公安民用无人机实名登记系统的设计与实现

侯智文， 卜凡亮

(中国人民公安大学信息技术与网络安全学院， 北京 100038)

0 引言

无人机，是指不搭载人的飞行器。无人机行业高速发展并广泛应用于各行业，随之带来了很多社会问题并对公共安全造成了潜在威胁。目前各国对无人机政策的制定与管控手段，主要从无人机飞行适用性规则、技术先决条件、操作限制、飞行审批程序、飞行人员资格认证及道德约束等方面考虑。总的来说，各国对无人机的管控规定大多都是根据无人机的重量、飞行高度、飞行范围、飞行人员资格或其使用目的来限制无人机飞行。从飞行审批程序上来看，一些国家没有制定飞行申请程序许可的最低标准，既不用注册登记平台也不需要飞行审批。相比之下，一些国家则采用单次飞行计划授权方式，每次飞行操作都需要新的申请[1-2]。其次，各国对于无人机广泛使用造成的公民隐私和数据泄漏问题没有引起足够的重视，几乎没有反映在当前无人机规定中[3]。目前国内对于无人机的管制措施、管制条例、标准制定还比较滞后，现阶段国内对无人机的监管思路大致以预防为主，追责为辅。从预防措施来看，提高了无人机驾驶员的准入门槛、对敏感空域建立电子围栏、搭建大型无人机管控云平台，以实现对接入无人机运行状态的实时监控。从追责措施来看，建立了无人机实名登记制度[4-5]。民航局在2017年5月16日下发的《民用无人驾驶航空器实名登记管理规定》要求最大起飞重量在250 g(含250 g)以上的民用无人机拥有者必须到官方系统进行实名登记[6]，但随着该系统的上线，经用户反馈存在着一些漏洞。该系统没有对注册登记的用户身份进行真实性验证，严重降低了系统的实用价值且系统要求无人机制造商填报无人机购买者姓名及电话之类的信息，在实际执行中厂家往往出于对消费者信息的保密而难以满足系统相关要求。

本文立足于公安机关对违法违规使用无人机的个人及单位追责查处的实际工作需求，开发了公安民用无人机实名登记系统，以提高公安机关对有关无人机违规飞行事件追查效率，保证了数据的真实性、安全性及保密性。

1 系统设计概念和架构基础

1.1 设计目标

在设计方面，本文提出建立公安民用无人机实名登记系统，实现民用无人机实名登记信息的系统规范化和数字化管理。通过收集各类型无人机使用者和无人生产厂家的身份信息及无人机登记信息等公安行业内部共享、外部限制类信息，提高公安机关对无人机“黑飞”相关案件追责查处效率，优化业务流程，为公安机关提供精准的数据信息服务支持。系统实施部署后，公安机关办案人员可以在相关案件侦破的过程中，以适当权限随时随地登陆到系统查询涉事无人机及持有人(或单位)等信息获得侦查线索， 从而为公安机关提供 “AARP”服务，如图1所示。

图1 系统设计目标图

1.2 设计框架

本系统采用JavaEE企业应用级SSM框架进行设计，即Spring+SpringMVC+MyBatis框架。Spring是一个轻量级的控制反转(IoC)和面向切面(AOP)的开源框架，控制反转利用工厂模式将实例和管理对象的控制权交给容器，开发人员只需配置相关的属性即可。面向切面即是一种编程思想，与面向对象不同，它是将程序中的不涉及对象核心功能的交叉逻辑封装为同一切面，然后再注入到具体业务逻辑中实现相应功能；SpringMVC应用于web层，采用MVC分层处理用户的请求；MyBatis是一个数据库持久型框架，它对JDBC进行了封装，使得对数据库底层的数据处理变得透明，并且使用简单的XML或注解方式组织管理SQL语句，使得操作数据库更加高效、灵活[7]。

2 系统设计与实现

2.1 功能需求分析

结合相关法规和领域的研究, 系统应具有5个功能模块，分别为系统用户管理模块、实名信息登记模块、无人机型号管理模块、无人机登记信息管理模块以及政策新闻发布模块。

(1)系统用户管理模块实现对无人机使用个人用户、无人机使用单位用户及无人机生产厂家用户信息的管理功能，提供各类型用户的注册、注册用户的查询、审核及用户密码的修改等操作。在该模块中完成对各类注册用户身份真实性验证，只有通过后台审核的用户才可以进行添加无人机登记信息的后续操作，同时前台用户还可根据需求修改用户密码。

(2)实名信息登记模块完成各类注册用户详细信息的录入，各类注册用户须将真实准确的信息填入系统作为用户身份审核的依据。

(3)无人机型号管理模块实现无人机型号的管理功能。无人机生产厂家用户在后台审核通过后可以向系统中添加、修改、注销及查询无人机型号信息，以供个人及单位用户在添加品牌无人机登记信息时进行选择，同时在后台中可以对已添加的所有无人机型号信息进行查询。

(4)无人机登记信息管理模块完成无人机登记信息的管理与查询功能。个人及单位用户在后台审核通过后可以在系统中添加自己所持有的无人机信息，系统会根据每一条无人机登记信息生成二维码，无人机所有人应按照要求将二维码贴在无人机机身的明显处，利用扫描二维码所得的唯一登记标识，可以在系统后台的无人机信息查询功能中找到对应的无人机所有人的所有身份信息。无人机出现出售、转让、损毁、报废、丢失或者被盗问题时，应在系统中注销已登记的无人机信息。

(5)政策新闻发布模块分为3个子模块，分别为行业新闻、政策法规及航情通告子模块，为系统的所有用户提供交互平台，将重要的民航通告及法律法规及时通过系统平台通知给广大无人机用户，便于无人机所有者依照有关法律和禁飞区通告制定飞行计划。

2.2 系统逻辑架构

根据系统功能模块的要求和特点, 将系统分为数据层、功能支撑层、应用层及用户层4层, 如图2所示。

图2 系统逻辑架构图

系统通过对无人机使用个人(或单位)身份认证信息及所使用无人机信息，无人机生产厂家认证信息及无人机型号信息的收集，将所有信息以结构化的方式在后台数据库存储，公安机关可按需登录系统对涉事无人机登记信息进行查询并采取相应措施，系统业务流程图如图3所示。

图3 系统业务流程图

2.3 开发方法

设计本系统所使用电脑的操作系统为Windows 10专业版，所用web服务器为tomcat-8.0.50，用作系统测试平台。系统后台数据库采用MySQL5.7，MySQL具有多线程、多用户、查询速度快等特点，而且作为开源软件，能够大幅降低开发成本。系统采用Eclipse J2EE集成开发工具，并使用JavaEE企业应用级SSM框架及Java语言进行编程开发，同时还使用了JavaScript、JSP、HTML及CSS等技术。

2.4 系统功能设计与实现

2.4.1 系统功能设计

公安民用无人机实名登记系统主要面向广大无人机使用者用户群，为适应各类型用户需求，结合民航局规定的实名登记系统相关要求，将本系统的用户分为4种角色：无人机使用个人用户、无人机使用单位用户、无人机生产厂家用户及后台系统管理员用户。4种类型的用户都可注册后通过主页的登录窗口进入系统，不同的用户具有不同的权限，以合理使用系统功能。

无人机使用者可以对系统用户管理模块、实名信息登记模块及无人机登记信息管理模块的部分功能进行操作。用户首先在登录界面进入注册窗口注册账户，用户注册成功后登录进入系统主界面，在主界面实现了个人资料添加、无人机信息管理及政策新闻显示功能并且可以根据需求修改用户密码。其中个人资料添加功能完成用户信息的添加补充，要求用户填写真实姓名、邮箱、性别、证件类型、证件号码、证件照片上传及详细地址等字段，如果所要登记的无人机空机重量大于4 kg，还要求用户填写无人机驾驶编号并上传无人机驾驶证照片；无人机信息管理功能有五个子功能，分别为新增品牌无人机、新增自制无人机、登记信息详情、生成二维码及登记信息注销。新增品牌无人机功能实现品牌无人机登记信息的添加，要求用户填入无人机飞控序号、用途等信息，其中无人机生产厂家、无人机型号可以根据无人机生产厂家录入的型号信息进行选择，相应的空重、最大起飞重量等参数也会自动填入。新增自制无人机中其他字段都与新增品牌无人机中相同，只是无人机类型、空机重量及最大起飞重量需要自己填写。登记成功后，在登记主界面上列出所有的登记记录并显示每条记录的登记序号、飞控序号、厂家、型号、注册日期、用途、类别及状态等信息。每条记录都可以以单独的窗口显示详细信息，并且可以生成代表每条记录登记标识的二维码，也可以根据实际情况对每条信息进行注销操作，注销后数据库中依然保存这条登记信息的记录，在记录的详细信息中的状态由正常改为注销。

无人机使用单位与无人机使用个人所拥有的权限类似，只是在实名信息登记模块单位资料添加中要求用户填写的字段有些不同，分别为单位名称、邮箱、法人姓名、单位类型、单位机构代码、单位地址及营业执照照片等字段。其他功能设计的描述便不再赘述。

无人机生产厂家可对系统用户管理模块、实名信息登记模块及无人机型号管理模块的部分功能进行操作。其中系统用户管理模块中的功能与无人机使用个人用户类似；在实名信息登记模块无人机生产厂家资料添加中要求用户填写的字段分别为厂家名称、邮箱、法人姓名、单位类型、单位机构代码、厂家地址及营业执照上传等；无人机型号管理模块实现了该厂家所生产无人机型号信息的上传、修改和注销功能。无人机生产厂家在注册登录系统后需要准确填写厂家实名信息，后台审核通过后可以在无人机型号管理界面实现无人机新增型号的添加，厂家用户需添入无人机生产厂家、无人机型号、无人机类型、空重、最大起飞重量等字段信息。该模块同时也支持无人机型号的修改和注销操作。

后台管理员用户具有最高的权限，可以依据前台各类型注册用户在实名信息登记模块中填入的实名信息对各用户进行审核、查询操作，实现个人用户、单位用户和无人机生产厂家用户的独立管理；可以对前台所有无人机生产厂家录入的无人机型号信息进行查询；可以对前台所有无人机个人及单位用户录入的无人机登记信息通过登记标识字段进行查询，并且可以在独立页面显示每一条记录的详细内容；同时还支持对政策新闻的添加、修改、删除和查询功能。系统总体功能架构如图4所示。

2.4.2 系统功能实现

本文系统中各个功能是通过前端用户在显示页面上操作，基于Servlet采用SpringMVC框架与服务器端进行交互实现的。为了降低系统的耦合性，服务器端的开发采用分层处理，通过逐层调用功能函数并采用Mybatis框架实现与数据库的交互，从数据库中得到查询结果集或处理结果之后再逐层返回给上层，最终反映给用户。Spring框架则作为一个容器，利用IoC控制反转设计模式维护着各层对象的创建和依赖关系，并且提供了AOP面向切面编程的支持通过配置完成对事务的管理，有效降低了系统耦合，简化了系统开发。

使用Google Chrome浏览器访问系统本机部署服务器地址：http:∥localhost:8080/login.html，出现如图5所示的登录界面，输入用户名、密码及动态验证码即可进入系统界面。

图5 系统登录界面

点击“立即注册”则出现注册页面窗口，分别可以对个人、单位、无人机厂家3种用户进行注册。如图6所示。

图6 系统注册界面

使用后台管理员账户进入系统首页，左侧窗体是本系统主要的6大功能菜单，分别为“个人用户”、“单位用户”、“无人机厂家”、“型号管理”、“无人机管理”及“新闻发布”。右边的窗体则对相应登记或注册信息进行列表显示并具有相应管理功能，如图7所示。

图7 后台管理员用户系统首页

2.5 数据库设计与实现

本系统的数据库结构设计基于对系统功能的分析，通过描述系统各实体及实体间关系E-R图，确定系统的概念结构，由此产生了5个核心数据表、6个系统信息表及2个表间关联表。其中5个核心数据表如表1所示， 6个系统信息表如表2所示， 表1和表2间联系表如表3所示。

表1 核心数据表

表2 系统信息表

表3 表间关联表

在以上这些表中, 无人机生产厂家信息表、无人机使用单位信息表、系统角色用户表及无人机登记信息表是最重要的, 它们记录了系统中的关键信息。本文限于篇幅，只对无人机登记信息表进行详细描述。

表4显示了无人机登记信息表的详细信息。

表4 无人机登记信息表

3 结束语

公安民用无人机实名登记系统实现了民用无人机登记管理的电子化，满足了民用无人机信息管理的需求，提升了公安机关处理无人机相关“黑飞”案件的效率。无人机实名登记作为无人机监管手段的基础信息支撑，为本文系统的扩展提供了良好的基础。