4.9~6GHz 帯域でのローカルな SDR アプリケーションや RF 環境の可視化に非常に有用。
実証実験レポート:父亲とのドローン追跡
- テスト環境
- 父親(元ブロードキャスティングラジオエンジニア)との共同テスト。
- プロトタイプを ScaleRF から直接入手し、Crowd Supply のキット(499 ドル)とは異なる実機検証を行った。
- 起動フローとインターフェース
- Raspberry Pi 5 を起動 → WiFi ホットスポット構築 → ブラウザから
にアクセス。http://quadrf/ - VNC セッション表示、GNU Radio アプリ起動、独自開発の AR(拡張現実)RF 可視化ツール が即座に動作。
- Raspberry Pi 5 を起動 → WiFi ホットスポット構築 → ブラウザから
- AR 可視化機能の実績
- カメラとアンテナの位置合わせ、受信機利得(ゲイン)調整が可能。
- 4.9~6GHz 帯域データを色彩豊かな「ブLOB」として可視化。
- テスト結果:自家用 WiFi ネットワーク(5.5GHz)は薄青色、近隣ネットワークは赤や緑で識別可能。
- ドローン追跡実験
- スタジオ後方に DJI Mini Pro 4 ドローンを飛行させた際、QuadRF は瞬時に空中機体を検出。
- ドローンが遠ざかるに従い、表示維持のために手動で利得を上げないといけない点(AGC や自動制御の搭載が望ましい)が課題。
- アクセサリと進化
- 「モバイルエキスパンションパック」付帯:バッテリー搭載パック+スマートフォンマウントにより、C バンドの一部を移動しながらリアルタイム分析可能に。
- 筐体は現在 3D プリンティング製だが、近々インジェクションモールドによる量産品へ切り替わる予定。
技術的特徴:MIPI を活用した超高帯域幅ストリーミング
- データ転送機構
- Raspberry Pi のカメラ・ディスプレイインターフェース(MIPI)を活用。
- RP1 チップを経由し、5Gbps を超える低遅延 SDR ストリーミングおよび I/Q データ伝送を実現。
- 技術的優位性
- USB 接続より簡素で信頼性が高い。
- RF ボードへのハードウェアコスト増はほぼゼロ(追加なし)。
- ハンパニックやサンプル損失なく、数百 MSPS 規模の I/Q データを安定処理。
- アーキテクチャと拡張性
- MIPI プロトコルのリバースエンジニアリングにより実現(PCIe も選べるが PCIe コネクタは自由に残されている)。
- **菊花接続(ダイスキターン)**対応:複数の QuadRF モジュールを連結し、各モジュールで位相シフト計算を行う設計。
結論と展望
- 開発段階の理解
- プレプロダクション製品であることを踏まえ、一定の懐疑的な見方を持つべき。
- クラウドファンディング支援後、即座に自宅到货するわけではない(待機が必要)。
- 総評
- 当初は小型手持ちフェーズドアレイの実用性に懐疑的だったが、実機使用後に評価を劇的に変更。
- 現在予約注文していた個体の発送日を心待ちにしている状態。
- この技術を社会全体で拡大し、セキュリティ上の欠陥を暴露するためには「何が可能なか」を理解することが重要である。