在工业无线传感网络中,机器和设备之间需要传输大量的信息,通信系统的安全可靠性已经变得非常重要。由于时代的发展,现代的计算能力不断得到提升,加密算法已经存在被破解的可能,物理层安全的方式为保密通信提供了新的方法和思路。本文采用中继协作和添加人工噪声干扰的方式来提高工业无线传感网络的物理层安全性能。在传统的工业无线传感网络中大多采用直接传输或者轮询调度的方式,而采用中继协作的方式可以有效应对复杂的环境,信道衰落,长距离传输和窃听行为等问题,本文提出在Nakagami衰落信道下的最佳中继安全传输方案,分别推导了基于放大转发的最佳中继传输方案(AF-BRS-E)和基于解码转发的最佳中继传输方案(DF-BRS-E)的中断概率和截获概率,分析了它们与发射功率,中继数目和信道参数之间的关系。仿真结果表明,两种方案都可以有效降低通信系统的中断概率和截获概率,提升物理层的安全可靠性。DF-BRS-E方案相比AF-BRS-E方案更为稳定,不易受到信道环境的影响。添加人工噪声也是提升物理层安全性能的重要方式之一,能够有效抑制窃听行为,对于提升物理层的安全可靠性也有帮助。本文将非正交多址接入技术(NOMA)融入传统的人工噪声辅助方案中,在提升物理层安全性能的同时也可以节约频谱资源,考虑非信任中继节点的情况下,提出基于NOMA技术的人工噪声辅助方案,推导了该方案的中断概率和遍历和速率,并给出了遍历和速率上界的表达式。仿真结果表明,NOMA方案相比传统的正交多址接入技术(OMA)中断概率更低,同时也提升了系统的遍历和速率,证明NOMA方案可以有效提升物理层的安全可靠性,也可以防止非信任中继节点对信息进行窃取。