小型旋翼无人机被广泛应用于诸多领域,但单无人机有限的工作能力已经无法满足很多场景的需要,多机协作逐渐成为无人机应用领域的重点研究内容。多架无人机组成自组网并通过相互协作极大提高了机群工作效率。与传统自组网相比,无人机自组网具有移动速度快、节点替换频繁以及缺少地面基础设施支持等特点,且无人机工作过程中又通常会携带大量的工业数据或军事情报等安全相关和隐私敏感的信息,从而面临更为复杂的安全问题。区块链是一种能有效应对分布式系统大多数安全问题的解决方案,近年来已在物联网领域得到广泛应用研究。无人机自组网作为一种典型的物联网场景,与区块链技术结合将能够极大提高自身系统及应用的安全性,但仍存在两方面挑战:首先,从系统架构角度,现有区块链方案无法适用于低算力、高动态且大规模的无人机自组网,如何设计更轻量化的区块链,是一大挑战;其次,从实际应用角度,以协同计算这一典型的多机协作应用为研究对象,如何利用区块链技术解决现有多机协同计算模式中存在的安全问题,如恶意节点和自私节点等,是另一大挑战。为了解决上述挑战,本文针对轻量级区块链设计以及无人机自组网算力交易机制两个方面展开了研究,利用区块链技术为无人机自组网系统提供安全保障,并设计了区块链环境下无人机自组网可信协同计算机制。具体的,本文的主要研究成果包括:（1）针对传统区块链无法适用于无人机自组网的问题,本文提出了一种轻量级区块链设计。结合无人机自组网分簇特点,提出了基于信任度评估的簇内代理方法和基于按簇分片的簇间分层方法,以达到减少共识消耗、减少跨簇负载以及提高机群可扩展性的目的。实验表明,上述方法相比于PBFT以及随机分片方法,对于不同机群规模平均能够减少47%的簇内共识时延、31%的簇间共识时延和93%的跨簇消息负载。（2）针对多机协同计算应用中存在的安全问题,本文提出了基于智能合约的无人机自组网算力交易机制,无人机节点根据预先制定的合约规则可溯源地推进算力交易及协同计算流程,同时分析研究了自组网内部算力定价分配问题以优化各节点效益。实验表明,上述机制能够实现合理的算力定价和分配,且相比于本地计算能够减少约57%的任务耗时,在保障多机协作安全性的同时提高了机群算力资源利用率和节点任务效率。（3）基于上述研究,设计并开发了基于区块链的无人机自组网协同计算原型系统。系统主要包含无人机自组网及区块链组网部分和智能合约及协同计算实现部分。通过真机测试完成了基于区块链的多无人机交易传算流程,有效验证了本文的理论研究工作。综上,本论文对利用区块链增强无人机自组网系统及应用的安全性进行了深入探索,通过一系列仿真实验和真机测试的结果表明,本文所提方案能够有效保障无人机系统及应用的安全可信,同时对于探索区块链在多无人机场景下的实际应用模式具有积极价值。