Livré aux premiers contributeurs CrowdSupply en octobre 2022 par l’équipe KrakenRF / RTL-SDR.com (Carl Laufer et Tamás Pető) à la suite du prototype KerberosSDR, le KrakenSDR est un récepteur radio logicielle très particulier : au lieu d’un seul syntoniseur, son châssis en aluminium usiné regroupe cinq récepteurs RTL-SDR (R820T2 / RTL2832U) cadencés par un oscillateur local unique et synchronisés en phase.
En couplant un KrakenSDR à un réseau circulaire de 5 antennes fouets magnétiques lors d’un exercice de chasse aux interférences radio (Fox Hunting / Direction Finding), nous avons expérimenté la localisation temps réel d’une balise d’essai sur la bande ISM 433 / 868 MHz.
1. Le Principe Physique : Cohérence de Phase et Algorithme MUSIC (DoA)
Un analyseur de spectre classique à une seule antenne indique la puissance reçue (dBm), mais est incapable de déterminer instantanément de quel azimut provient l’onde sans tourner manuellement une antenne directive Yagi.
Le KrakenSDR résout ce problème par interférométrie radiofréquence (Direction of Arrival : DoA) :
- 5 antennes disposées en cercle régulier (UCA : Uniform Circular Array) : lorsqu’un front d’onde plan arrive d’une direction $\theta$, il atteint chaque antenne avec un infime décalage géométrique de marche, ce qui se traduit par un déphasage mesurable ($\Delta \phi$) entre les 5 canaux coaxiaux.
- Calibration automatique par source de bruit interne : à chaque changement de fréquence (entre 24 MHz et 1766 MHz), des commutateurs RF internes injectent une source de bruit commune sur les 5 tuners pendant quelques millisecondes pour aligner mathématiquement leur phase au degré près.
- Algorithme MUSIC (Multiple Signal Classification) : exécuté sur un Raspberry Pi 4/5 connecté en USB 3.0, il calcule la matrice de covariance spatiale des 5 flux IQ et affiche une boussole polaire indiquant la direction de l’émetteur en temps réel.
2. Cas d’Usage Défensifs et Industriels de la Radiogoniométrie
Pourquoi les équipes de sécurité physique, les radioamateurs et les opérateurs d’infrastructures critiques utilisent-ils un radiogoniomètre à cohérence de phase ?
| Cas d’Usage Terrain | Bande Fréquentielle | Problème Résolu par le KrakenSDR |
|---|---|---|
| Détection de brouilleur ou d’émetteur défectueux (Babbling Node) | 433,92 MHz / 868 MHz | Localiser en quelques minutes un capteur domotique dont la pile faible maintient le transistor d’émission bloqué en porteuse continue, paralysant toutes les ouvertures de portail et l’alarme du quartier |
| Recherche de balises de suivi non autorisées | 144 MHz / 433 MHz / 868 MHz / Bandes cellulaires | Identifier par triangulation l’emplacement précis d’un émetteur intermittent en croisant trois lignes de relèvement (Lines of Bearing) |
| Radar Passif Bistatique (Passive Radar) | 88–108 MHz (FM) / DVB-T | Utiliser le canal 1 vers un émetteur de télédiffusion connu et les canaux 2 à 5 vers le ciel pour détecter par effet Doppler les réflexions sur les aéronefs sans émettre la moindre onde |
3. Règles de Déploiement Géométrique du Réseau d’Antennes
L’enseignement principal de notre essai sur le terrain concerne la géométrie du cercle d’antennes :
- Le rayon $R$ du cercle de 5 antennes dépend directement de la longueur d’onde $\lambda = c / f$ de la fréquence recherchée. Pour éviter toute ambiguïté spatiale (aliasing), l’espacement entre deux antennes adjacentes doit rester inférieur à $0,5,\lambda$ (idéalement autour de $0,25,\lambda$ à $0,4,\lambda$).
- À 868 MHz ($\lambda \approx 34,5\text{ cm}$), un cercle de rayon $10\text{ à }12\text{ cm}$ posé sur un plan de masse métallique franc offre une précision angulaire remarquable, souvent inférieure à $\pm 5^\circ$ en champ dégagé.
Sources
- KrakenRF Official Wiki : KrakenSDR 5-Channel Phase-Coherent SDR & Direction Finding
- CrowdSupply : KrakenSDR Technical Architecture & MUSIC DoA Algorithm
- RTL-SDR.com : Detecting Rogue Transmitters and RF Interference with Phase-Coherent SDRs
Si vous voulez plus d’information sur l’infrastructure vous pouvez voir mon repo à ce sujet : https://github.com/ravindrajob/InfraAtHome