得益于无人机的低成本、机动性与灵活性,无人机已被广泛应用于各个领域。无人机与控制端的可靠通信连接是无人机的安全飞行与作业的关键前提,然而无人机高速的位置变化会导致无人机面临连接受限、中断的问题。为解决无人机的连接性问题,本文围绕网联无人机的蜂窝连接限制以及无人机辅助信息收发的连接限制两个场景,在保证通信服务质量的前提下实现完成飞行任务的路径最优化。具体内容归于以下两个方面:1.网联无人机的轨迹优化策略研究。假设无人机作为空中用户与基站保持实时通信来保证飞行安全和信息传输。针对网联无人机的连接限制,我们首先根据连接限制条件对无人机飞行路径进行可行性分析并确定合适的基站序列,然后根据三角不等式原理不断更新无人机在基站之间的切换点优化飞行路径,接着提出无人机路径最优化时转向切换点和非转向切换点的定义及产生位置,最后形成了三角不等式迭代算法。仿真结果表明,我们的算法相较于其它优化算法的算法复杂度低,且该算法能明显减少无人机的飞行路径长度。2.多无人机组播传输的轨迹优化策略研究。无人机可以作为空中基站对特定区域的物联网设备进行信息收集/数据分发,组播技术可以快速实现一对多的信息传输。我们在保证通信服务质量的前提下使用启发式算法最少化悬停点数量,给出了自适应功率分配算法最大化系统容量;然后基于起点与悬停点的方位角关系提出了悬停点分配算法实现任务完成时间最小化。最后,通过仿真结果验证了本章研究方案的可行性。综上所述,针对无人机空中连接受限问题,我们利用蜂窝网络为无人机用户提供连接支持,通过合理规划无人机-基站序列和多个基站之间的切换点位置,优化网联无人机的飞行路径。针对无人机辅助通信的场景,我们结合启发式算法、功率分配算法、多无人机悬停点分配算法,在保证通信服务质量的前提下制定一个合理的通信轨迹优化策略,大大减少多无人机协同任务完成时间,提高无人机通信的系统容量和飞行安全性。