揭秘无人机通信链路两大攻击手段：姿态欺骗与电量伪造

试想如下场景：操作人员正在执行无人机巡检任务，地面站显示各项参数正常，飞行器处于平稳飞行状态。突然，地面站上的姿态仪表出现异常波动——上一刻显示水平飞行，下一刻则显示已完成翻转。与此同时，电池电量从80%骤降至0%，触发警报，无人机被迫执行紧急返航程序……

这并非虚构场景，而是中科数测安全团队在实战演练中真实复现的攻击场景。

无人机通信安全性分析

无人机的稳定飞行依赖于飞控系统与地面站之间持续的双向通信交互。地面站向无人机发送控制指令（如航向、速度调整等），无人机则反馈状态数据（如姿态角度、电池电量等）。

然而，现有无人机通信协议存在显著安全缺陷：

一是缺乏加密机制。众多无人机通信协议采用明文传输方式，任何具备信号接收能力的设备均可截获通信内容，甚至进行数据篡改。

二是缺乏身份认证。飞控系统默认接收所有符合协议格式的消息，未对消息来源进行验证，这为中间人攻击提供了可乘之机。

近期，中科数测安全团队针对主流无人机通信协议开展了专项实战演练，验证了两类高危攻击场景。

攻击方式一：姿态数据欺骗

攻击原理

姿态数据（包括横滚角、俯仰角、偏航角）是无人机飞控系统的核心参数，直接反映飞行器在三维空间中的空间姿态。当姿态数据被篡改后，飞控系统将基于错误的状态信息执行”姿态纠正”动作，导致飞行器实际运动轨迹与预期严重偏离。

复现方法

技术实现路径如下：

步骤一：构造符合协议格式的姿态数据包，其中包含异常的姿态角度值

步骤二：将伪造数据包持续注入通信链路

步骤三：观察地面站响应情况

实验结果显示：地面站人工地平线指示器出现持续翻转，姿态数值呈非正常波动状态。操作人员无法通过地面站仪表获取无人机的真实姿态信息。

安全影响

在视距内飞行场景下，操作人员可通过目视观察辅助判断。但在视距外作业场景（如电力线路巡检、物流配送等），操作人员完全依赖地面站仪表数据。姿态欺骗攻击可能导致无人机失控、碰撞障碍物或坠毁。

攻击方式二：电池状态伪造

攻击原理

无人机飞控系统设有低电量保护机制：当检测到电池电量低于预设阈值时，系统将自动触发返航（RTL）或紧急降落程序。若攻击者伪造低电量状态数据，即可诱导无人机终止当前任务。

复现方法

技术实现路径如下：

步骤一：解析电池状态数据包协议格式，构造低电量状态数据包

步骤二：将伪造数据包注入通信链路

步骤三：观察无人机响应行为

实验结果显示：地面站电池电量指示瞬间归零，触发低电量警报。无人机立即启动返航程序，操作人员来不及进行人工干预。

安全影响

该攻击方式可导致无人机任务非正常中断。考虑以下场景：无人机正在执行急救药品运输、安保巡逻等任务时，攻击者通过注入伪造数据即可迫使任务中止。更为严重的情况是，攻击者可能通过多次定向注入，将无人机诱导至指定位置迫降，实现设备劫持。

漏洞成因分析

上述安全问题并非个别厂商产品的缺陷，而是行业共性的设计不足：

防护建议

无人机安全防护需要产业链各环节共同参与：

技术层面：实施通信链路加密、建立双向身份认证机制、增设数据异常检测模块。

行业层面：制定统一的无人机通信安全标准，建立安全测试与认证规范。

中科数测的使命，是将潜在的安全风险转化为可见的防护能力。

安全是低空经济可持续发展的基石。

如果您关注无人机安全、低空经济安全等议题，欢迎与我们交流，共同守护低空领域网络安全。