构建低空网络 助长低空经济——记南京航空航天大学副教授卢晓珍
在沙特2024年的国庆节上，来自中国的无人机团队献上了一场精彩绝伦的表演，总计6000架无人机一同升空，在空中变化出巨大的屏幕，实时播放沙特的历史与文化片段，以及国庆节的祝福语，甚至把沙特国王和王储的巨大形象投射于天空，令在场的沙特人民深感无比震撼，纷纷欢呼喝彩。这种创新的形式充分展现了中国无人机技术的先进性和卓越成就。
随着科技水平的迅速发展，无人机作为一项革命性的技术，在军事、商业和民用领域中都扮演着重要角色。如果追溯历史的话，1917年就诞生了世界上第一架无人机，2018年，时代周刊指出，无人机的时代即将来临。近年来，中国作为全球无人机技术的领跑者之一，在无人机研发上取得了令人瞩目的成就，现已占据全球70％以上的无人机市场份额，其产业链竞争力不断提升。目前，随着我国无人机产业火爆发展，低空经济也乘势起飞，什么是低空经济？低空经济指的就是以低空空域为依托、航空器为主要载体，涵盖载人、载货及其他作业等各种低空飞行活动的综合经济形态。
聚焦低空智联网
南京航空航天大学副教授卢晓珍，作为一名“九零后”青年女性科研人员，她长期围绕低空智联网安全通信理论与方法开展研究，主要研究方向为低空智联网、安全通信、安全强化学习、分布式学习等。相关成果已发表／录用论文30余篇，3篇入选ESI全球前1％高被引论文，6篇IEEE期刊热点论文，2篇论文入选IEEE通信学会最佳读物。迄今，卢晓珍已经负责主持国家自然科学基金青年项目1项和江苏省自然科学青年基金项目1项，并作为课题负责人参与国家自然科学基金联合基金重点项目1项，目前均已取得了创新性的科研成果。
近年来，低空经济作为战略性新兴产业，得到了国家层面的高度重视。特别是在2024年的全国两会上，“低空经济”首次被写入了政府工作报告，并被明确列为新增长引擎的重要组成部分，这标志着低空经济已经正式迈入国家战略层面，迎来了前所未有的发展机遇。低空经济作为以无人和有人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引，通过服务化的各种场景，辐射带动第一、第二、第三产业相关领域融合发展的综合性经济形态，推动经济发展由“平面”向“立体”模式转型，成为新质生产力的代表，将开启万亿级新产业。
据卢晓珍介绍，她的主要研究方向正是面向低空智联网的安全通信。所谓低空智联网是指在低空空域3000米以下，融合运用网络化、数字化和智能化技术构建的智能化数字网络体系。随着空天地海一体化信息网络前沿研究的深度推进，以及5G、北斗导航、卫星互联网、大数据、人工智能、网络安全等前沿技术的迅猛发展，低空智联网正成为多技术交叉融合的国际学术前沿和研究热点。
“低空智联网基于空天信息传输技术、网络技术来实现低空空域的智能互联，具有动态海量无人机节点、空域高复杂、多样化业务需求等特征，是支撑低空经济国家战略的核心。”卢晓珍介绍说，2023年，工信部《绿色航空制造业发展纲要》中指出“打造低空智联网，初步形成安全、便捷、绿色、经济的城市空运体系”。然而，低空智联网具有空域和地理信息高复杂等特点，面临窃听、欺骗及侧信道等多类攻击，其安全接入、安全调度及安全传输问题亟待解决。
低空网络具有空域和地理信息高复杂等特点，检测强隐蔽欺骗攻击的精度较低。对此，卢晓珍基于信号特征和环境频谱构建高维设备指纹，提出了智能物理层认证方法，优化认证模式和阈值，揭示了检测电子欺骗攻击的稳态条件，刻画了智能认证算法的演化规律，从而提高了对电子欺骗攻击的认证精度。
此外，随着目前低空网络的快速发展，其智能化防御能力也亟待提升。为此，卢晓珍建立了面向业务需求和攻击行为特征的安全调度模型，揭示了业务需求和安全约束对调度策略优化的作用机理，为低空智能资源调度提供了算法支撑。同时，她还构建了抗多类攻击的低空安全通信博弈模型，揭示了干扰、窃听等攻击的演化规律，突破了低空智能安全通信的性能分析难题。在此基础之上，她提出基于分布式强化学习的低空智能安全通信方法，防御低空网络中的干扰、窃听和自私攻击。
近年来，在团队的大力支持与帮助下，特别是团队负责人南京航空航天大学副校长吴启晖教授的指导下，卢晓珍深度参与研究了“基于区块链的低空安全管控技术”，在2024年，该技术入选了南京低空智联先进技术成果，同期入选的仅有4项，该项技术为其中之一且作为代表参与成果发布会。据卢晓珍介绍，低空智联网是低空经济发展的重要基础设施，面临着空域安全、数据安全及频谱安全等多重安全挑战。在此基础上，卢晓珍参与研发了面向长江低空试验区的低空安全管控平台，现已部署在江苏南京民用无人机试飞运行基地，取得了卓有成效的效果。
据了解，低空智联网是面向低空飞行器智能体的网络，智能体将会继人、物之后成为最新形态的网络通信对象与“新公民”，移动网络发展将进入新拐点，迎来新变革。未来，卢晓珍将继续以“低空经济”国家重大需求为牵引，进一步围绕“面向低空智联网的智能体网络安全通信”开展研究，旨在构建智能体网络全域设备可信接入、业务可靠保障、数据安全传输与共享的理论体系，争取产出更多理论和技术成果，助力构建“低空经济”发展的安全底座。
教书育人结硕果
除了进行繁忙的科研工作外，作为一名硕士生导师，卢晓珍也承担着教书育人为国培养人才的责任。在研究生培养方面，她受到其导师肖亮教授培养方式的影响，特别注重培养学生的独立思考能力，她通过引导式教学，与学生分享自己的科研经历，帮助学生快速成长。她鼓励学生积极实践探索，及时与学生讨论，帮助他们解决问题。卢晓珍支持研究生积极参与国内外学术会议，目前，她已指导了多名研究生在国际学术会议上作口头报告，指导多名研究生在高水平期刊／会议上发表学术论文，授权／公开十余项发明专利。
在本科生的培养中，卢晓珍主讲《信息安全导论》及《离散数学II》等多门课程，她在教学中注重结合实践和理论，帮助学生在学术和实践领域中提升技术水平。她还在相关项目的支持下，积极为学生提供动手科创实践的机会，使他们能够在网络空间安全领域的各类实际场景中应用所学知识。
近几年来，卢晓珍曾荣获教育部自然科学奖二等奖（排名第四）、ACM SIGSAC 中国新星奖、福建省优秀博士学位论文奖、第十四届中国物联网学术会议优秀论文奖、第十五届福建省自然科学优秀学术论文奖和第二届ML4CS最佳学生论文奖等等。
立足新时代，开启新征程。无人机的时代已经来临，但低空智联网的构建才刚开始，未来，卢晓珍将继续向前迈进，展开科技创新、推进实践应用，为我国低空经济的发展做出新贡献。（文／王超）
