传统无线传感器网络通常工作在资源非常有限的ISM频段,在该公用频段内共存的大量无线通信设备易产生相互干扰,通信环境的恶化将对其通信带宽和业务质量造成极大影响。无线传感器网络要想获得更进一步的发展,首要问题就是在面对有限频谱带宽的约束和复杂环境造成的资源竞争下提供让用户满意的服务质量。认知无线电技术研究的深入和应用的推广,对于频谱资源的有效利用提供了新的思路,也给无线传感器网络技术的发展带来了新的机会,认知无线传感器网络应运而生。相比传统无线传感器网络,认知无线传感器网络在数据采集和传输的基础上增加了频谱感知、选择和自适应调节的功能,能充分利用频谱空洞进行通信,这将大大改善系统的性能。需要注意的是,认知无线传感网是基于对传统无线传感器节点的改造,其硬件条件和处理能力有限,在频谱感知方面不宜直接采用复杂度高处理难度大的传统认知无线电技术,需要充分考虑能量损耗开销和多节点协作等问题。因此,研究适合无线传感器网络的频谱感知技术既具有理论价值又有现实意义。实际通信环境中由于多径衰落、阴影效应、隐藏终端以及信噪比、噪声方差波动等不确定性因素的影响,如何在复杂的感知环境中有效提高感知精度和协作感知的可靠性是研究的热点和难点,面临着诸多的挑战。为了解决噪声不确定性、低信噪比条件、以及数据伪造攻击等因素给频谱感知造成的困难,本文从以下三个方面予以展开:（1）基于噪声不确定性条件下动态双门限频谱感知方法研究;（2）基于分簇的认知无线传感器网络空间相关协作频谱感知方案研究;（3）基于加权软数据合并的抗数据伪造攻击策略。首先,针对实际网络环境中噪声功率不确定导致的能量检测器的门限值无法精确设定的问题,给出一种动态双门限与信任度相结合的协作频谱感知方法,能够在保证感知精度的情况下减少噪声功率的波动带来的影响。首先,考虑到当噪声不确定性存在时,单一门限在能量检测时不可避免表现出感知结果准确率低的缺陷,给出了基于噪声不确定性模型的双判决门限值。然后,以最小化全局虚警概率和漏检概率构造目标函数,推导出最优投票门限节点数。考虑到能给出确定性判决节点数量不足而导致无法确定主用户状态的情况,选择利用双门限模糊区域的检测值来协助进行判决,通过可信度参数来评估检测统计量的可靠性从而决定是否将其上传至融合中心进行最终的融合得到判决结果,保证了数据融合策略的健壮性。通过仿真实验对噪声不确定性条件下动态双门限能量检测的性能进行了评估,本文提出的方法能使得全局错误率维持在较低水平,且相比于传统的基于门限的协作频谱感知算法,大大改善了检测性能。其次,针对不同协作感知节点冗余度下感知性能提升与系统资源消耗的折中问题,提出了一种基于分簇的认知无线传感器网络空间相关协作频谱感知方案。在空间相关信道条件下,合作节点的增加引起资源消耗的线性增长而系统性能的提升则在一定程度趋于平稳,在满足系统感知性能约束条件下使用较少的感知节点,有利于降低其资源消耗。结合软合并和硬合并各自的优点,提出了一种基于分簇的协作频谱感知方案,通过在簇内使用软合并、簇间进行硬合并的组合策略,在保证感知性能的同时提高了节点的能量效率。通过分析空间相关性对协作频谱感知性能的影响,设计了检测统计量阈值优化算法和节点选择算法,选择合适的不相关传感器节点进行合作频谱感知。本文给出了空间相关性对基于软合并的协作频谱感知性能的影响的数学描述,并对不相关节点选择条件下的协作频谱感知的性能进行了分析。最后,针对恶意用户篡改感知结果并诱导融合中心做出错误的判决引起的协作感知过程中的安全性和可靠性问题,本文设计了一种协作频谱感知中抗数据伪造攻击策略。首先,本文研究了协作感知过程中的数据伪造攻击行为,对协作颊谱感知下恶意节点所采取的攻击行为进行建模,分析了其攻击手段（独立攻击和协同攻击）和攻击形式（采用随机攻击）对系统的检测概率造成的影响。然后,提出了一种线性加权组合方案,通过全局参数结果一致性程度和局部参数数据偏差程度来设定各节点的感知数据在软合并中的权重,以消减恶意节点的攻击对最终感知决策的影响。在此基础上,引入了一种自适应的信誉评价机制来区分恶意节点和正常节点。仿真结果表明,提出的策略在抑制频谱感知数据伪造攻击方面具有良好的效果。