四旋翼無人機反欺騙及通信加密技術研究.pdf

1、隨著計算機技術和微電子的快速發(fā)展，消費級民用無人機迅速普及。在民用無人機應用中，最主要的代表是四旋翼無人機。該種機型自出現(xiàn)以來，先后在新聞航拍、執(zhí)法糾察、安全監(jiān)控、快遞投送、電力巡檢等方面表現(xiàn)日益突出，現(xiàn)已成為了民用無人機市場里的“明星”產(chǎn)品。
　　四旋翼無人機雖勢頭發(fā)展良好，但因商業(yè)公司在其產(chǎn)品的飛控系統(tǒng)安全設計方面考慮不足，僅僅在2015年和2016年，兩年時間內(nèi)就發(fā)生多起四旋翼無人機被劫持欺騙、敏感地區(qū)墜機、被使用于暴力恐怖

2、襲擊等影響極為惡劣的事件，由此給消費者乃至整個民用無人機行業(yè)發(fā)展都造成了極為不良的影響。為此，對四旋翼無人機安全研究已成刻不容緩之勢。
　　四旋翼無人機相關安全方面的研究包括攻擊技術和防御技術。目前攻擊技術主要采取信號壓制、導航模塊硬篡改等初級手段，而防御方法主要采取簡單跳頻技術來抵御攻擊，完全不足以解決目前形式多樣的攻擊和非法濫用的現(xiàn)實問題。
　　本文在此背景之下，展開相關研究。研究的最終目的是在探析攻擊方法基礎上，通過身

3、份認證、遙控指令加密，以及GPS導航反欺騙，達到有針對性的防御。本文以四旋翼無人機為研究對象，以其通信安全為研究內(nèi)容。從局部看，四旋翼無人機通信包含導航通信和遙控通信2個方面，而遙控通信從其通信階段來看，又細分為遙控驗證通信和遙控指令通信。本文研究的內(nèi)容涵蓋四旋翼無人機的導航通信、遙控驗證通信和遙控指令通信這3個通信方面的安全問題。具體而言，主要研究內(nèi)容如下：
　　1、導航通信安全方面。研究了GPS導航模塊工作原理，提出了一種導航

4、反欺騙系統(tǒng)，搭建了仿真實驗環(huán)境，進行了反欺騙仿真實驗。
　　2、遙控驗證通信安全方面。遙控驗證通信屬于四旋翼無人機遙控通信的第一階段。提出了一種全新的遙控驗證通信機制，解決了目前四旋翼無人機遙控驗證通信存在的安全隱患，最后以模擬仿真的方式驗證了該機制的正確性。
　　3、遙控指令通信安全方面。遙控指令通信屬于四旋翼無人機遙控通信的第二階段。提出了一種基于RC4算法的遙控指令通信加密方案，設計了整個加密和解密的工作流程，搭建了仿