由于具有去中心化、不可篡改、可追溯、公开透明等特性,区块链技术能够有效降低物联网引入可信中心化机构的维护成本,避免单点故障,确保数据不可伪造和不可篡改。因此,将区块链技术结合物联网协同感知的研究已经成为当前智慧城市、智能家居、智慧交通、工业物联网等多个领域的重要课题。然而,设计实用的物联网协同感知系统在区块链可扩展性问题上存在严重不足,其主要表现在两个方面:规模难以扩展、性能效率低下。首先,现有区块链模式结构较为单一,交易吞吐量较低,交易频率受限,难以满足协同物联网大规模海量异构的数据感知需求。此外,现有区块链的共识算法效率较低,对物联网环境下的感知设备在计算、存储等能力上要求较高,难以满足协同物联网实时轻量的数据感知需求。因此,本文旨在提高面向物联网协同感知的区块链系统性能、可扩展性和安全性。针对现有区块链模式结构单一、难以容纳海量物联网设备接入和并发交易（横向可扩展）;以及共识算法复杂度较高,计算、通信开销大,无法接纳轻量级设备（纵向可扩展）的问题,开展了区块链的可扩展性关键技术研究。本文的主要研究工作和创新点如下:（1）针对区块链自身可扩展性不足,导致感知效率和交易处理吞吐量无法应对海量的物联网协同感知任务的问题,本文提出了一种融合边缘计算的主侧链协同感知扩容机制。在该机制中,构建了一个端边云协同层次化框架,在此基础上提出一个高效安全可扩展的混合区块链模型,即通过构建多个同构的侧链来提高单条主链的交易并发处理能力,协同感知参与节点可以根据自身的匿名和隐私需求自主选择工作链,从而实现对协同感知任务的并行化处理。此外,通过部署智能合约来保证主侧链节点间自动可靠的跨层跨域交互,确保交互过程安全无干扰。最后,为了解决用户感知过程中的隐私保护和数据一致性问题,提出了协同感知位置隐私保护算法和数据一致性优化方法。详细的理论分析和实验结果表明,本文方法有效提高了协同感知系统的性能和效率,降低了感知时延,并最终实现了系统可扩展性、隐私性和可用性之间的平衡。（2）针对引入侧链给区块链参与节点造成较大的计算和存储开销,以及多侧链结构增加了网络中主链账本副本的数据冗余问题,本文通过结合传统数据库分片技术,提出一种基于隐马尔可夫模型的区块链动态分片机制。该机制能够有效消除参与节点的拜占庭故障,实现交易处理的通信、计算和存储开销的完全分片。具体来说,充分考虑物联网协同感知的动态集群特性,结合隐马尔可夫模型对节点交易构建动态交易图谱,提出一种自适应动态细粒度增量分片策略以提升系统性能。此外,为了提升分片区块链共识处理效率,引入可信执行环境与秘密共享技术提出一种多阶段并发交易共识协议。最后,利用开源框架与工具对提出方法进行性能测试。详细的理论分析和实验结果表明,本文提出的区块链动态分片机制能够进一步提升系统的性能和可扩展性,从而有效应对大规模协同感知节点接入区块链网络,同时兼顾系统安全性和可用性。（3）针对区块链共识算法复杂度较高,计算及通信开销大,无法接纳轻量级物联网设备的问题,本文通过构建全局信誉模型,提出一种轻量的区块链拜占庭共识机制。在该机制中,根据协同感知数据交易评估结果计算和调整节点关联的全局信誉,并基于此实现安全高效的共识领导者选择和共识达成方法。为了保证交易公平性和准确性,感知交易评估结果也会进行共识,共识结果为执行参与节点奖励或惩罚机制提供依据。此外,提出面向节点雇佣关系和数据质量评估的两阶段共识方法,有助于准确评估提交的数据,并将交易记录安全地写入区块链,从而确保参与节点可以获得与提交感知任务结果相匹配的奖励。最后,本文设计并实现了一个基于轻量共识机制的物联网协同感知系统原型,详细的理论分析和实验结果表明,提出方法同时具备高效率、高可扩展性、安全性以及可用性,能够很好地满足现实世界的感知需求。