無人機(jī)背面：反無人機(jī)技術(shù)的崛起

無人機(jī)是一種新興事物，在快速發(fā)展時(shí)必然帶來一些新的問題，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的管控和反制一方面可以讓生產(chǎn)和設(shè)計(jì)廠家發(fā)現(xiàn)自身產(chǎn)品的不足從而加以改進(jìn)，另一方面也促進(jìn)了政府監(jiān)管部門更好地對(duì)無人機(jī)這一新興事物進(jìn)行有效的管理，為無人機(jī)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供良好的環(huán)境。

反無人機(jī)

面對(duì)快速發(fā)展的無人機(jī)可能帶來的安全隱患，如何利用信息技術(shù)對(duì)其進(jìn)行反制？

2017年10月某天深夜，國(guó)內(nèi)某大城市監(jiān)獄上空出現(xiàn)無人機(jī)盤旋，存在實(shí)施投放危險(xiǎn)物品、拍攝監(jiān)管設(shè)施等不法行為的可能，值班戰(zhàn)士經(jīng)請(qǐng)示后，迅速拿起單位新采購(gòu)的高科技電子槍，瞄準(zhǔn)無人機(jī)并扣動(dòng)扳機(jī)，無人機(jī)應(yīng)聲而落，安全隱患迅速被消除了。

上面的故事不是科幻小說，而是未來可能出現(xiàn)的場(chǎng)景。近年來，經(jīng)過大疆、Parrot、3DRobotics等公司不斷的努力，具有強(qiáng)大功能的消費(fèi)級(jí)無人機(jī)價(jià)格不斷降低，操作簡(jiǎn)便性不斷提高，無人機(jī)正快速地從尖端的軍用設(shè)備轉(zhuǎn)入大眾市場(chǎng)，成為普通民眾手中的玩具。然而，隨著消費(fèi)級(jí)無人機(jī)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，功能越來越先進(jìn)的新式無人機(jī)的不斷涌現(xiàn)，也帶來了安全和隱私方面的憂患，如無人機(jī)偷窺侵犯隱私權(quán)，在國(guó)家機(jī)關(guān)和軍隊(duì)駐地等敏感區(qū)域飛行危害國(guó)家安全，以及無人機(jī)操作不當(dāng)引發(fā)安全事故，等等。美國(guó)曾發(fā)生過業(yè)余無人機(jī)操作員操作無人機(jī)飛入白宮引發(fā)恐慌；英國(guó)也發(fā)生過不法分子通過無人機(jī)為監(jiān)獄內(nèi)的囚犯運(yùn)送毒品、槍支等事件。由于無人機(jī)的負(fù)面影響逐漸顯現(xiàn)，相應(yīng)的反無人機(jī)產(chǎn)業(yè)正在悄然興起。全球第二大市場(chǎng)研究咨詢公司MarketsandMarkets預(yù)測(cè)，到2022年，全球反無人機(jī)市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到11億美元。

反無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前，各國(guó)反無人機(jī)技術(shù)主要分為三類。一是干擾阻斷類，主要通過信號(hào)干擾、聲波干擾等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。二是直接摧毀類，包括使用激光武器、用無人機(jī)反制無人機(jī)等。三是監(jiān)測(cè)控制類，主要通過劫持無線電控制等方式實(shí)現(xiàn)。第二類技術(shù)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，下面針對(duì)第一類和第三類反無人機(jī)技術(shù)討論，談?wù)勅绾卫眯畔⒓夹g(shù)手段對(duì)消費(fèi)級(jí)無人機(jī)進(jìn)行反制。

信號(hào)干擾

目前，對(duì)無人機(jī)的控制多使用無線電通信技術(shù)，通過向目標(biāo)無人機(jī)發(fā)射大功率干擾信號(hào)，對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行壓制，就可以迫使無人機(jī)自行降落或返航。

美國(guó)Battelle公司推出的用于迫降無人機(jī)的DroneDefender電子槍就是利用了這個(gè)原理。這款槍把一個(gè)電子干擾器安裝在步槍的框架上，一旦扣動(dòng)扳機(jī)，干擾器會(huì)向無人機(jī)發(fā)射全頻段的干擾信號(hào)，使無人機(jī)脫離操作者的控制，接收不到控制信號(hào)而自動(dòng)降落到地面。Battelle公司發(fā)言人凱迪德蘭尼(KatyDelaney)表示，一旦無人機(jī)的信號(hào)處于混亂狀態(tài)，它通常有3種選擇：跌落到地面、返回操作者身邊或平穩(wěn)下降。這種步槍的有效射程為400米。

國(guó)內(nèi)也有很多公司在這方面進(jìn)行研發(fā)，并取得了顯著的成果，如廈門美亞柏科、上海后洪電子等高科技公司都推出了便攜式反無人機(jī)電子槍，在某些技術(shù)指標(biāo)上甚至超過了DroneDefender電子槍。例如，在有效干擾距離方面，上海后洪電子的產(chǎn)品達(dá)到了500～2000米。

GPS欺騙

目前，在正常情況下絕大多數(shù)消費(fèi)級(jí)無人機(jī)都會(huì)首選GPS導(dǎo)航來進(jìn)行飛行控制，而民用GPS信號(hào)是非加密的，這就留下了可利用的空間。

GPS欺騙的主要原理就是向無人機(jī)的控制系統(tǒng)發(fā)送虛假的地理位置坐標(biāo)，從而控制導(dǎo)航系統(tǒng)，誘導(dǎo)無人機(jī)飛向錯(cuò)誤的地點(diǎn)。GPS信號(hào)可以由發(fā)生器來產(chǎn)生，也可以是事先錄制然后重放。由于無人機(jī)接收GPS信號(hào)總是以信號(hào)最強(qiáng)的信號(hào)源為準(zhǔn)，因此在地面人造的GPS信號(hào)只要強(qiáng)度足夠大，就可以覆蓋真正的從太空中傳來的GPS信號(hào)，從而欺騙無人機(jī)的GPS接收模塊。當(dāng)前，各個(gè)國(guó)家都在核心區(qū)域設(shè)置了禁飛區(qū)，許多無人機(jī)制造廠商在無人機(jī)內(nèi)置固件中進(jìn)行了設(shè)置，在禁飛區(qū)內(nèi)無人機(jī)無法起飛，即使到達(dá)了禁飛區(qū)也會(huì)自動(dòng)降落。因此，只要地面人造的GPS信號(hào)將地理位置模擬為禁飛區(qū)的坐標(biāo)，就可以迫使無人機(jī)自行降落。在2015年世界黑客大會(huì)DEFCON23上，來自360公司的安全團(tuán)隊(duì)演示了對(duì)無人機(jī)的GPS欺騙，成功地使一架正在飛行的無人機(jī)降落在地面上。

無線電劫持

現(xiàn)在，無人機(jī)使用的控制信號(hào)大多在1.2GHz、2.4GHz、5.8GHz等常規(guī)民用頻段，隨著Arduino和樹莓派等開源硬件的快速發(fā)展和軟件無線電(SDR)技術(shù)的流行，普通愛好者也可以利用從網(wǎng)絡(luò)買到的硬件和從論壇獲得的軟件源碼模擬遙控器向無人機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，并覆蓋真正遙控器的信號(hào)，從而獲得無人機(jī)的控制權(quán)。2015年，GeekPwn智能設(shè)備安全大賽的開場(chǎng)項(xiàng)目中，來自騰訊公司的安全團(tuán)隊(duì)就通過這種方法成功劫持了一架正在飛行的大疆精靈3無人機(jī)，次年中央電視臺(tái)的“3.15晚會(huì)”也對(duì)此次演示進(jìn)行了報(bào)道，受到廣泛關(guān)注。隨后，大疆公司在網(wǎng)站上公開承認(rèn)了這一漏洞，并對(duì)相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行了升級(jí)修復(fù)。

黑客技術(shù)

很多無人機(jī)為方便用戶使用手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行操控，直接使用Wi-Fi進(jìn)行交互。這樣一來，一些在互聯(lián)網(wǎng)中已經(jīng)很成熟的黑客技術(shù)就可以直接應(yīng)用在無人機(jī)上。例如，通過無人機(jī)控制系統(tǒng)中開放的端口或密碼猜解等手段，進(jìn)入控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的控制。開發(fā)出“薩米蠕蟲病毒”的傳奇黑客薩米卡姆卡爾(SamyKamkar)就利用這個(gè)原理編寫了一個(gè)名為“SkyJack”的無人機(jī)劫持軟件，并將軟件安裝到經(jīng)過特殊配置的無人機(jī)中，SkyJack在空中飛行并尋找Wi-Fi范圍內(nèi)的其他無人機(jī)，然后入侵該無人機(jī)并取得控制權(quán)。

業(yè)內(nèi)從事反無人機(jī)應(yīng)用的專業(yè)人士、上海后洪電子技術(shù)總監(jiān)汪東表示，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的反無人機(jī)技術(shù)還處在摸索階段，無線電劫持技術(shù)由于各無人機(jī)廠家對(duì)無線電信號(hào)進(jìn)行了加密處理很難實(shí)現(xiàn)，而黑客技術(shù)由于門檻較高不易商業(yè)化，因此當(dāng)前所采用的技術(shù)主要以干擾阻斷為主。汪東在談到未來反無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向時(shí)表示，其公司將在無人機(jī)主動(dòng)探測(cè)方面加大投入，開發(fā)類似預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)的產(chǎn)品，努力形成集預(yù)警、控制、捕捉于一體的無人機(jī)防御控制系統(tǒng)。

嚴(yán)控才能健康發(fā)展

信息技術(shù)是反無人機(jī)系統(tǒng)中的重要手段，所需成本易于接受，且不會(huì)對(duì)無人機(jī)硬件造成損害，具有一定的安全性，因此非常適合應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)無人機(jī)的反制。由于無人機(jī)系統(tǒng)自身的固有特點(diǎn)，必然存在一定的漏洞，正是通過這些漏洞輔以一定的信息技術(shù)手段，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)其反制。對(duì)于政府執(zhí)法機(jī)構(gòu)和安全保衛(wèi)部門來說，這些技術(shù)方法提供了更多維護(hù)社會(huì)安全的手段。但是，凡事皆有兩面性，一旦使用不當(dāng)或被不法分子惡意使用，這些技術(shù)也會(huì)存在很大的危害。例如，用于信號(hào)干擾的反無人機(jī)電子槍也可能對(duì)其他電子設(shè)備造成影響，偽造GPS信號(hào)會(huì)嚴(yán)重?cái)_亂定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，劫持無線電信號(hào)和侵入他人計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)更是違法行為，《無線電管理?xiàng)l例》和《信息安全法》對(duì)此都有明文規(guī)定，必須嚴(yán)格限制和規(guī)范這些技術(shù)手段的應(yīng)用。

未來，對(duì)于無人機(jī)系統(tǒng)的管控，廠商在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的過程中就要對(duì)已經(jīng)存在和可能存在的惡意使用情況有所估計(jì)，并采取措施加以防范：在信號(hào)受到干擾的情況下，有其他備選的安全措施；為防止受到GPS欺騙，在定位導(dǎo)航過程中可以對(duì)位移情況和能源消耗情況進(jìn)行校驗(yàn)；對(duì)無線電劫持，可以通過復(fù)雜的跳頻和信號(hào)加密進(jìn)行防范；對(duì)常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)攻擊，必須采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

通過在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行安全防范，可以有效避免無人機(jī)被不法分子利用各種信息技術(shù)來控制。政府執(zhí)法機(jī)構(gòu)對(duì)無人機(jī)飛行的管控，未來應(yīng)該在立法和具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上加以規(guī)范。目前，各國(guó)政府正在加緊這一方面的相關(guān)研究，并推出初步的法律法規(guī)。澳大利亞最近修改了無人機(jī)相關(guān)的法規(guī)，規(guī)定質(zhì)量低于2千克的小型無人機(jī)在飛行前需要通知澳大利亞民航安全局(CASA)對(duì)飛行計(jì)劃進(jìn)行備案。美國(guó)則規(guī)定無人機(jī)必須在美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)注冊(cè)，以獲取一個(gè)唯一的編號(hào)以備核查。深圳近期正式發(fā)布了3項(xiàng)有關(guān)無人機(jī)的規(guī)范，《民用無人機(jī)系統(tǒng)二維條碼標(biāo)識(shí)技術(shù)規(guī)范》《民用無人機(jī)系統(tǒng)身份識(shí)別通用要求》和《民用無人機(jī)系統(tǒng)性能測(cè)試方法》，實(shí)施后將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)“一機(jī)一碼”，為無人機(jī)身份識(shí)別、飛行監(jiān)管及質(zhì)量管控提供有力支持。在完成對(duì)無人機(jī)的身份標(biāo)識(shí)之后，更為大膽的設(shè)想則是在每架無人機(jī)內(nèi)都預(yù)留應(yīng)急控制后門指令，政府監(jiān)管部門可以在緊急情況下直接控制無人機(jī)。

無人機(jī)是一種新興事物，在快速發(fā)展時(shí)必然帶來一些新的問題，利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的管控和反制一方面可以讓生產(chǎn)和設(shè)計(jì)廠家發(fā)現(xiàn)自身產(chǎn)品的不足從而加以改進(jìn)，另一方面也促進(jìn)了政府監(jiān)管部門更好地對(duì)無人機(jī)這一新興事物進(jìn)行有效的管理，為無人機(jī)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供良好的環(huán)境。