無人機信息安全研究綜述

張繼永

摘要：隨著技術的進步和成本的降低，無人機從軍用領域到工業領域以及民用領域都得到廣泛應用并發揮重要作用，在巡航、監測、拍攝、探測、管制、運輸、應急救援等領域給生產生活帶來便利。本文對無人機的優勢以及信息安全威脅類型，提出進行無人機信息安全技術升級，做好無人機通信軟件、傳感器網絡等安全威脅防控工作是當前的重要課題。

關鍵詞：無人機;信息安全;安全威脅

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0185-01

隨著技術的進步，無人機在技術上越來越成熟，無人機具有體積小容易操縱、靈活性高、安全穩定性強等特征，在影視拍攝、農業監測事故、救援、社會安全、防控等方面發揮重要作用。

1 無人機概述

（1）我國無人機制造在消極消費級以及軍事應用級工業應用等方面擁有較大的市場占有力。目前在各類無人機銷售上擁有高速增長的態勢，但是隨著無人機在生產生活中的應用日益廣泛，利用無人機無線通信安全漏洞，使得無人機的安全問題逐漸凸顯。例如無線劫持技術能夠獲取無人機的控制權，造成無人機安全領域嚴重事故，隨著鍵盤記錄病毒感染，無人機地面站也容易受到安全威脅。受到網絡攻擊的無人機能夠將信息安全防護網絡加以攻破，無法保證無人機的完整性、可用性和保密性[1]。

（2）當前對無人機安全威脅攻擊主要包括傳感器攻擊、網絡攻擊、無線電攻擊等。在這樣的攻擊下，無人機要保證大量資源不被攻擊，防止網絡癱瘓，就要采取必要的系統技術來降低無人機的功耗，增強無人機的通信安全性。從無人機技術提升角度應在通信、軟件、網絡、傳感器等方面加強安全防護措施的探討和應用。

（3）無人機的工作原理是利用無線電遙控設備操縱載人飛機，從技術角度上講，無人機當前包括無人直升機、多旋翼無人機、無人固定翼機等無人機的系統組成，包括動力系統、主控制器、通信鏈路模塊、任務執行單元等多個部分[2]。動力系統負責為無人機飛行和穩定提供動力。一般包含電動機和內燃機等種類。主控制器負責無人機的穩定和導航接收控制、命令轉換成動力系統命令，通信鏈路模塊，包括無線數傳模塊、遙控信號模塊和WiFi通信模塊。無人機自身的運行數據，將數據傳輸到地面站，由地面站的顯示器和智能終端進行顯示，包括系統檢測、數據處理、無線電控制等功能都囊括在地面控制部分。地面站主要包含遙控器、智能終端、通信鏈路模塊等。通信鏈路部分包含無人機通信鏈路，每個通訊鏈路傳輸不同模型的信息數據。無人機網絡一般通過衛星進行無人機通信傳輸，傳輸的數據包括視頻、音頻等。衛星通信鏈路可以傳遞信、氣象信息、GPS信號，是無人機網絡的重要組成部分。

2 無人機的安全威脅分析

無人機作為飛行平臺，按照用途可分為軍用、民用等，執行難度大是無人機的操作特征。其危險性也較高，在進行航拍時無人機可以進行新聞拍攝，電影拍攝在安防領域可以進行調度、指揮、協助巡邏，在電力方面還可以進行線路規劃等。另外無人機還廣泛應用在咨詢、資源、勘探、城市規劃等方面。當前受到安全威脅無人機領域最嚴重的鍵盤記錄、病毒感染、地面戰帶來較大破壞。

（1）無人機要保證完整性、可用性和保密性，保密性是保護數據不被非法訪問，一般對于無人機的攻擊往往是進行信息的竊取，通信鏈路地面站都可以遭受到保密性攻擊。攻擊的方式包括惡意軟件、病毒、鍵盤、記錄程序等。無人機的完整性容易受到威脅，攻擊者可以通過刪除、修改和插入破壞性關鍵數據，使得無人機的完整性受到攻擊。另外通過生成新的信息，破壞無線數據鏈路也是一種竊取數據的方式。

（2）對無人機可用性進行攻擊，是指系統在合法的訪問反應過程中，數據無法及時獲取，偽造的攻擊和拒絕服務等安全攻擊方式，針對無人機網絡可運行進行攻擊，基于網絡堵塞，使系統無法使用。攻擊一般分為泛洪和緩沖區溢出，通過發送大量的數據包進行報文，泛洪攻擊使得網絡癱瘓。目前針對無人機的常見攻擊主要是網絡的攻擊、傳感器攻擊、GPS欺騙、無線電干擾等。根據國內外研究現狀，采取安全措施勢在必行。

（3）Zigbee芯片威脅是基于Zigbee技術的一個信號傳輸模塊，通過破解WiFi加密技術來斷開無人機控制端的連接。受到類似的攻擊時攻擊者還可以通過對信號傳輸模塊固件復制使得控制端的命令來完全控制無人機，最有效的應對方式就是進行升級以及嚴格加密無人機與地面站傳輸的流量。

（4）鍵盤木馬威是一種系統監控軟件。Keylogger將數據與該地面站進行交互，當中采用了軟件驅動的監控類程序，計算機鍵盤上監控用戶所作的每一次擊鍵，病毒記錄都會記錄，包括每一次的數據交互和指令。

3 無人機安全防控措施分析

（1）新型的無人機技術和解決方案依賴于傳感器協作，傳感器是一種能夠感受到被測量信息的設備，將檢測到的信號轉變為特定形式的電信號，再進行傳輸時微機電系統和微機電去噪算法，使得傳感器在無人機自動化控制技術中發揮作用。例如以多旋翼無人機為例，采用陀螺儀、加速度計、磁力計、GPS用來檢測無人機角速度、GPS獲取無人機的位置，陀螺儀和加速度計進行無人機的系統慣性測量。主控制器根據各種傳感器采取到的數據進行命令的傳達，保證無人機能夠正常飛行。在無人機的傳感器安全研究現狀基礎上，改變了傳統的傳感器只能進行網絡數據傳輸的功能，打破傳感器無法對正常和異常的信息進行區分和檢測的技術瓶頸，使得無人機能夠靈活應對攻擊方式。

（2）超聲波干擾陀螺儀，就是無人機傳感器抗擊空氣方式的一種，通過陀螺儀和加速度計組成的慣性測量單元，危機電系統能夠保持無人機的穩定姿態，采用陀螺儀和加速度計來維持無人機的飛行穩定。MEMS傳感器采用振動物體傳感角速度的概念，形成了共振頻率，在共振頻率下，輸出數據更加準確。連接陀螺儀的開源電子原型平臺，將數據加以采集和處理，將數據發送到筆記本電腦，通過陀螺儀輸出的數據檢測來判斷評判是否為共振平淡。

（3）全球定位系統GPS是一個極其重要的傳感器及提供高精度的位置信息，以減少和消除慣性測量單元的累計誤差，生成GPS欺騙，可以根據生成特定的信號進行欺騙的局限性和欺騙的實現成本降低，GPS欺騙對自主導航設備的影響較為顯著。通過預先規劃好的GPS、位置信息改變要發射的欺騙點的位置，采用軟件無線電技術設計，基于生成式GPS欺騙攻擊的個動態，改變欺騙點的GPS欺騙系統，包括主機、通用軟件、無線電放大器等，可以進行定位信息的發送。根據相應的位置信息，通過定位信息生成程序進行計算，繼而產生二進制數據。

4 結語

無人機安全信息管控技術是近年來興起的新技術，改變傳統的軟件無法從直行機角度進行飛控技術的升級的問題，將傳感器攻防技術加以提升，加大了無人機加密安全技術的研究，采用芯片加密安全技術，實現了無人機飛控系統植入木馬的安全問題得到解決，避免了無人機飛控中法規監管盲區存在導致的安全問題，從而提高了無人機的生存能力和作戰能力。

參考文獻

[1] 趙長城，高翔，樊瓊劍.淺析無人機飛行安全風險與對策[J].科技風，2019（32）：7.

[2] 曾令煒，王緒東，姚瑞.淺談民用無人機使用的安全問題及對策[J].治淮，2019（10）：54-55.

Review of? UAV Information Security Research

ZHANG Ji-yong

（Unit 91977， Beijing? 100036）

Abstract：With the advancement of technology and the reduction of costs， drones have been widely used and played an important role from military to industrial and civil fields， and they have been used in cruise， monitoring， shooting， detection， control， transportation， emergency rescue and other fields. Bring convenience to production and life. Based on the advantages of drones and the types of information security threats， this article proposes to upgrade the information security technology of drones， and to do a good job of preventing and controlling security threats such as drone communication software and sensor networks.

Key words：UAV; information security; security threat