无人机信息安全研究综述

张继永

摘要：随着技术的进步和成本的降低，无人机从军用领域到工业领域以及民用领域都得到广泛应用并发挥重要作用，在巡航、监测、拍摄、探测、管制、运输、应急救援等领域给生产生活带来便利。本文对无人机的优势以及信息安全威胁类型，提出进行无人机信息安全技术升级，做好无人机通信软件、传感器网络等安全威胁防控工作是当前的重要课题。

关键词：无人机;信息安全;安全威胁

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）02-0185-01

随着技术的进步，无人机在技术上越来越成熟，无人机具有体积小容易操纵、灵活性高、安全稳定性强等特征，在影视拍摄、农业监测事故、救援、社会安全、防控等方面发挥重要作用。

1 无人机概述

（1）我国无人机制造在消极消费级以及军事应用级工业应用等方面拥有较大的市场占有力。目前在各类无人机销售上拥有高速增长的态势，但是随着无人机在生产生活中的应用日益广泛，利用无人机无线通信安全漏洞，使得无人机的安全问题逐渐凸显。例如无线劫持技术能够获取无人机的控制权，造成无人机安全领域严重事故，随着键盘记录病毒感染，无人机地面站也容易受到安全威胁。受到网络攻击的无人机能够将信息安全防护网络加以攻破，无法保证无人机的完整性、可用性和保密性[1]。

（2）当前对无人机安全威胁攻击主要包括传感器攻击、网络攻击、无线电攻击等。在这样的攻击下，无人机要保证大量资源不被攻击，防止网络瘫痪，就要采取必要的系统技术来降低无人机的功耗，增强无人机的通信安全性。从无人机技术提升角度应在通信、软件、网络、传感器等方面加强安全防护措施的探讨和应用。

（3）无人机的工作原理是利用无线电遥控设备操纵载人飞机，从技术角度上讲，无人机当前包括无人直升机、多旋翼无人机、无人固定翼机等无人机的系统组成，包括动力系统、主控制器、通信链路模块、任务执行单元等多个部分[2]。动力系统负责为无人机飞行和稳定提供动力。一般包含电动机和内燃机等种类。主控制器负责无人机的稳定和导航接收控制、命令转换成动力系统命令，通信链路模块，包括无线数传模块、遥控信号模块和WiFi通信模块。无人机自身的运行数据，将数据传输到地面站，由地面站的显示器和智能终端进行显示，包括系统检测、数据处理、无线电控制等功能都囊括在地面控制部分。地面站主要包含遥控器、智能终端、通信链路模块等。通信链路部分包含無人机通信链路，每个通讯链路传输不同模型的信息数据。无人机网络一般通过卫星进行无人机通信传输，传输的数据包括视频、音频等。卫星通信链路可以传递信、气象信息、GPS信号，是无人机网络的重要组成部分。

2 无人机的安全威胁分析

无人机作为飞行平台，按照用途可分为军用、民用等，执行难度大是无人机的操作特征。其危险性也较高，在进行航拍时无人机可以进行新闻拍摄，电影拍摄在安防领域可以进行调度、指挥、协助巡逻，在电力方面还可以进行线路规划等。另外无人机还广泛应用在咨询、资源、勘探、城市规划等方面。当前受到安全威胁无人机领域最严重的键盘记录、病毒感染、地面战带来较大破坏。

（1）无人机要保证完整性、可用性和保密性，保密性是保护数据不被非法访问，一般对于无人机的攻击往往是进行信息的窃取，通信链路地面站都可以遭受到保密性攻击。攻击的方式包括恶意软件、病毒、键盘、记录程序等。无人机的完整性容易受到威胁，攻击者可以通过删除、修改和插入破坏性关键数据，使得无人机的完整性受到攻击。另外通过生成新的信息，破坏无线数据链路也是一种窃取数据的方式。

（2）对无人机可用性进行攻击，是指系统在合法的访问反应过程中，数据无法及时获取，伪造的攻击和拒绝服务等安全攻击方式，针对无人机网络可运行进行攻击，基于网络堵塞，使系统无法使用。攻击一般分为泛洪和缓冲区溢出，通过发送大量的数据包进行报文，泛洪攻击使得网络瘫痪。目前针对无人机的常见攻击主要是网络的攻击、传感器攻击、GPS欺骗、无线电干扰等。根据国内外研究现状，采取安全措施势在必行。

（3）Zigbee芯片威胁是基于Zigbee技术的一个信号传输模块，通过破解WiFi加密技术来断开无人机控制端的连接。受到类似的攻击时攻击者还可以通过对信号传输模块固件复制使得控制端的命令来完全控制无人机，最有效的应对方式就是进行升级以及严格加密无人机与地面站传输的流量。

（4）键盘木马威是一种系统监控软件。Keylogger将数据与该地面站进行交互，当中采用了软件驱动的监控类程序，计算机键盘上监控用户所作的每一次击键，病毒记录都会记录，包括每一次的数据交互和指令。

3 无人机安全防控措施分析

（1）新型的无人机技术和解决方案依赖于传感器协作，传感器是一种能够感受到被测量信息的设备，将检测到的信号转变为特定形式的电信号，再进行传输时微机电系统和微机电去噪算法，使得传感器在无人机自动化控制技术中发挥作用。例如以多旋翼无人机为例，采用陀螺仪、加速度计、磁力计、GPS用来检测无人机角速度、GPS获取无人机的位置，陀螺仪和加速度计进行无人机的系统惯性测量。主控制器根据各种传感器采取到的数据进行命令的传达，保证无人机能够正常飞行。在无人机的传感器安全研究现状基础上，改变了传统的传感器只能进行网络数据传输的功能，打破传感器无法对正常和异常的信息进行区分和检测的技术瓶颈，使得无人机能够灵活应对攻击方式。

（2）超声波干扰陀螺仪，就是无人机传感器抗击空气方式的一种，通过陀螺仪和加速度计组成的惯性测量单元，危机电系统能够保持无人机的稳定姿态，采用陀螺仪和加速度计来维持无人机的飞行稳定。MEMS传感器采用振动物体传感角速度的概念，形成了共振频率，在共振频率下，输出数据更加准确。连接陀螺仪的开源电子原型平台，将数据加以采集和处理，将数据发送到笔记本电脑，通过陀螺仪输出的数据检测来判断评判是否为共振平淡。

（3）全球定位系統GPS是一个极其重要的传感器及提供高精度的位置信息，以减少和消除惯性测量单元的累计误差，生成GPS欺骗，可以根据生成特定的信号进行欺骗的局限性和欺骗的实现成本降低，GPS欺骗对自主导航设备的影响较为显著。通过预先规划好的GPS、位置信息改变要发射的欺骗点的位置，采用软件无线电技术设计，基于生成式GPS欺骗攻击的个动态，改变欺骗点的GPS欺骗系统，包括主机、通用软件、无线电放大器等，可以进行定位信息的发送。根据相应的位置信息，通过定位信息生成程序进行计算，继而产生二进制数据。

4 结语

无人机安全信息管控技术是近年来兴起的新技术，改变传统的软件无法从直行机角度进行飞控技术的升级的问题，将传感器攻防技术加以提升，加大了无人机加密安全技术的研究，采用芯片加密安全技术，实现了无人机飞控系统植入木马的安全问题得到解决，避免了无人机飞控中法规监管盲区存在导致的安全问题，从而提高了无人机的生存能力和作战能力。

参考文献

[1] 赵长城，高翔，樊琼剑.浅析无人机飞行安全风险与对策[J].科技风，2019（32）：7.

[2] 曾令炜，王绪东，姚瑞.浅谈民用无人机使用的安全问题及对策[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