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  • 什么是 KrakenSDR?

    简介

    KrakenSDR 是一款支持相干接收的软件定义无线电（SDR）。

    相干性使其能够应用于许多非常有趣的场景，例如无线电测向和波束赋形。

    一些典型的应用场景包括：

    • 物理定位未知的感兴趣发射源（例如：非法或干扰性广播、噪声信号，或出于好奇进行的信号探测）
    • 业余无线电实验，如无线电猎狐赛（Fox Hunt）或中继台滥用行为的监测
    • 在无网络覆盖区域对资产、野生动物或家养动物进行追踪，可通过低功耗信标实现
    • 搜救队伍定位紧急信标信号
    • 通过甚高频（VHF）无线电定位失联船只
    • 波束赋形（Beamforming）
    • 用于射电天文学的干涉测量（Interferometry）

    无线电测向（Radio Direction Finding）

    KrakenSDR 最常见的应用就是无线电测向（RDF）。无线电测向（RDF）是指通过某种技术手段，确定一个射频（RF）发射源的大致方向。

    最简单的方法是使用一个定向天线，该天线只能接收来自其指向方向的信号。你可以手动旋转天线，扫过 360 度，并记录哪个方向接收到的信号最强。接着在不同地点重复这个过程，绘制多个方位角线，找出它们交汇的位置以估算发射源的具体位置。
    但这种“简单”方法需要专门的调谐定向天线，并且操作过程手动进行，容易出错。

    除了这种方法，还有一些其他测向技术，比如伪多普勒（pseudo-Doppler）和Watson-Watt等。然而，KrakenSDR 是一款相干 SDR，因此可以采用一种更先进的技术：相关干涉测量（correlative interferometry）。

    这种技术利用按特定已知几何排列的天线阵列中的相位信息，并通过类似 MUSIC 这样的算法，计算出射频发射源的方位角。

    通过在多个位置获取测向数据，可以进一步实现三点定位（triangulation），从而精确确定发射源的位置。

    KrakenSDR 如何实现相干接收？

    KrakenSDR 由五个定制的 RTL-SDR 电路组成，每个电路使用 R820T2 射频芯片和 RTL2832U 解调芯片。
    RTL-SDR 是一种广为人知且低成本的软件定义无线电（SDR），但仅仅将五个 RTL-SDR 接收器连到同一台电脑上，并不能实现“相位相干”，因为每个接收器接收到的信号相位会略有不同。这种偏移导致无法准确测量不同天线接收到信号之间的相位关系。

    为了实现相干接收，KrakenSDR 使用单一的时钟源为所有五个 RTL-SDR 通道供时，并且内置了校准硬件，可用于精确测量通道之间的相位关系，并通过软件进行校正。

    此外，KrakenSDR 的整体硬件设计也专注于确保相位稳定性，包括以下方面的精心设计：

    • 热管理（Heat management）
    • 驱动配置（Driver configuration）
    • 电源供应（Power supply）
    • 外部干扰抑制（Mitigation of external interference）

    开始进行无线电测向，你需要准备以下设备：

    • KrakenSDR 本体
    • USB Type-C 数据线
    • 5V / 2.4A 及以上的 USB Type-C 电源适配器
    • 一个五单元的天线阵列（例如我们的 Krakentenna 磁吸鞭状天线套装）
    • 一台可运行 KrakenSDR 软件的便携式计算设备
    • （可选）一台用于地图测向的 Android 设备

    在计算设备方面，我们推荐使用 Raspberry Pi 4，我们提供了预配置的 SD 卡镜像，用户只需烧录即可使用。

    如果要进行方向测量，建议额外准备一部具备以下功能的 Android 手机或平板：

    • 移动热点功能
    • GPS
    • 电子指南针
    • 最好是近三四年内生产的设备，以确保性能和兼容性。

    硬件规格

    • 五通道相干能力 RTL-SDR，所有通道均由同一个本振（LO）时钟驱动
    • 内置自动相干同步硬件
    • 调谐范围：24 MHz 至 1766 MHz（为标准 R820T2 RTL-SDR 范围，通过破解驱动可能支持更高频率）
    • USB-C 接口用于数据传输与供电
    • SMA 母头射频输入端口
    • 每个 SMA 端口提供 4.5V 偏置电源（bias tee）
    • 坚固的铝制外壳，内置散热器和风扇，以确保温度与相位稳定性

    组件说明

    1. SMA 天线输入
    2. 偏置电源（Bias Tee）
    3. 静电放电保护（ESD Protection）
    4. 噪声校准开关（Noise Calibration Switches）
    5. R820T2 调谐器
    6. RTL2832U 模数转换器（ADC）
    7. 噪声源（Noise Source）
    8. USB 集线器（USB Hub）
    9. 独立调谐器开/关拨码开关（Individual Tuner On/Off DIP Switches）
    10. USB Type-C 数据接口（USB Type-C DATA）
    11. USB Type-C 电源接口（USB Type-C PWR）

    软件说明

    1、开源核心数据采集（Data Acquisition, DAQ）与数字信号处理（Digital Signal Processing, DSP）软件
    我们提供用于五个天线通道射频数据采集的开源 DAQ 软件源码。该软件可实现自动校准，并通过开关（switches）和噪声源（noise source）实现相位相干（phase coherence），随后生成相干采样供下一处理层使用。该 DAQ 代码通常运行在 Raspberry Pi 4 或类似的单板计算机（Single Board Computer, SBC）上，也可以运行在普通 PC 上。
    此外，我们还提供可与 DAQ 软件接口的 GNU Radio 模块（GNU Radio block）。

    2、用于特定应用场景的 DSP 代码（DSP code for specific use cases）
    我们的开源 DSP 代码支持方向测量（Direction Finding）。该代码实现了如 MUSIC 等方向测量算法（direction-finding algorithms），也可在与 DAQ 相同的 Raspberry Pi 4 或 PC 上运行。

    3、应用层（Application Layer）
    应用层程序利用来自 DSP 层的数据进行绘图（plotting）和记录（logging）。通常，这些程序运行在另一台独立的计算设备上。

    4、移动端方向测量（Mobile Direction Finding）
    我们提供一个免费的 Android 应用授权，用于地图显示（mapping）、数据记录（logging data）以及自动估算发射源位置（transmitter location）。

    5、分布式固定站点和移动站点（Distributed Fixed and Mobile Sites）支持
    我们提供一个基于云的地图解决方案（cloud-based mapping solution），目前处于 alpha 测试阶段，网址为 map.krakenrf.com。

    UI显示

    一共有两个，KrakenSDR Android App和KrakenSDR Web Interface

    KrakenSDR Android App

    除了网页界面，我们还开发了一款配套的无线电测向 Android 应用程序（radio-direction finding Android app），可以自动确定发射源的位置。由于普通的 Android 手机通常配备了所需的传感器和功能，例如 GPS、电子指南针（compass）、移动数据（mobile data） 和 地图功能（mapping），我们充分利用这些特性，打造了一套高性价比的无线电测向系统。

    一个典型的使用场景是：将天线阵列安装在汽车车顶，车内放置 KrakenSDR、Raspberry Pi 4 和一部 Android 手机。
    当车辆行驶时，KrakenSDR 软件会持续输出相对于天线阵列的方位角（bearing）。Android 应用通过 Wi-Fi 接收这些方位数据，并结合手机的 GPS 传感器获取的移动方向信息，自动修正后即可计算出该位置上指向发射源的准确地图方位角。

    应用程序会将这些数据记录并绘制在地图网格上（log and plot），从而实现多个测向线的自动交汇定位。
    通常只需几分钟的行驶时间，就可以精确定位一个持续发射强信号的发射源。

    更进一步，这款应用还能提供自动导航（turn-by-turn navigation），在驾驶过程中无需分心查看地图，就能直接引导你前往发射源的位置！

    这些强大功能在过去只出现在价格高昂的高端测向系统中，而大多数用户往往难以承受这样的成本。现在，KrakenSDR 让这一切变得可负担且可实现。

    KrakenSDR Web Interface

    我们的 KrakenSDR 核心软件配备了一个易于使用的网页界面，用于搭建无线电测向系统。

    通过该界面，用户可以设置频率、增益以及与数据采集（DAQ）代码相关的其他高级参数。同时，还可以实时查看频谱图以及方向测量算法输出的图形数据。

    树莓派主控使用说明

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    KRAKENSDR产品介绍

    什么是 KrakenSDR?

    KrakenSDR测向背景理论

    KrakenSDR 天线阵列设置

  • KRAKENSDR产品介绍

    产品简介

    用于无线电测向的相干无线电接收机，相干性可以实现非常有趣的应用，例如无线电测向和波束形成。

    无线电测向

    使用 KrakenSDR 和我们的五组磁铁安装天线，可以轻松定位 100 MHz 至 1 GHz 之间的任何传输源。 

    1. 将天线安装在车辆上
    2. 启动KrakenSDR软件和Android地图应用程序
    3. 继续行驶，直到地图软件精确定位到发射器。它甚至还能提供逐向导航！

    KrakenSDR Web界面

    KrakenSDR 通过一个易于使用的网络界面进行控制，该界面可通过 WiFi 连接访问。

    通过此界面，您可以设置频率、增益和其他高级设置。您还可以监控实时频谱视图并输出测向算法的图表。

    开源核心软件

    所有核心软件（包括 DAQ 和测向以及 GNU Radio 模块）均作为开源发布在我们的 GitHub 上，供所有人学习。

    云地图软件

    KrakenSDR 客户很快就能使用我们的云地图软件“KrakenSDR RDF Pro”。使用 KrakenSDR RDF Pro，您可以组合来自多个地理分布的固定和移动 KrakenSDR 站的方位。在适当的地理位置设立 2-3 个或更多固定站将允许用户立即确定发射器的位置（假设没有明显的多径效应）。KrakenSDR RDF Pro 目前处于 alpha 阶段，可在 map.krakenrf.com 上获取。

    GNU 无线电块

    KrakenSDR 可与强大的 GNU Radio 框架一起使用，以实现高级自定义应用程序。我们的开源块从我们的 Heimdall DAQ 服务器接收相干数据，从而在 GNU Radio 中提供最多五个相干流。

    产品定价

    KRAKENSDR主机￥6,827.53（含税）
    KRAKENANT天线￥1,846.13（含税）
    KRAKENANT天线支架￥270（含税）
    配套树莓派控制套件￥1400（含税）

    发票信息

    产品项目名称规格型号
    KRAKENSDR天线通信传输设备 天线392-KRAKENA
    NT-01
    KRAKENSDR主机微电子组件软件 无线电设备392-KRAKENS
    DR-01

    招标参数

    • 尺寸：长 177mm × 宽 112.3mm × 高 25.86mm（+4.7mm 风扇防护网高度）
    • 重量：670 克
    • 典型功耗：5V，2.2A（11 瓦）
    • 射频调谐器（Radio Tuner）：5× R820T2
    • 射频模数转换器（Radio ADC）：5× RTL2832U
    • ADC 位深：8 位
    • 频率范围：24 MHz – 1766 MHz
    • 最大通道带宽：2.56 MHz
    • 接收通道数（RX Channels）：5
    • 本振稳定度（Oscillator Stability）：1 PPM

    关于货期

    欢迎您的下单，当我们收到您的全额货款之后，我们会从美国仓库发货。如果您是高校用户，则我们和学院签订有效合同之后，即可发货，学院在收到发票之后付款。

    从美国到北京大约11天的时间，最终您会在2周左右的时间，收到产品。当美国仓库发货之后，则不再具备退款条件。在发货之前是可以取消订单的。

    关税和税费

    进口关税及其他税费由买家承担，包含在购买价格中。我们估算关税及其他税费（13%增值税）。

    产品包装

    1、KrakenSDR

    KrakenSDR 是一款具有 5 个接收通道的相干软件无线电，适用于无线电测向、被动雷达等应用。

    包含内容：

    • 1 个已完全组装并通过测试的 KrakenSDR

    注意：KrakenSDR 不包含所需的 USB-C 电源适配器和数据线，也不包括应用专用的天线。

    功能与技术规格：

    • 五通道、支持相干的 RTL-SDR，所有通道都由同一个本振（LO）时钟驱动
    • 内置自动相干同步硬件
    • 通过提供的 Linux 软件实现自动相干同步与管理
    • 调谐范围为 24 MHz 至 1766 MHz（标准 R820T2 RTL-SDR 范围，通过驱动破解可能更高）
    • 每个端口支持 4.5V 偏置电源（bias tee）
    • 核心数据采集和数字信号处理软件为开源，设计用于运行在 Raspberry Pi 4 上
    • 提供 Android 平台的无线电测向软件（非商业用途免费）
    • 可单独购买长度匹配的定制天线套件

    2、Krakentenna（五支匹配天线套装）

    这是一套专为 KrakenSDR 无线电测向功能设计的五支磁吸式鞭状天线。磁力足够强大，可将天线稳固地固定在行驶中的汽车车顶上。

    特点说明：

    • 所有天线连接线均使用矢量网络分析仪（VNA）进行长度匹配，以尽可能减少相位失真。

    套装包含：

    • 5 支 SMA 接口的鞭状天线（适用频率范围为 100 MHz 到 1 GHz）
    • 5 个磁吸式天线底座
    • 5 个 SMA T 型连接器（用于将天线安装到底座上）
    • 5 根 2 米长、长度匹配的 SMA 对 SMA 同轴线

    外壳图纸

    天线支架

    KrakenSDR 使用与维护指南

    靠近发射源的注意事项（Nearby Transmitters）

    KrakenSDR 是一款高灵敏度射频接收器，与大多数射频接收器一样，任何连接到 KrakenSDR 的天线都必须远离强功率的射频发射源。

    KrakenSDR SMA 接收端口的最大允许输入功率为 +10 dBm。如果您将在强发射源附近使用 KrakenSDR，请确保采用外部措施，如滤波器、射频开关或合理的物理布置，以屏蔽或限制射频功率输入。

    雷击与静电放电防护（Lightning and ESD Damage）

    KrakenSDR 内部配备了 ESD 二极管、气体放电管（GDT） 和 限压二极管 用于保护。但其无法承受来自附近雷击事件的直接或感应电涌，以及如雪暴、沙尘暴等情况下可能发生的大能量静电放电（ESD）。

    因此，我们强烈建议：任何户外连接的天线都必须配备外部防雷与防静电保护装置。

    工作环境（Operating Environment）

    KrakenSDR 经测试可在 最高 50°C 的环境温度下正常运行。
    但为了延长使用寿命，建议将其置于阴凉通风处，避免阳光直射。

    安全与环境注意事项（Safety and Environment）

    • 电击风险：如果与 KrakenSDR 相连的天线接触到带电电线，可能会造成人身伤害甚至死亡。处理外部天线时，务必确保其远离电力线和其他带电线路。
    • 电磁泄漏（EM leakage）：KrakenSDR 并不会发射射频（RF），但内部包含用于相位校准的宽带噪声源（noise source）。该噪声源功率很低，并通过高隔离硅开关隔离，并封装在金属法拉第笼中。但仍可能有微量电磁泄漏，对极高灵敏度设备造成干扰。泄漏量已被测试为远低于法规限值。
      然而，如果您打开外壳或自行改装设备，可能会导致噪声泄漏超过合规限值。
    • 机壳温度：金属外壳在运行过程中可能变热，建议避免阳光直射，并置于通风环境中使用。
    • 散热风扇叶片：设备带有高转速风扇，已安装防护网，但小手指或异物仍可能接触到风扇。操作设备时请小心，开机前务必检查风扇区域无异物。
    • 行车风险：KrakenSDR 的典型用途之一是在汽车中进行无线电测向。请务必在驾驶时集中注意力，由副驾人员负责操作设备及导航。
      同时请确保车顶天线安装牢固，并符合当地道路法规。
    • 合法合规责任（Compliance with Law）：KrakenSDR 的使用者需自行确保遵守当地相关法规。例如：接收器许可、可合法获取的信息类型、是否允许公开电磁环境信息、以及不得用于任何非法用途。此义务也适用于远程操作 KrakenSDR 时获得的信息。
    • 冲突/战争地区或敏感区域使用：在冲突/战乱地区或敏感场所使用射频接收设备，可能存在人身安全风险或被捕风险。请根据实际情况谨慎使用 KrakenSDR。

    回收处理（Recycling）

    KrakenSDR 符合 RoHS 环保标准。但由于其内部含有电路板和电子元件，请勿随意丢弃至生活垃圾中。若需弃置，请将设备送至电子垃圾回收站，或邮寄回 东枫科技。

    保修政策（Warranty）

    KrakenSDR 提供 自出厂之日起一年内的质量保修服务。

    请注意，以下情况不在保修范围内：

    • 雷击或静电损坏
    • 火灾、过电压、水淹
    • 外部物理损坏或人为改装
    • 若您打开外壳，保修将自动失效。

    如需申请保修服务，请联系：xudong.zhao@tekdf.com。

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