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近年来,无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）通信已经被广泛应用于军事和民用领域。不同于传统的地面无线通信,UAV辅助的无线通信具有移动可控性、按需放置以及高概率的视距（Line-of-Sight,Lo S）空对地通信链路等优点。然而,高概率的Lo S空对地通信链路使得UAV无线通信面临着比传统地面无线通信更加严峻的通信安全隐患。本文首先从无线物理层安全技术角度研究UAV网络的通信安全,以提升网络的通信安全性能。考虑到无线物理层安全技术主要是保护发射节点的传输内容不被非法窃听者截获,而发射节点的传输行为一旦被恶意节点探测到,可能会暴露其位置信息,从而使得网络仍然存在一定的安全隐患。因此,随后从无线隐蔽通信的角度进一步研究UAV网络的通信安全,通过隐藏网络中发射节点的传输行为提高UAV网络的通信安全等级。主要研究工作与创新点如下:（1）针对UAV中继无线携能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）系统中的通信安全问题,提出了基于方向调制（Directional Modulation,DM）技术的安全传输解决方案。首先根据UAV中继到窃听者方向角的误差模型,推导了UAV到窃听者导向向量的协方差矩阵的近似解析表达式。在此基础之上构建了平均安全速率最大化问题,同时受到能量节点的最小能量需求以及UAV的发射功率等约束,并提出了一维搜索方案设计了最优的信息波束成形矩阵以及人为噪声（Artificial Noise,AN）协方差矩阵。随后分别提出了最大化信泄噪比（Signal-toLeakage-AN-Noise-Ratio,SLANR）以及连续凸近似（Successive Convex Approximation,SCA）方案以获得低复杂度的次优解。仿真结果表明:提出的SCA方案的平均安全速率非常接近一维搜索方案获得的最优值。此外,与迫零（Zero Forcing,ZF）基准方案相比,最大化SLANR和SCA方案具有明显的平均安全速率性能增益。（2）在存在多个合法用户和多个窃听者的情况下,研究了UAV基站和UAV干扰机协作网络的安全传输设计方案。首先构建了max-min平均安全速率优化问题以保证UAV能公平地为每个用户服务。考虑到所构建的优化问题中的设计变量是高度耦合的,这使得该问题很难直接求解。因此,随后将该优化问题分解成轨迹设计子问题和功率设计子问题。最后,提出了基于SCA的交替迭代算法分别设计了UAV基站的飞行轨迹和私密信息发射功率以及UAV干扰机的飞行轨迹和AN发射功率。仿真结果表明:增加UAV友好干扰机可以有效地增加系统的安全性能。（3）为了保护UAV数据收集网络中被调度传感器节点（Sensor Node,SN）的私密数据不被其它SNs窃听到,工作在全双工（Full-duplex,FD）模式的UAV在收集被调度SN数据的同时产生AN干扰其它SNs。首先,推导了可靠性中断概率（Reliability Outage Probability,ROP）和安全中断概率（Secrecy Outage Probability,SOP）的闭合表达式。在此基础之上,构建了max-min平均安全速率优化问题,其属于混合整数非凸优化问题的范畴。为了求解该优化问题,采用一阶严格近似和惩罚方法将其转换为广义非线性凸规划（Generalized Nonlinear Convex Programming,GNCP）。为了降低计算复杂度,进一步将GNCP转换为二阶锥规划（Second-Order Cone Programming,SOCP）。最后,引入惩罚连续凸近似（Penalty Successive Convex Approximation,P-SCA）算法设计了UAV的飞行轨迹和AN发射功率以及冗余速率和SN调度策略。仿真结果表明:所提算法可以有效地求解混合整数非凸优化问题,并且设计UAV的飞行轨迹可以进一步提升系统的max-min平均安全速率性能。（4）研究隐蔽传输技术以隐藏UAV的传输行为,从而进一步提升UAV网络的通信安全等级。假设UAV不能完美地获得合法用户Bob和看守者Willie的位置信息以及Willie不能确切地知道其自身的噪声功率。首先,站在Willie的角度推导它的最优探测门限以及相应的最小探测错误概率。随后,站在UAV的角度推导了Willie的平均最小探测错误概率的下界。在此基础之上,构建了最大化隐蔽传输速率优化问题,其受到传输中断概率和隐蔽约束以及UAV相关的约束限制。最后,提出SCA算法联合设计了UAV稳健的飞行轨迹和发射功率。仿真结果表明:UAV更倾向于选择远离Willie的轨迹飞行;相比于轨迹轨迹设计方案,联合设计UAV的飞行轨迹和发射功率可以显著地提升系统的隐蔽传输速率。（5）在UAV数据收集网络中,隐藏地面SNs的传输行为可以有效地保护SNs的隐私信息。工作在FD模式的UAV在收集被调度SN数据的同时通过产生具有随机发射功率的AN干扰其它SNs的探测。首先,分别分析了未被调度SNs的虚警概率和漏警概率,并在此基础上推导了它们的最优探测门限以及相应的最小探测错误概率。其次,所构建了max-min平均传输速率优化问题,其受到隐蔽需求约束和SN调度约束以及UAV发射功率约束和移动约束。最后,提出了P-SCA算法联合设计了UAV的轨迹和AN发射功率以及SN调度。仿真结果表明:所提的联合设计方案比固定轨迹设计方案获得了更好的隐蔽传输性能以及AN发射功率完全受UAV到最强探测能力的SN的距离所主导。