无人机携能通信网络能够利用视距链路向目标终端传输无线射频能量并实现信息的交互。为了对无线传感器网络提供高效的供能和通信服务,服务于环境监测、灾害预警、国土安全等重大战略需求,本文针对无人机携能通信网络展开基础研究工作。重点研究了多无人机高效部署覆盖、无人机巡航轨迹和资源优化分配、无人机空地信息传输物理层安全等关键技术问题,具体包含以下内容:（1）针对无人机携能通信网络的部署优化问题,建立了多无人机分组覆盖的携能通信网络模型,提出了无人机部署优化算法。通过可调松弛变量给出了每个分组内无人机悬停位置的闭合解,利用贪婪算法迭代获得无人机的全局部署优化方案。为了优化无人机的覆盖效率,提出了动态通信需求下的部署优化策略。通过调整无人机平台的类型和数量,在可用无人机平台数量有限时,提升传感器终端的信息传输速率;在保障传感器终端最低信息传输速率阈值时,减小无人机的部署架次。仿真结果表明提出的算法能够在提升终端设备信息传输速率的同时,实现对目标区域的高效覆盖和快速部署。（2）针对无人机携能中继网络的高效巡航问题,为了在有限的飞行周期内最大化无人机对目标区域内终端的信息收集效率,提出了轨迹和资源分配联合优化算法。利用连续凸优化理论和块坐标下降算法,对无人机的飞行轨迹、能量广播功率、信息中继功率、时隙资源分配方案和终端信息传输功率进行联合迭代优化。给出了终端设备的通信模式自适应切换机制,使无人机能够为信息传输困难的终端提供中继服务从而提高巡航效率。仿真结果验证了所提算法可以有效提升无人机巡航周期内的信息收集吞吐量,保障了目标终端的信息传输公平性。在理论方法与技术研究的基础上,设计了可视化的飞行轨迹和信息收集终端界面,开展相关实验验证了无人机巡航信息收集系统的可靠性。（3）针对无人机携能通信网络的空地信息传输物理层安全问题,建立了空地协作干扰的参与概率模型,提出了信息物理层安全传输优化算法。通过能量补偿的方式激励干扰节点参与协作,干扰窃听节点从而提高系统的信息安全传输速率。在保障预期空地协作概率的前提下,联合优化了无人机的飞行轨迹和能量补偿方案,在优化系统能效、提升无人机信息收集安全传输速率的同时,为空地协作干扰提供决策依据。在窃听节点位置模糊的情况下,给出了窃听节点的鲁棒最优位置,提高了联合优化算法的鲁棒性。仿真结果验证了所提算法可以有效提升无人机信息收集过程中的物理层安全传输速率。