Команда QuadRF запустила краудфандингову кампанію на Crowd Supply і показала пристрій, який важко описати одним реченням. Це одночасно і програмно-визначене радіо, і платформа для формування променів, і інструмент для дослідження просторового розподілу бездротових сигналів — все в одному компактному корпусі з Raspberry Pi 5 всередині. А ще він вміє показувати невидимі радіосигнали навколо вас у режимі доповненої реальності прямо через камеру смартфона.
Що всередині і як це влаштованоQuad RF — чотириантенний приймач-передавач із повним дуплексом: може одночасно отримувати і відправляти сигнали. Кожна з чотирьох антен має власний незалежний цифровий сигнальний ланцюг, що відкриває можливості для формування променів 4×4 MIMO.
Всередині — кастомна RF-плата з переключачем між лівою і правою круговою поляризацією. На шляху прийому сигнал проходить через малошумний підсилювач і мікшер, який переводить його на базову смугу. Аналого-цифрові перетворювачі виконані на диференційних транзисторах і передають дані на FPGA — Lattice ECP5. Цей чіп бере на себе всю важку роботу:
формування променів, фільтрація, перетворення частоти вгору і вниз. На стороні передавання стоять підсилювачі потужністю один ват на кожній антені.
Обмін даними між RF-платою і Raspberry Pi відбувається через гнучкі плоскі з’єднувачі за протоколом MIPI — тим самим, що використовується для підключення камер і дисплеїв. Швидкість — 5,6 гігабіт на секунду, затримка мінімальна. Дані потрапляють у пам’ять Pi, і далі їх можна обробляти власними програмами або стандартними SDR-застосунками: GNU Radio, QRadioLink і багатьма іншими — все це запускається прямо на борту. Якщо обчислювальної потужності Pi не вистачає — дані можна перекинути через гігабітний Ethernet, USB або Wi-Fi.
Підключення і керуванняПри підключенні живлення Quad RF автоматично піднімає точку доступу Wi-Fi. Відкриваєш браузер на ноутбуці, підключаєшся до мережі — і бачиш повноцінний десктоп Raspberry Pi. Там уже передвстановлено весь потрібний софт, і весь він відкритий: драйвери, приклади, все до останнього рядка коду.
Графічний інтерфейс керування дозволяє в реальному часі перемикати поляризацію антен,
налаштовувати несучу частоту, посилення, смугу пропускання фільтрів і параметри формування променів — окремо для прийому і передавання.
RF Vision: побачити те, чого не видноОдна з найефектніших функцій — просторова візуалізація радіосигналів. Пристрій фіксує різницю в часі приходу сигналу на різні антени і на основі цих даних визначає напрямок на джерело. На екрані відображається спектр з кольоровим кодуванням частот — кожне джерело сигналу видно як окрему пляму певного кольору. Одночасно відображаються всі частоти в діапазоні, і для кожної відомо, звідки вона приходить.
Крім візуалізації, той самий сигнал можна відразу декодувати. У демонстрації на відео навела антену на бездротову камеру — і через кілька секунд налаштування частоти і посилення на екрані з’явилося чітке відеозображення. Жодних спеціальних налаштувань заздалегідь, просто SDR-декодер у браузері.
Доповнена реальність для радіосигналівРежим AR — це, мабуть, найбільш наочна частина всього проекту. Смартфон кріпиться на задню панель Quad RF. Камера телефона знімає оточення, а поверх відеопотоку в реальному часі накладаються кольорові точки — кожна відповідає джерелу радіосигналу у відповідному напрямку.
Колір залежить від частоти.
Коли під час демонстрації повернули антену від джерела сигналу — точка зникла. Поклали між ними стілець — сигнал трохи спотворився, але точка залишилась. Це не комп’ютерний зір і не трекінг об’єктів на відео — це реальне визначення напрямку за радіосигналом.
Потім вийшли на вулицю і спробували відстежувати дрон у польоті. Quad RF сканує весь C-діапазон зі швидкістю 30 кадрів на секунду — тобто бачить усі передавачі одночасно. На дроні виявилося два: один для керування, інший для відеопотоку. Вони відображалися двома різними кольорами і відстежувалися незалежно. Дрон летів за деревами, ховався за стінами — пристрій продовжував його бачити навіть тоді, коли людське oko його вже не знаходило.
Moon RF: той самий модуль, але для зв’язку з МісяцемІ наостанок — те, що команда назвала «ще одна річ». RF-плату з комплекту можна встановити в більшу структуру під назвою Moon RF — фазовану антенну решітку з 240 елементів. За заявою розробників, вона здатна забезпечити зв’язок за схемою Земля — Місяць — Земля.
Дизайн-файли відкриті, масштаб і компонування можна змінювати. Плити з’єднуються через пого-піни, живлення 12V розподіляється через раму антени, а обмін даними між платами організований ланцюжком FFC-кабелів. При цьому потрібен лише один Raspberry Pi — обчислення розподілені між FPGA у конвеєрному режимі.
Краудфандингова кампанія Quad RF відкрита на Crowd Supply. Весь софт і залізо — у відкритому доступі.
Запис Ентузіасти створили пристрій, який “бачить” радіосигнали через камеру смартфона спершу з'явиться на ProstoMob.
