地面监听设备已经被安全部门广泛采用,但地面监听设备监听性能往往受到地面障碍物的影响。可按需部署、可移动的无人机更适合于安全部门的监听行动。相比于地面监听设备,无人机监听设备的机动性更强,视距通信链路带来更好的监听信道质量。为保证监听成功,无人机可以快速移动找到最佳监听位置,并且采用主动干扰来提高监听性能。因此,无人机合法监听系统具有重要的应用前景。本文针对无人机监听和防窃听系统进行功率优化和性能分析,主要研究内容及成果如下:对被动监听和主动干扰的全双工无人机合法监听场景进行了性能分析。在此系统中,地面可疑单天线节点之间进行可疑通信,安全部门利用同时被动监听和主动干扰的全双工无人机来进行合法监听。无人机采用被动监听获得可疑源发送的可疑信息,同时采用主动干扰来降低可疑源到可疑目的端的信息传输速率。考虑单输入单输出（SISO,SimpleInput-Simple-Output）和多输入多输出（MIMO,Multiple-Input Multiple-Output）两种配置下的无人机。对于SISO无人机,推导和分析了无人机的监听成功概率。通过优化无人机的发射功率,使其监听成功概率最大化。对MIMO无人机,考虑三种低复杂度波束成形（beamforming）方案:发送端迫零（TZF,Transmit-Zero-Forcing）/最大比接收（MRC,Maximal-Ratio-Combining）、最大比发送（MRT,Maximum-Ratio-Transmission）/接收端迫零（RZF,Receive-Zero-Forcing）和最大比发送（MRT）/最大比接收（MRC）,推导和分析了无人机的监听成功概率和最优的干扰功率。蒙特卡洛（MC,Monte Carlo）仿真结果验证了推导的正确性。确定了监听成功概率最大化无人机最佳3D位置,并分析了无人机的天线数/仰角/半径/高度以及可疑链路的距离对无人机监听成功概率的影响。对可疑源采用人工噪声避免被窃听,无人机同时被动监听和主动干扰地面可疑通信的无人机合法监听场景进行了性能分析。地面可疑用户之间进行可疑通信,无人机采用被动监听来获得可疑源发送的可疑信息,同时采用主动干扰来降低可疑源到可疑目的端的信息传输速率。为了保证能有效监听,考虑MIMO无人机采用两种beamforming方案,即TZF/MRC和MRT/RZF。推导了两种方案的无人机监听成功概率,并分析了监听性能。蒙特卡洛仿真结果验证了推导的正确性。仿真得到了无人机监听成功概率最大化的最优方位角/半径/飞行高度。对于不同高度的无人机,总天线数确定时,确定了无人机监听成功概率最大化的最优接收天线数。分析了可疑源的人工噪声功率比例、可疑节点之间的距离以及可疑源和无人机的发射功率对无人机监听成功概率的影响。对一种可疑目的端采用人工噪声避免被窃听,无人机同时被动监听和主动干扰地面可疑通信的无人机合法监听场景进行了性能分析。地面可疑用户之间进行可疑通信,无人机工作在全双工模式下,同时被动监听和主动干扰地面可疑通信链路。多天线可疑目的端也工作在全双工模式下,接收来自可疑源的信息同时发射端采用人工噪声避免被窃听。无人机采用被动监听来获得可疑源发送的可疑信息,同时采用主动干扰降低可疑源到可疑目的端的信息传输速率。对于MIMO无人机,采用TZF/MRC beamforming方案。推导了其监听成功概率的闭式表达式,并分析了监听性能。蒙特卡洛仿真验证了公式的正确性。通过仿真,得到无人机监听成功概率最大化的最优方位角/半径/飞行高度。分析了可疑节点之间的距离以及可疑源和无人机的发射功率对无人机监听成功概率的影响。对于不同天线配置的无人机,当可疑目的端的总天线数确定时,分析了可疑目的端的接收天线和发射天线分配情况对无人机监听成功概率的影响。对存在半双工可疑中继网络的情况下的无人机合法监听系统进行了性能分析。可疑地面源通过可疑地面中继将可疑消息发送到可疑地面目的端,安全部门利用半双工多天线合法无人机来监听地面可疑中继网络。无人机工作在被动监听或者主动干扰的半双工模式。可疑源和可疑中继采用人工噪声来避免被监听,在第一个时隙中,可疑源将可疑信息发送到可疑中继,在第二个时隙中,可疑中继对可疑信息进行解码并将其转发到可疑目的端。研究了MIMO无人机的三种监听方案:即第一时隙监听第二时隙干扰、第一时隙监听第二时隙监听和第一时隙干扰第二时隙监听。对于三种方案,推导了监听成功概率的闭式表达式,并分析不同系统环境下的监听性能。通过仿真得到无人机监听成功概率最大化的最优方位角/半径/高度,分析了可疑源与可疑目的端之间的距离对无人机监听成功概率的影响。