无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)因其灵活部署、移动可控以及良好的空对地视距链路(Line-of-Sight,LoS)等特性而成为无线通信领域内的一种良好解决方案。目前,无人机作为多种实质性的载体,在无线通信领域已经实现了诸如:无人机辅助下的无缝覆盖、中继转发、移动数据采集和分发、移动云计算等多种应用场景。然而,无人机通信同属于无线通信,一直以来存在的无线通信网络结构的不稳定性以及无线传播媒质的广播特性所导致的无线通信传输的不安全性问题同样是无人机通信中需要重点攻克的难题。事实上,无人机通信系统相比于传统的静态无线通信系统面临更大的挑战,突出表现为:(1)无线信道固有的开放性和公开性;(2)无人机通信网络拓扑结构的动态性。利用无线信道本身的特性,将原本无线信道的不利因素转化为促进其安全性能提升的关键要素是未来无线通信安全领域发展的主要方向。基于未来发展趋势以及以上挑战,为了改善无人机通信系统的安全性,充分利用无线信道丰富的物理层特性和资源从而改善无线链路安全的物理层安全方法成为最有前景的方法之一。基于以上的研究背景,本文主要考虑了两种典型的无人机通信应用场景,结合协作干扰和人工噪声两种提升物理层安全性能的技术,通过对无人机的飞行轨迹以及无人机对地面用户资源分配的优化,提出了不同通信场景下提升无人机通信安全的传输策略,主要研究工作如下:(1)外部友好移动干扰辅助下的无人机对地通信系统。在本研究中提出的无人机对地通信场景中,一个无人机作为外部友好干扰节点传输干扰信号混淆窃听者听力,帮助源无人机更接近地面目的用户。研究中,我们提出了针对源无人机和干扰无人机的飞行轨迹以及发射功率的联合优化算法来最大化系统可实现的安全速率。由于目标优化问题是非凸优化问题,我们提出了基于块坐标下降和连续凸优化技术的迭代算法保证原问题收敛到局部解,得以成功地解决了原非凸问题。数值结果表明,与其他基准方案相比,我们提出的算法能够获得显著的安全性能增益。(2)人工噪声辅助下的无人机安全数据分发系统。该场景研究了存在多地面用户的无人机安全数据分发系统,系统内的无人机作为空中移动基站与多个地面用户进行秘密通信。为了减少整个通信系统能耗且保证无人机与用户之间信息的安全性,我们引入了人工噪声,系统内无人机向地面用户传输有用信息的同时传输人工噪声。此外,研究中引入了地面用户调度机制,实时调节无人机与地面用户之间的对应关系。在有限的飞行周期内,我们建立了每个时隙里联合地面用户调度、无人机运动轨迹以及传输功率分配因子的优化方案,使最小平均安全速率达到了最大。