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随着第五代移动通信系统（The 5th Generation mobile communication system,5G）的大规模商用部署和第六代移动通信系统（The 6th Generation mobile communication system,6G）的研发启动,物联网（Internet of Things,IoT）应用得到了蓬勃发展,有望实现真正的万物互联。与此同时,物联网的安全面临着严峻的挑战,物联网设备感知的信息以无线信号为传输媒介,容易受到非法用户的窃听、检测等攻击威胁。利用无线信道随机性的物理层安全技术有望为未来物联网提供不依赖高破译复杂度的无线内生安全。因此,如何在能量受限的物联网通信场景中设计高能效的安全传输机制成为亟待解决的重要挑战。本文围绕物联网的高能效安全传输技术展开研究,包括蜂窝物联网和无人机（Unmanned aerial vehicle,UAV）辅助物联网场景下的保密通信研究,以及无人机辅助物联网场景下的隐蔽通信研究,利用随机几何、凸优化和博弈论等数学工具,分析和优化能量受限的物联网中安全速率、安全能量效率（Secrecy energy efficiency,SEE）、隐蔽能量效率等。本文研究成果归纳如下:（1）针对支持无线携能通信（Simultaneous wireless information and powertransfer,SWIPT）的蜂窝物联网的被动窃听,提出一个基于多目标优化（Multi-objective optimization,MOO）的资源分配方案。通过联合优化上行功率分配和下行波束形成向量,建立SEE最大化和能量收集效率（Energy harvesting efficiency,EHE）最大化问题;利用加权切比雪夫（Tchebycheff）方法建立SEE和EHE的多目标优化问题;提出一个两层资源分配算法,其中外层算法利用Dinkebach方法解决分数规划问题,内层算法使用半正定松弛（Semi-definition relaxation,SDR）和连续凸近似（Successive convex approximation,SCA）等方法将非凸问题转化为凸问题。仿真结果表明,SEE和EHE是相互冲突的设计目标,其最优帕累托（Pareto）区域随着天线数量的增加而增大;在相同的下行安全速率阈值下,所提方案相比定向波束成形方案获得了 16.5%的SEE增益和35.5%的EHE增益,相比半双工方案获得了 38.4%的SEE增益和81.8%的EHE增益。（2）针对无人机辅助物联网上行通信场景的被动窃听,提出一个无人机辅助无线传感器网络（Wireless sensor network,WSN）的安全数据收集方案。在窃听者瞬时信道状态信息（Channel state information,CSI）未知情况下,提出一种基于Wyner编码的适应性安全传输方案;通过联合优化传感器调度、传感器发送功率、无人机发送功率、飞行轨迹、码字速率和冗余速率,建立SEE最大化问题;利用概率论推导安全中断概率和连接中断概率的解析表达式,并得到最优码字速率和最优冗余速率的闭式表达式;利用块坐标下降（Block coordinate descent,BCD）技术将转化后的问题分解为4个子问题,并采用拉格朗日对偶和SCA等方法将非凸子问题转化为凸问题。仿真结果表明,所提方案在较低的无人机能耗下,获得了与安全和速率最大化方案几乎相同的安全速率增益;与固定轨迹方案相比,所提方案获得了显著的SEE性能增益。（3）针对无人机辅助物联网下行通信场景的主动窃听,提出一个合法无人机和窃听无人机之间的零和微分博弈方案。给出无人机轨迹的动态微分方程,用以表征其位置、速度和加速度;建立合法无人机与窃听无人机之间“追逐-躲避”的零和微分博弈模型,其中合法无人机的目标是以最小功耗代价最大化安全和速率,而窃听无人机的目标是以最小功耗代价最小化安全和速率;给出零和微分博弈的纳什均衡（Nash equilibrium,NE）定义和存在性证明;引入汉密尔顿（Hamilton）函数,应用庞特里亚金（Pontryagin）最小化原理求解最优轨迹控制问题,利用高斯-赛德尔（Gauss-Seidel）隐式有限差分法求解最优轨迹的鞍点策略。仿真结果表明,所提的微分博弈揭示了存在主动窃听的无人机辅助物联网系统的安全性能极限;相比固定策略的被动窃听,所提方案能够以更低的通信能耗实现更高的安全性能。（4）针对无人机辅助物联网中继通信场景的非法检测,引入智能反射表面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）增强隐蔽传输性能,提出了UAV-Relay和UAV-IRS两种隐蔽数据传输方案。在有界噪声不确定性模型下,从非法检测者的角度分析和推导漏检概率、虚警概率和最小检测错误概率;针对UAV-Relay传输方案,通过联合优化传感器调度、无人机发送功率和飞行轨迹,建立隐蔽传输速率最大化问题,提出一个基于惩罚连续凸近似（Penalty-SCA,P-SCA）的迭代算法;针对UAV-IRS传输方案,通过联合优化传感器调度、传感器发送功率、IRS相位偏移和飞行轨迹,建立隐蔽能量效率最大化问题,提出一个基于交替优化（Alternating optimization,AO）的迭代算法。仿真结果表明,部署动态飞行的无人机可以有效地提高隐蔽性能,且无人机的飞行轨迹总是远离检测者;当IRS的反射元素数量较大时,UAV-IRS方案比UAV-Relay方案具有更大的隐蔽能量效率性能优势。