2.4 GHz リモコン玩具カー リバースエンジニアリング — 生 IQ データセット

論文付属データ:

ソフトウェア無線を用いた市販 2.4 GHz 車型玩具のリバースエンジニアリング ロ メイトウ（東京都市大学）, 朱 金暁（東京電機大学）

English version below ↓

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概要

本リポジトリは論文 §4.1（フレーム構造の同定）で用いた HackRF による生 IQ 録音、 URH 復調設定、および 検証スクリプト を含みます。

ディレクトリ構成

experiment_data/
├── README.md                         本ファイル（概要）
├── EXPERIMENT_DATA_INDEX.md          詳細索引（パラメータ・SHA-256 一覧）
├── COVERAGE.md                       本データセットが論文のどの主張を支持するか
├── LICENSE                           CC BY 4.0
├── CITATION.cff                      引用メタデータ
│
├── iq_captures_1s/                   主録音（HackRF, 約 1 秒/操作）
│   ├── README.md
│   ├── checksums.sha256
│   ├── HackRF-Left forward-...complex16s    左輪前進 (LF)
│   ├── HackRF-Left backward-...complex16s   左輪後退 (LB)
│   ├── HackRF-Right forward-...complex16s   右輪前進 (RF)
│   ├── HackRF-Right backward-...complex16s  右輪後退 (RB)
│   ├── HackRF-Light-...complex16s           ライト (light)
│   └── New1 / New2 ...complex16s            単一フレーム規模の切片
│
├── iq_bursts_extracted/              フレーム検証用 単一バースト
│   ├── README.md
│   ├── checksums.sha256
│   └── {left,right} {forward,back}.complex16s, light.complex16s
│
├── urh_project/                      URH v2.10.0 プロジェクトファイル
│   ├── README.md
│   └── URHProject.xml
│
└── scripts/                          検証スクリプト
    ├── README.md
    └── verify_signal_captures.py

録音条件（全ファイル共通）

項目	値
中心周波数 fc	2.475 GHz
サンプリングレート fs	2 Msps
受信帯域幅 BW	2 MHz
変調方式	FSK (1 bit/symbol, 2 sps)
データ形式	interleaved signed 8-bit IQ（拡張子 .complex16s、実体は 8-bit）
SDR	HackRF One (HW r10), Firmware 2024.02.1
ソフトウェア	URH v2.10.0 / Ubuntu 17.10 (kernel 4.13.0)
RX / TX Gain	20 dB / 20 dB
TX–RX 距離	約 30 cm

フレームモデル（本リポジトリで検証可能）

1 フレーム = 24 bytes (192 bits)
          = [固定ヘッダ 19 bytes] || [操作依存 tail 5 bytes]

固定ヘッダ（全コマンド共通）:
  20 aa b8 24 ca eb da 25 da 70 20 cf 6e 76 b6 7c de 28 c7

本リポジトリで提供する 5 つの tail:
  light                06 36 b6 47 00
  左輪前進 (LF)         22 52 d8 57 80
  左輪後退 (LB)         24 54 9a 27 00
  右輪前進 (RF)         27 57 ff 17 00
  右輪後退 (RB)         26 d6 4d 8f 00

本データセットの範囲について 本リリースは論文 §4.1（フレーム構造）および §4.2（m_L, m_R の差分マスク導出）を 直接支持します。demo、両輪前進・後退、LB+RF / RB+LF（合成回転）、非受理 tail t_inv、合成 forgery tail、replay/forgery 試行ログ、スペクトラムスイープは 含まれていません。詳細は COVERAGE.md を参照。

クイックスタート

必要環境

• Python ≥ 3.9
• NumPy

完整性確認

cd iq_captures_1s        && shasum -a 256 -c checksums.sha256
cd ../iq_bursts_extracted && shasum -a 256 -c checksums.sha256

検証スクリプト実行

python3 scripts/verify_signal_captures.py

スクリプトは iq_bursts_extracted/ の各バーストを復調・整列・24 bytes フレーム切り出し・ 5 bytes tail 抽出を行い、期待値との比較表を出力します。

IQ ファイルの読み込み（参考コード）

import numpy as np

raw = np.fromfile("iq_captures_1s/HackRF-Left forward-2_475GHz-2MSps-2MHz.complex16s",
                  dtype=np.int8)
iq = raw.reshape(-1, 2).astype(np.float32)
samples = iq[:, 0] + 1j * iq[:, 1]   # complex baseband, fs = 2 Msps, fc = 2.475 GHz

リポジトリ容量と Git LFS について

主録音 5 ファイルは各 13–17 MB（合計約 78 MB）。標準の git でも問題ありませんが、 今後録音を追加する場合は Git LFS の使用を推奨 します:

git lfs install
git lfs track "*.complex16s"
git add .gitattributes

ライセンス

Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

引用

CITATION.cff を参照。本データセットを用いる場合は付属論文を引用してください。

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English Version

This repository contains the raw IQ recordings, URH demodulation settings, and a verification script used to identify the 24-byte frame structure described in §4.1 of the paper:

Reverse Engineering of a Commercial 2.4 GHz RC Toy Car Using Software Defined Radio Meitou Ro (Tokyo City University), Jinxiao Zhu (Tokyo Denki University)

Folder structure

experiment_data/
├── README.md                         this file
├── EXPERIMENT_DATA_INDEX.md          detailed parameter / file index
├── COVERAGE.md                       which paper claims this release does (and does not) support
├── LICENSE                           CC BY 4.0
├── CITATION.cff                      citation metadata
│
├── iq_captures_1s/                   primary HackRF recordings (~1 s per operation)
├── iq_bursts_extracted/              single-frame bursts for verification
├── urh_project/                      URH v2.10.0 project file
└── scripts/                          verification script

Recording parameters (uniform)

	Value
Center frequency fc	2.475 GHz
Sample rate fs	2 Msps
Receive bandwidth BW	2 MHz
Modulation	FSK (1 bit/sym, 2 sps)
File format	interleaved signed 8-bit IQ (.complex16s)
SDR	HackRF One (HW r10), Firmware 2024.02.1
Software	URH v2.10.0 on Ubuntu 17.10 (kernel 4.13.0)
RX / TX gain	20 dB / 20 dB
TX–RX distance	~30 cm

Frame model verified by this release

1 frame = 24 bytes (192 bits)
        = [19-byte fixed header] || [5-byte operation-dependent tail]

Fixed header (common to all commands):
  20 aa b8 24 ca eb da 25 da 70 20 cf 6e 76 b6 7c de 28 c7

Tails covered by this release:
  light                06 36 b6 47 00
  Left forward (LF)    22 52 d8 57 80
  Left backward (LB)   24 54 9a 27 00
  Right forward (RF)   27 57 ff 17 00
  Right backward (RB)  26 d6 4d 8f 00

Coverage notice. This release supports paper §4.1 (frame structure) and §4.2 partial. It does not include raw IQ for demo, Both-Forward/Backward, LB+RF, RB+LF, the non-accepted tail t_inv, synthesised forgery tails, replay/forgery trial logs, or the spectrum sweep. See COVERAGE.md for full details.

Quick start

# integrity check
cd iq_captures_1s        && shasum -a 256 -c checksums.sha256
cd ../iq_bursts_extracted && shasum -a 256 -c checksums.sha256

# run the verification script
python3 scripts/verify_signal_captures.py

Read an IQ file from your own code

import numpy as np
raw = np.fromfile("iq_captures_1s/HackRF-Left forward-2_475GHz-2MSps-2MHz.complex16s",
                  dtype=np.int8)
iq = raw.reshape(-1, 2).astype(np.float32)
samples = iq[:, 0] + 1j * iq[:, 1]   # complex baseband at fs = 2 Msps, fc = 2.475 GHz

License

Released under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Citation

See CITATION.cff. If you use this dataset, please cite the accompanying paper.