M5StickC Plus2で作る！DJIドローンのリモートID(Wi-Fi Beacon)レコーダー

はじめに

• M5StickC Plus2を使って、iPhoneでは確認しづらいDJIドローンのWi-Fi BeaconリモートIDを可視化・記録する装置を作った

背景

DJI製ドローンを飛ばしていたら、リモートIDが本当に発信されているのか気になった。
手持ちのiPhoneでは、以下の理由でリモートIDを見ることが出来なかった。

• リモートIDは、Bluetooth 5.x、又はWi-Fi Aware、又はWi-Fi Beaconのどれかで発信する必要がある
  リモート ID 技術規格書
  抜粋

  2. RID 機器等の性能要件
  (1) リモート ID 信号（以下「RID 信号」という。）は、Bluetooth 5.x Long
  Range（以下「Bluetooth 5.x」という。）、Wi-Fi Neighbor Awareness
  Networking（以下「Wi-Fi Aware」という。）又は Wi-Fi Beacon の無線方
  式による直接放送方式（RID 機器等から発信された RID 信号を受信機能を
  有する端末が直接受信する通信方式）により発信されるものでなければ
  ならない。
  

• DJIドローンはWi-Fi BeaconでリモートIDを発信しているとされている

  • OpenDroneIDのdrones
    抜粋

  Device	BT 4	BT 5	Wi-Fi Beacon	Wi-Fi NAN	Link	Notes
  DJI Mavic 3	❌	❌	✅	❌	https://www.dji.com/cz/mavic-3	Range < 500 meters via smartphone
  DJI Mini 3 Pro	❌	❌	✅	❌	https://www.dji.com/cz/mini-3-pro	Range < 500 meters via smartphone

• iPhoneアプリはOS制約の関係で、Wi-Fi Beaconを見ることが出来ないらしい
  OpenDroneID の opendroneid-core-c#ios
  抜粋(google翻訳)

  iOS向けDroneTagアプリケーションは、iOSでBluetooth 4 Legacy Advertising信号を受信できます。
  AppStoreからダウンロードできます。
  ソースコードはhttps://github.com/dronetag/drone-scannerで公開されており、iOSとAndroidの両方でビルドできます。
  
  iOS 用の別の受信機アプリケーションは、こちらでベータテストされています: https://testflight.apple.com/join/HA3EL4zw。
  
  Appleは現在、BT4レガシーアドバタイジング以外のドローンID信号送信方法を受信するための適切なAPIを公開していません。
  つまり、iOSの現在のバージョン（15まで）は、BT5 Long Range + Extended Advertising、Wi-Fi NaN、Wi-Fiビーコンの受信をサポートしていません。
  

• 従って、iPhoneアプリでは、DJIのリモートIDを見ることが出来ない

そこで、手持ちのM5StickC Plus2を使ってDJIのリモートIDを見ようと思った。
ただし、作った後にOpenDroneIDのESP32実装の存在を知ったので、次回があればそちらを利用したい。

• OpenDroneIDのESP32実装
  抜粋(google翻訳)

  ESP32送信機のサンプル コードには、ESP32 HW でドローン ID 信号を受信するためのコードも含まれています。
  

開発環境

• Windows 11
  • バージョン 24H2 (OS ビルド 26100.2605)
• Arduino IDEバージョン ：2.3.6
  • 日付：2025-04-09T11:26:55.498Z
  • CLIバージョン：1.2.0
• Arduinoライブラリ:
  • M5GFX 0.2.9
  • M5Unified 0.2.7
  • M5StickCPlus2 1.0.1
  • ArduinoJson 7.4.1
• M5StickCPlus2

構成

アプリケーションは主に以下のコンポーネントから構成される。

1. メインスケッチ (drone_remote_id.ino):
   • Wi-Fiスニッフィングの初期化とパケット処理コールバック (wifi_sniffer_packet_handler) の設定
   • ボタン入力処理、Wi-Fiチャンネル制御、定期的な画面更新
   • RemoteIDDataManager と M5CanvasTextDisplayController のインスタンス化と制御
   • RTCからの時刻取得とシステム時刻設定
2. RemoteIDDataManagerクラス:
   • 受信したリモートIDデータをRID（機体識別子、通常はシリアルナンバー）ごとに整理・格納
   • データは時系列のリングバッファ (std::deque) で管理し、古いものから削除
   • ターゲットRIDのデータはより多く保持
   • 各種クエリ機能（最新データ取得、RSSI順ソート、JSON出力など）を提供
   • ArduinoJson ライブラリを利用してJSON文字列を生成
   • 複数タスクからのアクセスを考慮し、セマフォでデータ整合性を保護
3. M5CanvasTextDisplayControllerクラス:
   • M5GFXの M5Canvas を利用したダブルバッファリングによる、ちらつきのない画面表示を実現
   • 文字単位のグリッドベースでのテキスト配置
   • Arduino Print クラスライクなインターフェースを提供し、print/println で簡単に描画可能
   • 画面回転や文字サイズ変更にも対応

PlantUMLクラス図

使い方

1. Gitのdrone_remote_idにある以下の4つのファイルをダウンロードする
   • drone_remote_id.ino
   • RemoteIDDataManager.h
   • RemoteIDDataManager.cpp
   • M5CanvasTextDisplayController.h
2. Arduino IDEで ダウンロードしたdrone_remote_id.ino を開き、必要なライブラリがインストールされていることを確認する
3. 次章「設定」の値を、必要に応じて変更する
4. M5StickCPlus2をPCに接続し、適切なボードとシリアルポートを選択する
5. スケッチをM5StickCPlus2に書き込む
6. 起動すると、画面にヘッダ情報（チャンネル、検出RID数、空きヒープ）と、検出されたRIDの情報がRSSIの高い順に表示される
   ※ドローンは電源ONしただけでは、リモートIDを発信しないので、アーム状態にする必要がある
   ※ドローンの「アーム状態」とは、ドローンのモーターが回転して、飛行可能(プロペラが回る準備完了)状態になることである
   ※DJIドローンの場合、コンビネーション スティック コマンド（CSC）によって、モーターを始動すると、アーム状態になる様だ
   ↑ RIDが検出されていない時、(S)サーチモード
   ↑ RIDが一つ検出された時、(S)サーチモード
   ↑ RIDが一つ検出された時、(L)ロックモード
   ↑ GNSS(=GPS)が有効な時
   ※リモートIDを発信できるドローンを一台しか持っていないため、二台以上の動作が確認できていない
   • 各RIDエントリには、RID文字列(シリアル番号)、RSSI、チャンネル、登録記号、緯度経度、気圧高度、GPS高度、最終受信時刻などが表示される
     ※DJIのドローンが衛星を10個ぐらい認識してGNSSのアイコンがグリーンにならないと、緯度と経度は0が返る様だ
     ※気圧高度とGPS高度は受信した値をただ表示しているだけなので、正確な高度を出すには何かしらの補正が必要と思う
   • チャンネルは自動で1chから13chまでスキャンする。表示は Ch:XX(S) のように(S)canモードを示す
7. ボタン操作:
   • ボタンA (M5.BtnA / 本体正面ボタン): JSON送信
     • 押すと、シリアルモニター経由でJSONデータをPCに送信する
       
     • 送信モードはスケッチ内の #define SEND_MODE_TOP_RSSI で切り替えられる
       • 1 (デフォルト): RSSIが最も高い1つのRIDの履歴データを送信
       • 0: スケッチ内の TARGET_REG_NO_FOR_JSON で指定された登録記号を持つRIDの履歴データを送信
   • ボタンB (M5.BtnB / 本体側面ボタン): チャンネル固定モード切り替え
     • 押すごとに、チャンネル固定モードの有効/無効がトグルする
     • 有効にすると、SEND_MODE_TOP_RSSI の設定に応じて、ターゲットとなるRIDが受信された最後のチャンネルに固定しようと試みる。表示は Ch:XX(L) のように(L)ockモードを示します。ターゲットが見つからない場合は Ch:Lock? と表示され、スキャンを継続する
   • ボタンC (M5.BtnPWR / 電源ボタン): リセット
     • 押すとM5StickCPlus2が再起動する
8. シリアルモニターを開く (ボーレート 115200) と、デバッグログやJSONデータを確認できる

設定

初期状態では少しのデータしか記録しない。必要に応じて調整すること。
ただし、ヒープ領域不足でPanicになるかもしれない。

1. 対象のリモートIDを指定する
   探すRIDのシリアル番号がわかっているなら以下のコード(drone_remote_id.ino の40行目あたり)で指定する

   RemoteIDDataManager dataManager(""); 
   

   以下の様に指定する

   RemoteIDDataManager dataManager("1581F00LB000C000000R"); 
   

2. RIDのデータエントリ数を調整する
   指定されたRIDと、それ以外のRIDで、保持するデータエントリ数を以下のコード(RemoteIDDataManager.hの180行目あたり)で定義しているので調整する

   static const size_t TARGET_RID_MAX_DATA = 1200;
   static const size_t OTHER_RID_MAX_DATA = 10;
   

   ※ビーコンは1秒に一回以上発信される
3. JSONデータの最大エントリ数を調整する
   Aボタンクリック時にJSONデータを作る最大エントリー数を、以下のコード(drone_remote_id.ino の39行目あたり)で定義しているので調整する

   const size_t MAX_ENTRIES_IN_JSON = 600;
   

   以下の様に変更する(私の環境では40で安定した)

   const size_t MAX_ENTRIES_IN_JSON = 40;
   

   ※私の環境では、50だとAボタン押すタイミングでメモリを使い果たしてPanicになったw
   ※40だとPanicにならなくなったが、40秒未満のデータしかJSONで送れない微妙。JSONデータを見直すか、バイナリデータへの変更を検討したい

おわりに

iPhoneアプリでWi-Fi Beaconを見ることが出来ない点には驚いた。
リモートIDは三種類(Bluetooth 5.x、Wi-Fi Aware、Wi-Fi Beacon)のいずれかで発信されるので、汎用的に使えるように作るのは大変そうだ。
作った後にOpenDroneIDのESP32実装の存在を知ったので、次回があればそちらを利用したい。
今後は、PCで受け取ったjsonデータからKMLファイルを作って、Google Earthなどで表示させてみたい。
でもデータ数を増やすとメモリが足りなくなるので、メモリの無駄を見直したい。

参考サイト

• ESP32 Wi-Fi Sniffer
• M5StackでWi-Fiパケットキャプチャ
• 国土交通省 無人航空機の登録制度
  • 5.2.周辺機体の発信情報を確認する
• Open Drone ID Core C Library