专题·原创 | 低空网联无人机的复合型安全风险与体系化治理

沈玉龙

文 | 西安电子科技大学网络与信息安全学院 冯鹏斌 魏大卫 习宁 马建峰；西安电子科技大学计算机科学与技术学院 穆旭彤 沈玉龙

低空网联无人机是低空经济的重要技术装备与作业终端，通信、导航、监视、运行服务平台共同构成其运行支撑体系。该类装备广泛应用于城市物流、应急救援、电力巡检、农业植保等低空场景，是低空经济规模化发展的重要载体，有望带动形成万亿级低空产业生态。与此同时，网联无人机面临网络攻击渗透与系统失效交织叠加的复合型威胁，呈现攻击面广、潜伏性强、破坏性大等特点。传统以飞行审批和空域管理为主的监管模式已难以满足新形势下的低空安全治理需求，亟须构建覆盖“感知监测、可信身份、安全管控、标准规范、协同治理”的体系化安全保障机制。

低空经济作为新兴支柱产业正加速发展，低空网联无人机作为其重要载体，日益成为赋能数字经济、智能制造和现代服务业的重要技术装备和作业终端。新一代信息通信、人工智能和卫星导航等技术的加速突破，推动无人机由单一飞行平台向网络化、智能化、协同化系统演进，催生“空—天—地—网”深度融合的运行新模式。

（一）低空经济快速发展带动无人机规模化应用

低空经济的快速发展为无人机产业提供了广阔空间，推动无人机应用由行业试点逐步迈向规模化部署和常态化运行。近年来，在国家政策持续引导和地方产业布局不断完善的推动下，无人机已广泛应用于物流配送、电力巡检、石油管线巡查、农业植保、测绘遥感和城市治理等多个领域，成为支撑数字经济和实体经济融合发展的重要装备。与此同时，低空空域改革持续推进，通信、导航、监视等基础设施不断完善，飞行服务保障体系逐步建立，为无人机规模化运行提供了良好基础。伴随低空经济产业链上下游协同发展，无人机将进一步融入社会生产生活，成为推动产业升级、提升社会治理能力和培育新质生产力的重要支撑。

（二）网联化、智能化成为无人机发展趋势

随着第五代移动通信、卫星互联网、北斗卫星导航系统、人工智能等关键技术不断成熟，无人机正由传统的单机遥控模式向网联化、智能化、自主化方向加速演进。通过构建“空—天—地—网”一体化网络体系，无人机能够实现远程控制、任务协同、数据共享和智能决策，持续提升飞行效率和复杂环境下的自主运行能力。尤其是在集群飞行、远距离巡检、智能物流配送等应用场景中，多架无人机可以依托网络完成协同感知、协同规划和协同控制，实现单机作业向群体智能的转变。同时，人工智能算法在目标识别、路径规划、自主避障和风险预测等方面得到广泛应用，使无人机具备更强的自主决策能力和环境适应能力，推动飞行控制方式由“人在回路”逐步向“人在监督”转变。此外，无人机将进一步与低空通信网络、数字孪生和智能监管平台深度融合，形成覆盖感知、通信、计算、控制和服务的一体化低空运行体系，为低空经济高质量发展提供更加智能、高效和可靠的技术支撑。

（三）网联无人机技术架构

低空网联无人机逐步形成以平台层、网络层和终端层为核心的三层技术架构，各层协同运行，共同支撑低空飞行活动的安全、高效和智能化管理，运行架构如图1所示。

图1 低空网联无人机运行架构图

平台层既是低空网联无人机系统的管理与服务核心，也是低空运行管理的控制中枢。平台层依托云计算、大数据和人工智能技术，集成飞行计划管理、空域管理、任务调度和运行监测等核心功能，可实现对海量无人机的智能监管；通过融合飞行轨迹、环境感知、设备状态等多源数据，构建低空运行态势，实现飞行风险评估、异常行为检测和协同任务管理。同时，平台层通过开放接口与空管、公安、交通等部门业务系统互联互通，支撑跨部门数据共享和协同治理，为低空经济运行提供统一的数字化管理和智能决策支撑。

网络层是连接平台与终端的关键基础设施，承担着飞行控制、数据传输和协同通信的重要任务。网络层依托卫星互联网与移动通信网络，构建一体化融合通信体系，为无人机提供连续、可靠、低时延的数据传输与协同控制能力。随着边缘计算、网络切片、确定性网络等技术的发展，网络层能够根据不同应用场景动态分配网络资源，提高复杂环境下的通信可靠性和业务保障能力，为大规模无人机集群运行和跨区域协同飞行提供网络支撑。

终端层是低空网联无人机系统直接面向飞行任务和业务应用的执行主体，由各类无人机、机载计算设备和地面控制终端组成。无人机通过搭载高清相机、激光雷达、环境传感器等任务载荷，完成目标探测、智能巡检和应急作业等多样化任务。随着机载人工智能芯片和边缘计算能力不断提升，机载计算设备逐步具备自主规划、自主避障、自主协同等智能能力，推动无人机由依赖人工操控向自主飞行、自主决策转变。地面控制终端是系统的人机交互与运行管理节点，承担飞行任务规划、航线配置、远程操控、运行监测和应急指挥等任务。

低空网联无人机的安全风险已由传统的单点设备风险，演变为覆盖终端设备、通信网络和平台系统的全链条风险。因此，需要从技术架构出发，分层分析网联无人机的安全隐患，归纳典型危害，为构建体系化安全防护机制提供依据。低空网联无人机的潜在风险如图2所示。

图2 低空网联无人机潜在风险

（一）网联无人机的安全风险

平台安全风险。平台层作为低空网联无人机运行管理和智能决策的核心，其安全性直接关系到整个低空运行体系的稳定性和可信性。攻击者可利用身份认证缺陷、权限配置错误，或借供应链环节渗透非法接入平台，篡改飞行计划、操纵任务调度、删除运行日志，甚至批量下发恶意飞行指令，引发大范围飞行异常和业务中断。在智能应用场景下，平台与机载模型还面临训练与推理阶段的安全威胁。在训练阶段，攻击者可通过模型窃取、数据推断和训练数据投毒等方式，造成敏感信息泄露、模型性能下降及决策偏移。在推理阶段，攻击者可通过虚假感知数据注入和对抗样本攻击，干扰目标识别、障碍物判断及路径规划，诱导无人机产生错误决策，威胁飞行安全与任务执行。此外，平台汇聚的大量飞行轨迹、遥测数据和行业应用数据具有较高价值，一旦发生数据泄露，不仅影响行业运营安全，还可能暴露关键基础设施位置、重要目标分布及低空运行规律。平台层一旦遭受攻击，不仅可能导致核心数据泄露和智能决策失效，还会引发跨区域、多主体、多无人机的系统性安全事件，对行业运行安全、公共安全乃至国家安全构成严重威胁。

网络安全风险。网络层承担无人机与平台之间飞行控制、遥测数据和业务信息的传输任务，是保障多机协同运行的重要基石。随着5G、卫星互联网和低空通信网络广泛应用，网络开放性和动态性不断增强，通信链路面临的安全风险因网络接入方式不同而存在差异。在公网蜂窝接入场景下，若存在网络配置不当、终端失陷或端到端保护不足等问题，攻击者可通过伪基站诱导、身份冒用等方式干扰网络接入或威胁业务数据安全。在无人机自组网场景下，若缺乏可信认证和动态信任机制，攻击者可实施女巫攻击（Sybil Attack）、虫洞攻击（Wormhole Attack）、路由污染等攻击，破坏网络拓扑与通信路径，影响集群协同控制。在专有遥控链路场景下，若存在加密薄弱、身份绑定不足或消息新鲜性验证缺乏等问题，攻击者可通过消息伪造、重放等方式干扰飞行控制。在应用层安全方面，若缺乏有效消息认证、权限校验和防重放机制，攻击者可利用MAVLink等协议实施非法指令注入、遥测数据篡改和控制消息重放。网络层一旦遭受攻击，不仅会导致单架无人机通信失效，更可能引发集群飞行冲突、协同任务失配甚至大规模群体失控，对低空运行安全和关键业务连续性构成严重威胁。

终端安全风险。终端层既是低空网联无人机最直接的攻击目标，也是安全风险的主要入口。无人机、机载计算设备和地面控制终端均可能成为攻击对象。攻击者可利用飞控软件漏洞、固件后门、供应链投毒等方式控制飞行系统，也可通过全球导航卫星系统（GNSS）欺骗、压制干扰和视觉欺骗等手段误导无人机感知结果，造成航迹偏离、飞行失控或任务中断。与此同时，机载计算设备还面临漏洞利用、恶意代码执行和物理接口劫持等风险，可能造成固件篡改、参数修改和协同控制失效。地面控制终端同样存在木马植入、账户窃取和远程控制等安全隐患，攻击者可借此非法下发飞行指令或窃取敏感数据。一旦终端层失陷，不仅会导致单架无人机失控，还可能成为攻击整个低空网联系统的突破口，将对公共安全和关键任务执行产生直接影响。

（二）网联无人机的典型危害

身份缺失或无法核验的违规飞行。在低空经济快速发展的背景下，无人机身份管理与违规飞行治理面临日益复杂的安全挑战。从身份状态来看，部分无人机存在未按规定登记、身份信息缺失或无法核验等问题，导致监管部门难以准确识别飞行主体、关联运营责任和追溯飞行行为；部分无人机虽具备身份信息，但可能因身份冒用、标识伪造或认证信息失效，导致实际操作者与登记主体难以有效关联。从行为合法性来看，无人机违规飞行不仅涉及身份缺失无人机的飞行活动，也包括已登记身份无人机实施的未经批准进入管制空域、超范围飞行、非法拍摄及运输违禁物品等行为。

已授权无人机的异常行为。与无人机违规飞行不同，已获得特定业务授权的无人机或账号一旦被攻陷，攻击者可能滥用已有权限，其潜在威胁更为突出。这类无人机通常具备合法飞行资质，用于快递物流、电力巡检、警务执法等关键行业，一旦发生“合法身份下的非法行为”或“系统被控后的非授权飞行”，在具备关键业务权限等条件下，可能造成更大影响。通过对合法用户的操作终端植入木马，攻击者可远程劫持无人机按其指令实施航拍、非法传输、敏感区域入侵等行为。无人机系统遭遇供应链攻击，其身份认证系统可被伪造，即使接入监管平台也可伪装正常飞行。攻击者利用合法无人机系统进行大范围信号探测、数据采集甚至干扰通信，呈现合法身份掩护下的高级持续性威胁特征。

传统以飞行审批和空域管理为核心的监管模式，与海量无人机实时运行和复杂安全风险防控的现实需求相比仍有优化空间，主要表现为感知能力有待增强、信任体系有待完善、制度规范和协同治理有待健全。

（一）全时空动态感知监管能力有待增强

我国低空监管体系正在加快构建，全国统一、空地协同的感知网络覆盖仍需拓展，在低空目标持续监测、精准识别和异常行为分析等方面仍有提升空间。受复杂地形、建筑遮挡、设备异构部署等因素影响，现有雷达、无线电侦测、光电识别等感知手段在全天候、全区域、连续化实时感知方面尚有难度。同时，现有监管手段以飞行状态监测为主，基于飞行轨迹、行为特征和任务模式的智能分析能力有待增强，对无人机全生命周期、全行为轨迹的动态监管仍需深化。此外，不同地区、不同部门之间低空监测平台的互联互通水平有待提升，跨区域、跨部门的数据共享、协同预警和联合处置机制仍需健全，与未来低空网联无人机智能化、规模化发展的监管需求相比仍有差距。

（二）可信身份与安全管控能力有待完善

可信身份是低空网联无人机安全运行的重要基础。目前，无人机在身份认证、设备可信和运行可信等环节的完整闭环尚在构建之中，身份认证体系仍有较大提升空间。现行《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》已确立实名登记和唯一产品识别码制度，但上述制度侧重解决“一机一码”的实名管理问题，与操作者身份、任务授权、平台接入信任之间的贯通衔接有待加强。一方面，不同厂商和行业采用的身份认证机制尚不统一，设备身份、用户身份和任务身份之间的关联有待强化，身份可信性与接入合法性保障不足。同时，无人机飞控系统、机载计算平台和供应链各环节仍面临严重安全风险，一旦攻击者获取设备控制权限，可能导致飞行轨迹篡改、任务异常执行甚至远程控制无人机。另一方面，现有无人机具备可信接管、行为审计和安全隔离能力的内生安全机制尚不健全，当设备遭受攻击或出现异常行为时，在风险识别、可信接管、责任追溯和快速处置的及时性方面仍有难度，安全事件处置效率和风险管控能力受到限制，与无人机规模化运行条件下的安全保障需求相比仍需持续改进。

（三）制度规范与协同治理体系有待健全

低空网联无人机安全治理不仅依赖技术能力，更需要完善的制度规范和协同治理体系作为保障。目前，我国无人机安全标准体系正处于持续完善阶段，身份认证、通信安全、行为审计、数据共享和应急接管等关键环节，覆盖设计、生产、测试、部署、运行和维护全过程的标准化体系仍在健全。不同地区、厂商及行业之间在设备接口、身份管理、安全策略和监管流程等方面尚存在一定差异，系统兼容和标准统一水平有待提升。同时，空管、公安、民航、应急等部门分别承担相应监管职责，数据资源、监管平台和业务流程尚未实现高效互联互通，跨部门信息共享、联合研判和协同执法能力仍有提升空间。随着低空经济不断发展，无人机运行主体、业务模式和应用场景日益丰富，传统分散式监管模式与智能化、网络化管理需求相比仍有优化空间，宜加快构建统一标准、统一身份体系、统一监管平台和统一治理工具，完善跨部门协同监管机制，推动低空网联无人机安全治理向制度化、体系化、智能化方向发展，为低空经济持续健康发展提供坚实的制度保障。

随着低空经济快速发展和无人机规模化应用，应坚持技术创新与制度建设协同推进，以全时空感知管控平台为基础，以可信身份和安全管控模块为核心，以统一标准体系和智能治理工具为保障，推动形成覆盖设计、生产、注册、运行、维护全过程的安全治理机制，实现无人机可感知、可认证、可监管、可接管、可追溯，为低空经济高质量发展提供技术和制度支撑。

（一）建立无人机感知监管平台

亟须在现有管理平台基础上，构建职责清晰、接口互通、协同联动的无人机感知监管平台，形成国家统筹监管、地方做好服务、企业合规运营相衔接的治理体系。在感知能力方面，融合低空监视雷达、无线电侦测、北斗定位、5G/5G-A、卫星互联网等多源感知与通信技术，实现无人机运行状态的动态感知、精准识别与持续跟踪，提升重点区域目标探测与连续跟踪能力。在智能研判方面，利用人工智能、大数据和知识图谱等技术，融合飞行轨迹、通信特征、设备状态、空域环境及任务授权等信息，构建行为基线模型和风险评估模型，实现对异常飞行路径、禁区闯入、身份欺骗等行为的实时检测、风险研判和分级处置。在协同处置方面，平台应建立“空—天—地—网”协同监管机制，将监管部门、应急单位、通信运营商、无人机厂商等纳入统一协同监管系统，实现对异常事件的统一响应、快速处置。

（二）建立无人机信任保障体系

需构建以“可信身份+安全管控模块”为核心的无人机信任体系，形成覆盖身份认证、设备可信、运行可信和责任可追溯的全生命周期安全保障机制，为低空网联无人机安全运行奠定可信基础。在身份认证方面，融合射频指纹特征、硬件可信度量和密码学证书等技术，建立设备身份与操作者、飞行任务、运行权限及监管责任的可信关联，实现“人—机—权—责”全链条身份闭环管理。在无人机终端，应按照产品类型和风险等级配置具备安全启动、可信计算、应急通信、数据加密、行为审计、异常检测和可信接管等能力的安全管控模块，通过构建内生安全机制，实现控制指令校验、关键数据保护和运行状态监测。建立安全功能健康监测与分级失效处置机制，在设备失陷、认证异常或通信故障时，结合飞行状态实施权限限制、安全返航或受控降落。在网络层，落实蜂窝网络接入认证，并对无人机与业务控制平台实施应用层双向认证和指令完整性保护，结合抗干扰、抗欺骗及自组网动态信任评估技术，提升通信安全与网络韧性。当检测到飞行越界、信号异常、任务违规执行等异常行为时，安全管控模块可自动触发风险响应机制，对异常行为进行实时告警，并联动监管平台实施可信接管，由空管、公安等监管部门依法对目标无人机实施远程应急管控，通过采取任务中止、强制返航或电子围栏禁飞等措施，最大限度防范安全事故发生。

（三）健全标准规范体系与协同治理格局

应以《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》和新修订的《中华人民共和国民用航空法》为遵循，以《民用无人驾驶航空器系统安全要求》（GB 42590—2023）等强制性国家标准为底座，加快填补网联通信、平台与数据安全标准空白。以国家层面的顶层设计为引领，加快构建统一的无人机管理标准和智能化治理体系，形成覆盖设计、生产、测试、注册、部署、运行和维护全过程的安全治理体系，为低空网联无人机规模化、智能化发展提供制度保障。应由国家及行业主管部门牵头，统筹制定身份认证、通信安全、安全管控、行为审计、应急处置等关键领域的政策制度和管理规范，明确无人机在身份、行为、安全、接入、运行等方面的统一要求，实现不同厂商、不同平台和不同应用场景之间的标准统一、接口统一和互联互通。同时，建立以安全能力达标和符合性验证为核心的产品准入制度，按照产品类型、应用场景和风险等级实施分类分级管理，允许制造商通过可信身份、行为审计和安全管控等不同技术路线达到相应的安全能力要求，并通过检测认证机制，依法对不符合安全要求的产品采取限制措施，从源头提升无人机内生安全水平。在监管治理方面，依托现有管理平台完善身份核验、行为分析、异常预警、执法取证和责任追溯等能力，推动无人机全生命周期数字化监管。加强空管、公安、民航、通信及应急管理等部门之间的业务协同，建立以监管需求为导向、遵循最小必要和分级授权原则的数据共享机制。按照各部门法定职责建立风险通报、联合研判、分级响应和处置反馈机制，实现统一态势感知与跨部门协同处置，形成职责清晰、数据可控、过程可审计、责任可追溯的低空安全治理体系。