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随着计算机技术和微电子的快速发展,消费级民用无人机迅速普及。在民用无人机应用中,最主要的代表是四旋翼无人机。该种机型自出现以来,先后在新闻航拍、执法纠察、安全监控、快递投送、电力巡检等方面表现日益突出,现已成为了民用无人机市场里的“明星”产品。四旋翼无人机虽势头发展良好,但因商业公司在其产品的飞控系统安全设计方面考虑不足,仅仅在2015年和2016年,两年时间内就发生多起四旋翼无人机被劫持欺骗、敏感地区坠机、被使用于暴力恐怖袭击等影响极为恶劣的事件,由此给消费者乃至整个民用无人机行业发展都造成了极为不良的影响。为此,对四旋翼无人机安全研究已成刻不容缓之势。四旋翼无人机相关安全方面的研究包括攻击技术和防御技术。目前攻击技术主要采取信号压制、导航模块硬篡改等初级手段,而防御方法主要采取简单跳频技术来抵御攻击,完全不足以解决目前形式多样的攻击和非法滥用的现实问题。本文在此背景之下,展开相关研究。研究的最终目的是在探析攻击方法基础上,通过身份认证、遥控指令加密,以及GPS导航反欺骗,达到有针对性的防御。本文以四旋翼无人机为研究对象,以其通信安全为研究内容。从局部看,四旋翼无人机通信包含导航通信和遥控通信2个方面,而遥控通信从其通信阶段来看,又细分为遥控验证通信和遥控指令通信。本文研究的内容涵盖四旋翼无人机的导航通信、遥控验证通信和遥控指令通信这3个通信方面的安全问题。具体而言,主要研究内容如下:1、导航通信安全方面。研究了GPS导航模块工作原理,提出了一种导航反欺骗系统,搭建了仿真实验环境,进行了反欺骗仿真实验。2、遥控验证通信安全方面。遥控验证通信属于四旋翼无人机遥控通信的第一阶段。提出了一种全新的遥控验证通信机制,解决了目前四旋翼无人机遥控验证通信存在的安全隐患,最后以模拟仿真的方式验证了该机制的正确性。3、遥控指令通信安全方面。遥控指令通信属于四旋翼无人机遥控通信的第二阶段。提出了一种基于RC4算法的遥控指令通信加密方案,设计了整个加密和解密的工作流程,搭建了仿真环境,最后对比了加密前后的性能和时效,并给出了具体的实验结果分析。