随着无线通信技术迅猛发展,有限的频谱资源已无法满足人们日益增长的业务需求。研究表明:静态的频谱资源分配方案使得某些频谱资源内承载了过多的业务,而大多数频谱资源在大多时候处于空闲状态,从而造成了极大的浪费。为此,认知无线电技术作为一种缓解频谱资源短缺、频谱需求不断增长和频谱利用率低下之间矛盾的有效手段受到了广泛的关注。认知无线电技术通过对无线环境进行频谱感知,在不对授权用户的通信产生干扰的前提下,实现频谱空穴的动态接入,从而提高了频谱的利用率。无线信道的开放性使得认知无线电网络在面临传统无线网络安全问题的同时,还面临着各类新的安全隐患。恶意用户通过各种攻击手段与认知无线电网络竞争频谱资源或对网络的正常工作产生恶意干扰。随着认知无线电网络应用价值的不断提高,其安全问题也逐渐引起了人们的重视。频谱感知作为认知无线电的关键核心技术,对与频谱感知相关的安全隐患及防御方案进行研究也具有重要的意义。本文在分析频谱感知原理的基础上,针对与频谱感知相关的安全隐患类型,分别提出了安全合作频谱感知、信号特征检测、信号源定位等方案,具体内容如下:首先,分析了合作频谱感知性能的影响因素,提出了一种基于用户筛选的安全合作频谱感知方案,以最大化合作频谱感知的检测概率为目的,利用各认知用户的先验检测概率对参加数据融合的用户进行筛选;后又在基于用户筛选的基础上,提出了一种改进的合作频谱感知方案,同样利用融合中心接收到的各用户的检测概率,对筛选出的参加融合的本地决策进行可信度加权,在提高频谱感知性能的同时,保证了网络的安全。其次,从分形理论入手,分析了分形盒维数在信号调制方式识别上的不足,在基于决策理论的信号识别的基础上,提出了一种新的基于瞬时特征参数的调制信号识别方案,新的瞬时特征参数计算量小,实现简单;后又针对一维的瞬时特征参数存在识别盲区,结合了盒维数和新的瞬时特征参数,提出了基于二维特征参数的信号检测方案,在较低信噪比环境下,仍然能以较高的概率识别出信号的调制类型,不仅可以实现仿冒授权用户攻击防御,还能用于频谱感知阶段实现掩盖授权用户攻击的有效防御。再次,将无线传感器网络中的目标定位算法引入了认知无线电网络的信号源定位中,并针对仿冒授权用户攻击,提出了一种新的基于压缩感知的信号源定位算法,认知用户把接收到的信号源的信号强度作为信源指纹,通过压缩感知技术获取信源和认知用户之间的地理位置的相关度,并将这些相关信息作为认知用户的可信度因子,利用质心算法进行精确的信源位置定位。最后,分析了基于orth的稀疏目标定位算法的定位原理,针对orth预处理在使观测字典满足约束等距条件的时候,改变了原信号稀疏性的问题,提出了一种新的基于奇异值分解的压缩感知定位算法。在多个信号源存在的多频带场景中,通过对信号进行奇异值分解和一系列信号预处理,在保证观测字典满足约束等距条件的同时,不改变原信号的稀疏性,进而确保了压缩感知重建算法的性能,提高了多目标定位的精度。