无线通信技术的快速发展给人类社会的生产和生活带来极大的便利,但由于无线网络的开放性和广播性,无线通信极易受到非法用户的伪造篡改、窃听干扰等恶意攻击,因此无线网络通信的安全性亟需重视。传统的无线通信安全技术是在物理层之上以密码学为基础,通过增加计算复杂度来提高安全性能。近年来,基于无线物理层安全的认证和加密技术可以用来进一步提升无线网络的安全性。本文针对射频身份识别与物理层密钥生成的无线抗干扰通信安全技术进行了深入的研究与分析,主要内容及创新点如下:首先,在复杂电磁环境下利用无线通信设备的射频指纹信息,提出了一种基于机器学习的无线设备身份识别方法。通信发射端发送射频信号,接收端采集信号并提取射频指纹特征,借助机器学习算法训练学习射频指纹的特征图像信息,在测试阶段通过分类器和熵值计算并与预设阈值进行比较,用以识别区分合法设备用户和非法设备用户。经过大量样本测试后,结果表明该方法针对合法设备和非法设备的识别准确率分别在98%和90%以上,并能有效的区别不同的合法设备,保障了无线通信系统识别认证的安全性。其次,在完成设备认证的基础上,提出了一种基于无线信道的物理层密钥生成方法。利用信道的快速时变性和互易性,通信双方互相发送导频序列进行信道估计,提取信道瞬时状态信息,并利用量化编码各自生成一串初始密钥,然后通过信息协商确保收发双方密钥的一致性。此后,通信双方可利用一致性密钥进行加密通信。与传统加密方法相比,物理层密钥能够实现“一次一密”且无需进行分发管理,避免了密钥的泄露问题。通过演示系统的仿真分析,每次新生成的密钥与上一次密钥的平均比特变化率为41.9%,保证了密钥产生的随机性,该方法有效提高了无线通信系统的保密安全性能。最后,基于上述生成的收发一致性密钥,提出一种基于物理层密钥的跳频序列设计方法,利用密钥作为初始种子生成跳频图案以实现跳频抗干扰通信。为了更加直观地演示所述研究内容,本文使用软件无线电外设USRP和软件无线电开发平台Lab VIEW来实现认证、加密和跳频功能,具体包括射频指纹的采集提取、密钥生成协商和跳频通信等模块的开发。鉴于所采用的USRP-2920设备型号的规格限制,搭建的抗干扰跳频通信系统演示平台实现每两秒一次的平均跳频速率。本文通过上述开发平台的演示运行结果和数据仿真分析来评估所提方案的可行性和有效性。