随着无人机技术的不断成熟,其高机动性和低维护成本等优势促使了无人机中继技术的蓬勃发展。在基站信号覆盖不完全的场景中,比如山区或森林,无人机可作为快捷的空中中继平台,收集地面传感器的感知数据,并转发给基站进行后续处理。由于无人机续航能力有限,目前针对无人机中继的研究主要聚焦在能效最优的飞行轨迹规划。随着实时检测类应用的涌现使得基站对传感器收集数据的时效性要求越来越高。因此,本文基于信息年龄的概念,研究以最优化信息时效性为目标的无人机轨迹规划及中继策略。一方面,由于地面传感器节点能量受限导致其传输范围是有限的,如何在保证各节点信息收集完整性的前提下,根据节点剩余能量设计时效性最优的无人机中继策略及飞行轨迹,是值得研究的问题。另一方面,由于无人机飞行能耗与中继信息时效性存在相互制约的关系,则如何准确刻画无人机中继的能耗及信息时效性间的折中关系,从而根据实际系统参数选取性价比最优的轨迹,是值得研究的问题。为了解决以上两个关键问题,本文的主要贡献如下:（1）针对多地面节点场景下的信息中继问题,本文以所中继信息的时效性为优化目标,综合考虑地面节点的能量限制以及节点传输最小信息量的约束,联合优化无人机的飞行轨迹及信息中继策略。首先,本文考虑了三种模式的中继策略,分别为悬停策略、飞行策略以及混合策略。本文基于地面节点的能量以及所传信息量限制,使用二维搜索算法,选择时效性最优的无人机信息中继模式,并求解出无人机中继过程中的飞行速度以及悬停时间。进而,在已知每个节点处中继策略的情况下,基于动态规划算法,求解无人机在多节点中,时效性最优的飞行轨迹。仿真结果表明,基于信息时效性的轨迹相比于基于最小飞行能量的轨迹可以极大提高信息时效性。仿真结果还表明,在节点能量约束条件下,通过优化无人机的信息中继策略可以进一步提升中继信息的时效性。（2）考虑到无人机飞行能耗和中继信息时效性之间的相互制约关系,针对单节点场景下的信息中继问题,本文推导了直线与圆形轨迹下无人机飞行能耗与中继信息的时效性之间的帕累托关系,进而得出在给定节点间距的情况下的帕累托边界值,并获得能效及时效性最优的飞行轨迹以及飞行速度。并根据所得出的帕累托曲线,可基于飞行功率范围对应得出可达最优信息时效性,并基于时效性需求对应得出所需最小飞行能量。仿真结果还表明,基于所推导的无人机飞行能耗与中继信息的时效性的帕累托关系研究,可以通过优化无人机的飞行轨迹以及飞行速度,在优化中继信息时效性的同时最小化无人机的能耗,从而进一步提升了无人机中继系统的性能。