自2017年年中以來，羅克韋爾柯林斯的一個(gè)研究小組一直在羅克韋爾柯林斯的資助下工作，旨在解決涉及無人機(jī)系統(tǒng)（UAS）的網(wǎng)絡(luò)安全問題。這項(xiàng)研究將于2019年初結(jié)束，已經(jīng)擴(kuò)展到包括一群小型UAS，為UND學(xué)生提供了使用機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)國家空域多個(gè)目標(biāo)的真實(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

UND網(wǎng)絡(luò)安全項(xiàng)目主任Prakash Ranganathan博士正在領(lǐng)導(dǎo)羅克韋爾柯林斯贊助的研究項(xiàng)目，該項(xiàng)目名為“無人機(jī)空域的地理圍欄檢測(cè)系統(tǒng)（GFDS）以提供反自治”。

無人機(jī)系統(tǒng)在國家空域的使用越來越多，這需要繼續(xù)研究安全和探測(cè)方面的進(jìn)展。雖然商用UAS市場(chǎng)并不完全關(guān)注惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊者，但軍方需要的系統(tǒng)在某種程度上不可能進(jìn)行逆向工程。“小型UAS或無人機(jī)只是網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)（CPS），這意味著有硬件和軟件組件相互作用來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，”Ranganathan說?！扒度朐谶@些sUAS（小型無人機(jī)系統(tǒng)）中的電子和軟件應(yīng)用程序是脆弱的。

事實(shí)上，經(jīng)驗(yàn)豐富的惡意黑客可以對(duì)無人機(jī)敏感的漏洞類型進(jìn)行實(shí)地考察：“黑客可以利用的漏洞包括利用通信渠道（射頻、Wi-Fi、藍(lán)牙）來訪問、傳輸和傳輸消息在一架無人機(jī)之間到另一架無人機(jī)或網(wǎng)絡(luò)，”Ranganathan 指出。

“此外，GPS也可以被欺騙來控制這些無人機(jī)，”他繼續(xù)說道。Ranganathan和研究員Eric Horton在他們合著的文章“開發(fā)GPS欺騙設(shè)備以攻擊DJI Matrice 100四軸飛行器”中解釋說，“GPS欺騙是通過一個(gè)能夠模仿與目標(biāo)可見的GPS星座中每顆衛(wèi)星相關(guān)的GPS信號(hào)的系統(tǒng)完成的。假GPS信號(hào)的GPS傳輸功率高于真實(shí)信號(hào)，導(dǎo)致接收器鎖定它們以支持真正的GPS。此時(shí)，可以操縱假信號(hào)的時(shí)移來篡改接收器報(bào)告的位置和時(shí)間。

UND團(tuán)隊(duì)深入研究機(jī)器學(xué)習(xí)等尖端技術(shù)來檢測(cè)多個(gè)目標(biāo)。例如，“在研究中，基于機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）的群體平臺(tái)被用來模擬各種通信和控制架構(gòu)，用于避免碰撞，路徑規(guī)劃和安全通信等條件，”Ranganathan解釋說。“包含來自多個(gè)無人機(jī)供應(yīng)商的近20，000張圖像的大型圖像數(shù)據(jù)集使用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)和基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的算法進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試，以檢測(cè)空域中的多種目標(biāo)類型。預(yù)計(jì)研究團(tuán)隊(duì)將很快在一群定制的sUAS中測(cè)試這些方法。

盡管研究人員、UAS開發(fā)人員和學(xué)生都在使用這些尖端技術(shù)，但他們?nèi)匀幻媾R一定的限制?！盁o人機(jī)安全技術(shù)必須強(qiáng)大，以適應(yīng)無人機(jī)有限的尺寸、重量和功率（SWaP）的限制，”Ranganathan說。“安全軟件和硬件在無人機(jī)的重量和功耗方面不能太費(fèi)力。

此外，他補(bǔ)充說，在使用UAS時(shí)，我們可以再依賴Wi-Fi，射頻（RF）和藍(lán)牙技術(shù)：這些主要通信線路不再有效，這意味著UAS“設(shè)計(jì)考慮需要包括蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施和其他通信模式的組合和切換。

由于這些問題，正在進(jìn)行的研究和開發(fā)至關(guān)重要。不幸的是，“在無人機(jī)的安全方面幾乎沒有付出努力，”Ranganathan評(píng)論道?！瓣P(guān)于地面控制站、無人機(jī)及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元之間加密方法部署的文獻(xiàn)正在不斷發(fā)展。

Ranganathan說，當(dāng)用戶尋求在任務(wù)中添加更多無人機(jī)或?qū)で笳闲屡d技術(shù)時(shí)，安全挑戰(zhàn)繼續(xù)增加。但這些問題將得到解決，他說?！爱?dāng)涉及多架無人機(jī)時(shí)，人們?cè)絹碓搅私馊绾未_保安全性，以及安全方法如何使用現(xiàn)有的分布式計(jì)算方法（如區(qū)塊鏈或其他加密方法）來提供強(qiáng)大的容錯(cuò)sUAS。

審核編輯：郭婷