四旋翼无人机在近些年取得了长足的发展,未来有希望在政务、商业物流、泛娱乐等多个领域得到广泛应用,可以推动经济产业更加立体化的发展。然而随着民用四旋翼无人机的逐步普及,它也成为了众多不法分子的攻击对象,在四旋翼无人机广泛落地商用前,解决四旋翼无人机的安全问题成为了一个重要课题。结合飞行控制系统的结构特征,在众多的攻击实现手段中,欺骗类攻击和拒绝服务类的攻击最常出现在执行器控制过程以及传感器的反馈过程当中,可以对无人机造成直接的侵害干扰。为了能够拒绝这两类攻击对四旋翼无人机的侵害,提升无人机的安全性,本文选择能够主动防御的入侵检测技术进行研究,在信息域和物理域两个层次上进行入侵检测模型搭建,具体开展了如下研究工作:1)首先对当前无人机安全研究情况和信息物理系统中入侵检测方法进行研究调查,分析了信息物理系统安全研究与普通IT系统安全研究的异同点。结合四旋翼无人机系统的信息传递特征和飞行动力学方程对系统信息域和物理域两方面分别进行建模和分析。针对本次研究的对抗目标欺骗攻击和拒绝服务攻击的特征分别进行模型分析。2)结合当前常见入侵检测系统重视信息内容特征,忽视时间戳特征的情况,在信息域提出一种基于图形特征的入侵检测模型。将信息发送时间的时间间隔和时间序列作为原始特征进行可视化图形表示,提取图形的顶点坐标和多种图形面积构成新的特征数据,通过训练总结入侵检测的分类模型。模型中包含散点图子模型和多边形图子模型,前者针对欺骗类攻击,而后者针对拒绝服务类攻击进行有效检测。3)攻击发起的主要目的是干扰四旋翼无人机的正常飞行状态,致使任务失败,通过预估飞行状态来判断攻击的发生不妨为一种思路。为使入侵检测系统更加严密,本文希望发挥信息域与物理域协同检测的效果,在物理域将搭建好的四旋翼无人机动态数学模型作为研究对象,利用粒子滤波算法对四旋翼无人机系统的飞行状态进行预测估计,通过阈值的设定第一时间检测无人机的异常情况,在物理域实现入侵检测过程。4)考虑民用低成本无人机资源受限的情况,将攻击者和防御者作为博弈参与者,建立非合作完全信息静态博弈模型,通过讨论纯策略纳什均衡和混合策略纳什均衡的情况为防御方寻找最优策略。如果遇到资源受限的情况,按照最优策略推荐的概率来选择信息域或物理域其中一个检测模型运行,从而达到平衡检测性能与成本的目的。结合自主搭建的四旋翼无人机硬件,参考常见的民用四旋翼无人机工作原理在MATLAB/Simu 1 ink软件中搭建研究对象,对文章中涉及的算法和模型讨论进行仿真实验验证,通过实验测试证明入侵检测模型的可行性和有效性。