CN109756261B - 基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法，其中，该方法包括：MNO AEP确定无人机接入移动运营商网络；在确定所述无人机为合法无人机的情况下，所述MNO AEP向无人机云系统发送无人机接入通知消息，其中，所述合法无人机为通过认证的并发放完整的身份标识的无人机；和/或，所述MNO AEP在确定所述无人机为非法无人机的情况下，向无人机云系统发送无人机接入告警消息，其中，所述非法无人机为未通过认证的或发放的身份标识不全的无人机。解决了相关技术中存在的单一由无人机云系统来对无人机身份标识进行认证鉴权，由此可能会导致无人机云系统消息交互多，被拒绝服务DOS攻击的风险性较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法。
背景技术
随着国家低空空域的逐步开放，无人机将在货运物流、安防消防、航空遥感、农业植保、巡检勘探等领域得到广泛应用。根据民航局适航司实名登记系统统计，截至2018年8月底，我国共有24.3万架无人机进行实名登记，其中小于25kg的轻小微无人机占比91.8％；根据民航局无人机运行管理系统(UOMS)统计，飞行高度在300m以下的无人机飞行次数占比达到98％。因此300m以下的轻小无人机应用，对于移动运营商来说具有极大的吸引力。
2017年以来，国内外运营商正在积极开展蜂窝联网无人机(其中，蜂窝联网无人机监管示意图可以参考图1)业务研究与测试，随着5G通信的逐步商用，移动蜂窝通信(简称：移动通信)将逐步替代目前的民用无人机专用通信链路，形成基于移动通信的远距离组网数据链。无人机低空的开放和移动通信助力无人机信息传输，无人机行业将带来爆炸式发展。
在不久的将来，数以百万计的基于蜂窝联网的无人驾驶航空器机，预计将迅速部署在我们日常生活的不同领域，执行广泛的活动。面对各型无人机的广泛应用和难以监管所导致日益上升的安全威胁，对合作目标和非合作目标无人机的体系化监管需求日益迫切。世界各国都在努力提升战略和战术层面对无人机的监管能力。无人机的监视监管，核心的基础是对无人机的身份进行识别，对于蜂窝联网的超视距应用无人机来说，尤其显得重要。
民航局于2015年11月发布的《轻小无人机运行规定(试行)》，要求7公斤以上以及7公斤以下且超视距运行的无人机，实时联网接入无人机云系统(简称无人机云、UnmannedAircraft System Cloud System,UACS)。
但是需要说明的是，当前是由无人机云系统来对无人机身份标识进行认证鉴权，由此可能会导致无人机云系统消息交互多，被DOS攻击的风险性较高。
针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法，以至少解决相关技术中存在的单一由无人机云系统来对无人机身份标识进行认证鉴权，由此可能会导致无人机云系统消息交互多，被DOS攻击的风险性较高的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法，包括：移动网络运营商能力开放平台MNO AEP确定无人机接入移动运营商网络；在确定所述无人机为合法无人机的情况下，所述MNO AEP向无人机云系统发送无人机接入通知消息，其中，所述合法无人机为通过认证的并发放完整的身份标识的无人机；和/或，在确定所述无人机为非法无人机的情况下，所述MNO AEP向无人机云系统发送无人机接入告警消息，其中，所述非法无人机为未通过认证的或发放的身份标识不全的无人机。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知系统，所述系统包括移动网络运营商能力开放平台MNO AEP和无人机云系统，其中，所属MNO AEP用于确定无人机接入移动运营商网络，以及，在确定所述无人机为合法无人机的情况下，向无人机云系统发送无人机接入通知消息，其中，所述合法无人机为通过认证的并发放完整的身份标识的无人机；和/或，在确定所述无人机为非法无人机的情况下，向无人机云系统发送无人机接入告警消息，其中，所述非法无人机为未通过认证的或发放的身份标识不全的无人机；所述无人机云系统用于接收所述MNO AEP发送的告警与通知消息。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述方法实施例中的步骤。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述方法实施例中的步骤。
通过本发明，采用的是将无人机云系统进行无人机身份确认的功能下放到了其他设备(例如，MNO AEP)中，由此可以有效降低无人机云系统中的消息交互，降低了无人机云系统被DOS攻击的风险性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是蜂窝联网无人机监管示意图；
图2是空中设备示意图；
图3是蜂窝联网无人机的监管系统示意图；
图4是基于北斗地理围栏差分定位模块的蜂窝联网无人机监管云平台示意图；
图5是蜂窝联网无人机身份识别分类示意图；
图6是根据本发明实施例的基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法的流程图；
图7是根据本发明实施例的基于蜂窝通信的无人机告警监视与处置方法流程图；
图8是根据本发明实施例的5G网络架构图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在相关技术中，采用移动通信网络的空中设备一般分为如下三种，具体如图2所示：
Type1：蜂窝联网无人机，移动通信设备经过初始鉴权认证，可用于空中通信；
Type2：蜂窝联网无人机，移动通信设备未经过初始鉴权认证，用于地面通信；
Type3：地面移动设备或者吊舱设备，通过空中飞行器带入空中，其他用途。
其中，Type1类型的无人机是无人机制造商制造的经过认证的蜂窝联网无人机，无人机移动通信模组标识IMEI(International Mobie Equipment Identity)注册在第三方数据库当中，属于合作无人机(也可以称为合法无人机)。
Type2类型的无人机是私自组装的未经过认证的蜂窝联网无人机，属于非合作无人机(也可以称为非法无人机)。
Type3类型的空中设备与无人机松耦合。在本发明实施例中重点识别Type1和Type2类型的空中移动通信设备，可选地提供Type3类型的空中移动通信设备。
目前大部分轻小无人机通过加装蜂窝移动通信模块的方式接入无人机云系统(UACS)(具体可参考图3)，对无人机进行实时数据上报，从而满足无人机管控要求，对于前述的Type1，可以通过应用层上报无人机身份标识，即应用标识CPN(Cloud ProviderNumber)(无人机的身份标识可以参考图5)，该类上报操作只能适用于合作目标无人机。
例如，在相关技术中涉及了通过无人机内置北斗地理围栏差分定位模块，使用移动蜂窝网络上报无人机位置信息，或者无人机定制的基站定位服务LBS上报无人机位置信息(具体可参考图4)。其他的要上报的飞行信息可以包括航迹、高度、速度、位置、航向及其它传感器获取的飞机参数等，并通过无人机云系统依据位置信息进行围栏告警检测。即，在相关技术中实际上是由无人机云系统来对无人机的身份进行识别的。
下面结合实施例对本发明进行说明：
在本实施例中提供了一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法，图6是根据本发明实施例的基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法的流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：
步骤S602，移动网络运营商能力开放平台(Mobile Network OperatorApplication Enablement Platform，简称为MNO AEP)确定无人机接入移动运营商网络；
步骤S604，在确定所述无人机为合法无人机的情况下，所述MNO AEP向无人机云系统发送无人机接入通知消息，其中，所述合法无人机为通过认证的并发放完整的身份标识的无人机；和/或，在确定所述无人机为非法无人机的情况下，所述MNO AEP向无人机云系统发送无人机接入告警消息，其中，所述非法无人机为未通过认证的或发放的身份标识不全的无人机。
其中，执行上述操作的为移动网络运营商(Mobile Network Operator，MNO)能力开放平台(Application Enable Platform，AEP)，当然也可以是其他移动运营商网络设备(以上设备可以统称为预定设备)。上述的无人机接入通知消息是用于通知所述无人机已接入所述移动运营商网络的消息，上述的无人机接入告警消息是用于警告当前存在非法无人机接入所述移动运营商网络的消息。在本实施例中，无人机接入通知消息主要是为了告知无人机云系统当前是哪个合法的无人机接入了预定网络，无人机接入告警消息主要用于告警的，即，在确定当前接入移动运营商网络的无人机为非法的无人机时，便向无人机云系统发送告警消息。
通过上述实施例，采用的是将无人机云系统进行无人机身份确认的功能下放到了移动网络运营商设备中，由此可以有效降低无人机云系统中的消息交互，降低了无人机云系统被DOS攻击的风险性。
在一个可选的实施例中，在确定无人机接入移动运营商网络之后，所述方法还包括：判断所述无人机的身份标识与预先配置的列表中所记录的合法无人身份标识信息是否完全匹配；若判断结果为完全匹配，则确定所述无人机为合法无人机；若判断结果为不完全匹配，则确定所述无人机为非法无人机。在本实施例中，执行上述判断操作的可以是前述提及的预定设备，也就是说，可以预先在预定设备中配置上述列表，该列表也可以称为白名单。其中，该列表可以是由无人机云系统在使用阶段之前配置到预定设备中的(配置方式可以为写入，也可以为发送给预定设备，再由预定设备根据接收到的信息来生成上述列表)。
在一个可选的实施例中，在判断所述无人机的身份标识与预先配置的列表中所记录的无人身份标识信息是否完全匹配之前，所述方法还包括:获取所述无人机云系统或者第三方配置的一个或多个合法无人机的身份标识信息；生成包括所述一个或多个合法无人机的身份标识信息的所述列表。在本实施例中，获取的方式为多种，例如，可以是前述提及的写入的合法无人机的信息，也可以是接收到的由无人机云平台发送过来的合法无人机的信息。此外，需要说明的是，上述获取方式仅是集中可选的获取方式，也可以采用其他的获取方式，例如，可以由除无人机云系统之外的其他设备发送的。
在一个可选的实施例中，所述合法无人机的身份标识信息包括所述合法无人机的物理标识和/或接入标识。在本实施例中，列表中所包括的可以仅仅是合法无人机的物理标识(例如，国际移动设备身份标识IMEI和/或移动设备标识(Mobile Device Identity)MDID，该物理标识可以是在无人机生产阶段中上报给无人机云系统的)，也可以仅包括合法无人机的接入标识(例如，国际移动签约标识号IMSI和/或无人驾驶航空器运营人标识(Unmanned Aircraft Operator Identity)UOID，该接入标识可以是在由无人机运营人在无人机云系统中注册无人机信息时所上报的)，当然，列表中也可以同时包括合法无人机的物理标识和接入标识。也就是说，合法无人机的物理标识和接入标识都是在使用阶段之前配置到上述预定设备中(即，MNO AEP或其他移动运营商网络设备)。其中，用于记录合法无人机的信息的数据库(包括无人机云系统中用于记录合法无人机的信息数据库和/或上述预定设备中用于记录合法无人机的信息的数据库)的数量可以为一个或多个，当数据库为多个且合法无人机的信息包括物理标识和接入标识时，可以由部分数据库记录合法无人机的物理标识，由剩余的数据库记录合法无人机的接入标识。即，可以按照标识类型来分数据库存储，当然，也可以按照合法无人机来分数据库存储(即，部分数据库中记录部分合法无人机的标识信息，其余部分数据库记录剩余的合法无人机的标识信息)。由前述的对相关技术的描述可知，目前普遍采用的无人机蜂窝模块进行实时联网监管的无人机，即上述Type1类型，只能检测合作无人机。该类无人机还具有接入层标识IMSI(国际移动签约用户标识号，International Mobile Subscriber Identification Number)和物理层标识IMEI(国际移动设备身份标识，International Mobile Equipment Identity)等信息(参考图5)，但在相关技术中，这些信息并没有用于无人机的身份标识检测，因此无法提供更多的无人机身份识别告警与通知手段，更不能检测非合作无人机。由前述实施例可知，在本发明中，可以依据无人机的物理标识和/或接入标识来对无人机进行身份识别，因此，通过本发明中的上述实施例可以有效解决相关技术中存在的该问题。
在一个可选的实施例中，确定无人机接入移动运营商网络包括：接收来自移动运营商网络核心网移动管理实体MME的无人机接入消息，其中，所述无人机接入消息为所述MME在确定所述无人机已接入所述移动运营商网络之后发送的消息；在所述无人机接入消息中携带有所述无人机的信息的情况下，确定出所述无人机接入所述移动运营商网络。在本实施例中，可以由MME向预定设备发送无人机接入通知消息，其中，MME可以根据来自无线接入网络RAN的通知消息来向预定设备发送无人机接入通知消息。在本实施例中，MME也可以根据通过注册登记的IMEI/IMSI信息或者其他方式(例如异常跨小区切换等)来检测是否有无人机接入。
在一个可选的实施例中，在向无人机云系统发送第一消息和/或向无人机云系统发送第二消息之后，所述方法还包括：重复执行确定所述无人机接入所述移动运营商网络的确定操作，以及向所述无人机云系统发送所述第一消息和/或向所述无人机云系统发送所述第二消息的发送操作，直到确定所述无人机断开与所述移动运营商网络的连接为止。
在一个可选的实施例中，所述无人机接入消息包括以下至少之一：所述MME发送的小区接入扩展消息；所述MME发送的小区切换扩展消息。
在一个可选的实施例中，所述MNO AEP包括以下之一：网络能力开放功能SCEF(Service Capability Exposure Function)；业务运营支撑系统BOSS(BusinessOperation Support System)。
下面结合一个具体实施例对本发明进行说明：
在本具体实施例中提供了一种基于蜂窝通信的无人机告警监视与处置方法，具体如图7所示，包括如下步骤：
S1.无人机云系统向移动网络运营商(Mobile Network Operator，MNO)能力开放平台(Application Enable Platform，AEP)定制无人机告警与通知服务；(对应于图7中的1)
S2.无人机运营人向无人机云系统注册无人机信息，包含UOID、IMSI、MDID、IMEI等身份标识信息；无人机云系统向MNO AEP写入无人机白名单，包含UOID、IMSI、MDID、IMEI等身份标识信息；MNO AEP向移动管理实体MME(Mobile Management Entity)定制无人机接入消息；(对应于图7中的2.1-2.3)
S3.地面控制站向无人机发送起飞命令，无人机起飞，无人机使用移动蜂窝网络进行实时数据传输；(对应于图7中的3.1-3.2)
S4.无线接入网络(Radio Access Network，RAN)通过空口采集到的测量信息进行无人机身份识别，主要针对Type1类型蜂窝设备，如果检测到空中设备则通过MME向AEP发送无人机接入通知消息；(对应于图7中的4.1-4.2)
S5.运营商能力开放平台根据配置的身份标识白名单信息，如果白名单中信息完全匹配，则向无人机云平台发送无人机接入通知消息，否则发送无人机接入告警消息；(对应于图7中的5.1-5.2)
重复S4和S5直到无人机降落(例如，可以依据是否端口与网络的连接来确定是否降落)。
其中，上述具体实施例中提到的MNO AEP与RAN和MME之间消息需要在3GPP R17获得通过，并进行标准化，具体包括：无人机接入通知等。3GPP R16对于5G网络(参考图8)定义了NEF网元，可以完成本发明实施例中提到的MNO AEP功能，AMF可以完成MME功能。
在本实施例中还提供了一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。
在一个可选的实施例中，上述基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知系统包括移动网络运营商能力开放平台MNO AEP和无人机云系统，其中：所述MNO AEP用于确定无人机接入移动运营商网络，以及在确定所述无人机为合法无人机的情况下，向无人机云系统发送无人机接入通知消息，其中，所述合法无人机为通过认证并发放完整的身份标识的无人机；和/或，在确定所述无人机为非法无人机的情况下，向无人机云系统发送无人机接入告警消息，其中，所述非法无人机为未通过认证的或发放的身份标识不全的无人机；所述无人机云系统用于接收所述MNO AEP发送的告警与通知消息(即，无人机云系统接收MNO AEP发送的上述无人机接入通知消息和/或无人机接入告警消息，并且无人机云系统接收的消息与MNO AEP发送的消息是对应的)。
在一个可选的实施例中，所述MNO AEP还用于在确定无人机接入移动运营商网络之后，判断所述无人机的身份标识与预先配置的列表中所记录的合法无人身份标识信息是否完全匹配；若判断结果为完全匹配，则确定所述无人机为合法无人机；若判断结果为不完全匹配，则确定所述无人机为非法无人机。
在一个可选的实施例中，所述合法无人机身份标识信息包括所述合法无人机的物理标识和/或接入标识。
在一个可选的实施例中，所述物理标识包括移动设备标识MDID和/或国际移动设备身份标识IMEI；所述接入标识包括无人驾驶航空器运营人标识UOID和/或国际移动签约标识号IMSI。
在一个可选的实施例中，所述系统还包括移动运营商网络移动管理实体MME，其中：所述MME用于在确定所述无人机已接入所述移动运营商网络之后向所述MNO AEP发送无人机接入消息；所述MNO AEP在接收到所述无人机接入消息之后，基于所述无人机接入消息中携带的所述无人机的身份标识信息确定所述无人机接入所述移动运营商网络。
在一个可选的实施例中，所述无人机接入消息包括以下至少之一：所述MME发送的小区接入扩展消息；所述MME发送的小区切换扩展消息。
在一个可选的实施例中，所述MNO AEP包括以下之一：网络能力开放功能SCEF(Service Capability Exposure Function)；业务运营支撑系统BOSS(BusinessOperation Support System)。
通过本发明中的实施例，可以达到如下有益效果：
通过移动运营商能力开放平台对无人机的身份识别，可以大大提升对无人机的监管范围，识别合作与非合作无人机，使能无人机行业应用于发展。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知方法，其特征在于，包括：
移动网络运营商能力开放平台MNO AEP确定无人机接入移动运营商网络；
在确定所述无人机为合法无人机的情况下，所述MNO AEP向无人机云系统发送无人机接入通知消息，其中，所述合法无人机为通过认证的并发放完整的身份标识的无人机；和/或，在确定所述无人机为非法无人机的情况下，所述MNO AEP向无人机云系统发送无人机接入告警消息，其中，所述非法无人机为未通过认证的或发放的身份标识不全的无人机；
其中，所述MNO AEP确定无人机接入移动运营商网络包括：
所述MNO AEP接收来自移动运营商网络移动管理实体MME的无人机接入消息，其中，所述无人机接入消息为所述MME在确定所述无人机已接入所述移动运营商网络之后发送的消息；
在所述无人机接入消息中携带有所述无人机的身份标识信息的情况下，所述MNO AEP确定所述无人机接入所述移动运营商网络。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MNO AEP在确定无人机接入移动运营商网络之后，所述方法还包括：
所述MNO AEP判断所述无人机的身份标识与预先配置的列表中所记录的合法无人身份标识信息是否完全匹配；
若判断结果为完全匹配，则所述MNO AEP确定所述无人机为合法无人机；
若判断结果为不完全匹配，则所述MNO AEP确定所述无人机为非法无人机。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述合法无人机身份标识信息包括所述合法无人机的物理标识和/或接入标识，其中，
所述物理标识包括移动设备标识MDID和/或国际移动设备身份标识IMEI；
所述接入标识包括无人驾驶航空器运营人标识UOID和/或国际移动签约标识号IMSI。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机接入消息包括以下至少之一：
所述MME发送的小区接入扩展消息；
所述MME发送的小区切换扩展消息。
5.一种基于移动运营商网络的无人机身份标识告警与通知系统，其特征在于，包括移动网络运营商能力开放平台MNO AEP和无人机云系统，其中：
所述MNO AEP用于确定无人机接入移动运营商网络，以及在确定所述无人机为合法无人机的情况下，向无人机云系统发送无人机接入通知消息，其中，所述合法无人机为通过认证并发放完整的身份标识的无人机；和/或，在确定所述无人机为非法无人机的情况下，向无人机云系统发送无人机接入告警消息，其中，所述非法无人机为未通过认证的或发放的身份标识不全的无人机；
所述无人机云系统用于接收所述MNO AEP发送的告警与通知消息；
其中，所述系统还包括移动运营商网络移动管理实体MME，其中：
所述MME用于在确定所述无人机已接入所述移动运营商网络之后向所述MNO AEP发送无人机接入消息；
所述MNO AEP在接收到所述无人机接入消息之后，基于所述无人机接入消息中携带的所述无人机的身份标识信息确定所述无人机接入所述移动运营商网络。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述MNO AEP还用于在确定无人机接入移动运营商网络之后，判断所述无人机的身份标识与预先配置的列表中所记录的合法无人身份标识信息是否完全匹配；若判断结果为完全匹配，则确定所述无人机为合法无人机；若判断结果为不完全匹配，则确定所述无人机为非法无人机。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述无人机接入消息包括以下至少之一：
所述MME发送的小区接入扩展消息；
所述MME发送的小区切换扩展消息。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述MNO AEP包括以下之一：
网络能力开放功能SCEF；
业务运营支撑系统BOSS。
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