随着物联网（Internet of Things,Io T）技术的普及与发展,物联网设备的无线通信安全成为了一个备受关注的问题。近年来,无线通信中的信道密钥生成技术由于其计算复杂度低、安全性高而受到广泛关注。然而在物联网的一些应用场景中,很多节点长期处在相同的位置,而且周围的环境变化也很缓慢,导致密钥生成速率低。另外物联网中的很多设备由于自身能量受到限制,发送功率较低,传输距离有限,导致合法通信双方之间缺少直达信道。针对上述问题,本文在已有的无线信道密钥生成研究的基础上,对物联网场景下的无线信道密钥生成技术进行了研究。本文的研究工作主要集中在解决物联网场景下无线密钥生成过程中存在的两个问题,分别为准静态环境下无线密钥生成速率低的问题以及物联网设备能量受限导致通信双方缺少直达信道的问题。基于机器学习和物理层安全技术,本文提出了两种新的无线信道密钥生成技术方案——基于近邻传播聚类的无线信道密钥生成方案和基于节点协作的无线信道密钥生成方案,并系统地设计和实现了这两种方案。1)在基于近邻传播聚类的无线信道密钥生成方案中,作者利用机器学习算法中的近邻传播聚类算法改进了量化过程,解决了准静态环境密钥生成速率低的问题。首先,本文分析了传统量化过程中存在的问题,随后阐述了近邻传播聚类的方案流程和改进的量化过程,接着进行了时间复杂度分析、密钥长度分析和相关性分析,最后进行了仿真实验。结果表明,在准静态环境下,基于近邻传播聚类的无线信道密钥生成方案在密钥生成速率和相关性方面优于传统的无线信道密钥生成方案。2)在基于节点协作的无线信道密钥生成方案中,作者根据中继节点是否可信设计了两种不同的协作密钥生成方法,分别为基于网络编码的协作密钥生成方法与基于轮流中继的协作密钥生成方法,接着进行了密钥生成速率分析、中继之间的干扰分析以及方案安全性分析,最后进行了仿真实验。结果表明,与传统的中继协作密钥生成方案相比,基于节点协作的无线信道密钥生成方案在密钥生成速率和安全性方面具有明显的优势,提升了基于中继协作的密钥生成系统的性能。3)本文设计并实现了物联网场景下无线密钥生成系统,系统化地实现了基于近邻传播聚类的无线信道密钥生成方案和基于节点协作的无线信道密钥生成方案。首先阐述了系统的整体设计,包括数据采集部分、无线密钥生成部分以及密钥性能测试部分,描述了每个部分所包含的具体功能,然后对每个部分的功能进行了实现,最后基于通用软件无线电外设对本文提出的两种方案进行了测试,验证了物联网场景无线密钥系统的合理性和先进性。