近年来,无人机以其机动性强、无人员伤亡等优势,获得了学术界与工业界的广泛关注和研究。与单一无人机相比,无人机集群具有更大的覆盖范围以及对单节点故障的恢复能力,能够以协同工作的方式高效完成各种复杂任务,因此被广泛应用于军事与民用领域。无人机之间可靠与安全的通信是无人机集群实现高效协同工作的前提。然而,由于无线信道的开放性,恶意窃听者可以非法获取无人机集群中传递的重要信息,如监控机场或监测核电站的信息,进而对人们的生命与财产安全带来严重的安全威胁。因此,在无人机集群中保障通信安全、抵抗恶意窃听十分重要。与传统的基于密码学的安全技术相比,物理层安全（Physical Layer Security,PLS）技术是一种有效的替代方法,无需大量的计算开销与事先的密钥分配,更适用于资源受限且成员动态多变的无人机集群系统。尽管PLS在传统无线通信系统中已得到广泛关注,但针对无人机集群中的物理层抗窃听研究却仍处于起步阶段。现有的研究工作仅考虑了包含一个/两个无人机的通信网络场景,意图保护单条合法的通信链路安全,或保护一个无人机与多个地面用户之间的通信安全,而无人机集群中的物理层安全传输研究尚未得到充分探索。本研究考虑了一种典型的无人机集群架构,其中存在多个无人机发射机（UAV Transmitters,UT）、多个无人机接收机（UAV Receiver,UR）和多个无人机窃听者（UAV Eavesdroppers,UE）。每个UT从其覆盖区内收集感知数据,然后将数据发送到一个UR进行下一步处理,而无人机集群中的多个UEs则企图窃听合法链路信息。从物理层安全角度出发,本文设计了一个由UT-UR匹配阶段和UT协作传输阶段组成的两阶段博弈框架,从而保护所有合法的UT-UR链路不受窃听攻击。具体地,本文考虑了URs的有限处理能力和吞吐量要求以及UTs的传输功率限制,将UT-UR匹配问题和UT中继选择问题分别建模成一个多对一匹配博弈和一个重叠联盟形成博弈,并提出了相应的求解算法。同时,本文从理论上对提出的算法进行了分析,证明了算法的收敛性和稳定性。仿真结果验证了所提出算法的有效性和两阶段博弈框架在提升保密性能方面的可靠性。