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無人機整機
無人機配件
無人機服務(wù)
設(shè)備與工具在工業(yè)4.0環(huán)境中，所有程序都應(yīng)盡可能智能化和自動化。最近的一項被稱為“無人機”的技術(shù)對工業(yè)4.0產(chǎn)生了巨大的影響。它幾乎應(yīng)用于運輸、制造、制造和包裝交付等所有行業(yè)。預(yù)計到2021年，商用無人機的應(yīng)用將跨越1000億美元的市場。Drone II 2019年的應(yīng)用報告包含了80多家公司的730多個用例，分布在100多個國家。由此可見，無人機在工業(yè)領(lǐng)域的巨大潛力。
我們將重點放在一個小型無人機的特例上，它用于將包裹、食物或其他貨物從一個地方運送到另一個地方。交通運輸是2019年無人機應(yīng)用的第五大行業(yè)。自2013年以來，全世界運輸業(yè)者都在致力于無人機包裹交付。像美泰網(wǎng)（Matternet）和輕浮公司（flingerey）這樣的公司一直在使用無人機向農(nóng)村地區(qū)運送藥品，包括救災(zāi)物資。亞馬遜（Amazon）、谷歌（Google）和聯(lián)邦快遞（Fedex）等老牌公司一直在借助無人機獲得更便宜的郵遞和包裹遞送服務(wù)。對于那些根本沒有道路基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)，無人機將是首選。無人機可以通過無人機網(wǎng)絡(luò)將藥品、貨物和其他輕量物資運送到偏遠地區(qū)，與修建一條長長的公路基礎(chǔ)設(shè)施相比，無人機網(wǎng)絡(luò)成本僅為前者一小部分。
為了實現(xiàn)上述用例，無人機必須與快速可靠的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接（以連接和控制無人機）。移動網(wǎng)絡(luò)非常適合低空和無人機網(wǎng)絡(luò)。移動頻譜可以提供廣域、高質(zhì)量和安全的連接，以增強無人機通信的安全性。有了5G技術(shù)，這些通信將變得更高效、更快。支持5G的無人機將擁有更大的帶寬、更低的延遲（<1毫秒）和更高的可靠性（≡99.999%）。
除了5G帶來的好處外，它還存在一些尚未解決的缺點（安全和隱私問題）。無人機通信安全攻擊的主要目的是控制、竊取其數(shù)據(jù)，或者在攻擊向量中提及其定位傳感器，如圖1所示。將攻擊向量分為三層：（i）數(shù)據(jù)采集層，（ii）無人機控制層，（iii）監(jiān)控層。最頂層是數(shù)據(jù)監(jiān)控層，它有地面軍事系統(tǒng)。它從無人機的傳感器獲取數(shù)據(jù)并相應(yīng)地采取行動。最底層有傳感器，包括位置、空速、超聲波、攝像頭和溫度傳感器。該層稱為數(shù)據(jù)采集層。中間層稱為無人機控制層，它從底層獲取數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給地面軍事系統(tǒng)，同時執(zhí)行地面軍事系統(tǒng)接收到的指令。最后，這一層還有一個無人機遙控器，在緊急情況下，如自動駕駛儀失靈或環(huán)境太復(fù)雜，沒有經(jīng)驗豐富的飛行員和人類反應(yīng)無法導(dǎo)航時，這是必要的。這個向量顯示了對無人機可能的攻擊。5G通信中可能存在的一些高風(fēng)險攻擊包括中間人（MIM）、注入、嗅探、GPS欺騙和拒絕服務(wù)，如圖1所示。
圖1 支持5G的無人機網(wǎng)絡(luò)中的攻擊向量
克服上述安全問題的一個可行解決方案是通過5G通信信道將區(qū)塊鏈（BC）集成到無人機網(wǎng)絡(luò)中。它有如下優(yōu)點：（1）BC系統(tǒng)采用分散機制和5G通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)訪問速度更快。（<1毫秒延遲）；（2） 由于所有參與礦工節(jié)點都在驗證數(shù)據(jù)包交付的可靠性（99.999%的可靠性），因此數(shù)據(jù)包交付的可靠性將更高；（3）支持5G的BC網(wǎng)絡(luò)的高數(shù)據(jù)可用性是分布式賬本；（4）容錯網(wǎng)絡(luò)，因為每個礦工節(jié)點都有完整的賬本副本；（5） 在包裹遞送中，發(fā)送者和接收者之間的自執(zhí)行數(shù)字SCs消除了第三方系統(tǒng)的需要；（6）由于條目本質(zhì)上是不可變的，因此接收方不能拒絕或更新包訂單詳細信息；（7）抵抗數(shù)據(jù)修改攻擊（不變性）、MIM攻擊（只有參與成員才能查看或添加事務(wù)）、sybil攻擊（所有參與節(jié)點驗證后可以添加新的miner節(jié)點）?；跓o人機的包裹交付系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。
圖2 區(qū)塊鏈無人機網(wǎng)絡(luò)中的包裹交付
它被分為三層，即（i）賣方層，（ii）網(wǎng)絡(luò)層和（iii）買方層。買方層通過以太坊客戶端通過5G通信信道通過BC網(wǎng)絡(luò)從賣方層請求產(chǎn)品。買方和賣方層之間的SC在賣方層發(fā)起交貨之前結(jié)算付款。然后，賣家用加密格式的數(shù)據(jù)（發(fā)件人地址、目的地地址、路徑節(jié)點和UAV實時位置）啟動產(chǎn)品交付。然后，再次執(zhí)行SC，并驗證買方和賣方之間所述的條款和條件。數(shù)據(jù)驗證后，詳細信息存儲在BC網(wǎng)絡(luò)中。BC網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)非常安全（記錄是不可變的），可靠（數(shù)據(jù)在所有參與節(jié)點驗證后存儲），并且易于跟蹤（新的更新被添加到塊中）。5G通信信道的加入降低了包裹遞送系統(tǒng)的時延。它的uRLLC組件可以將延遲管理到<1ms。
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