随着航空技术的进步,面向协同控制的无人机集群以信息共享、任务协同、效能倍增的优势在军事领域和民用领域中得到越来越广泛的应用。集群在空中以自组织的形式构成一张无人机自组织网络,该网络无需固定的中心基础设施,组网灵活且抗毁性强。无人机自组网中各节点在执行任务时,除了需要较低的时延以满足实时控制、实时协作的需求之外,还需要传输大量的感知信息,因此如何在保证网络时延性能的同时实现信道资源的高效利用也是一大挑战。媒体接入控制（Media Access Control,MAC）协议和路由协议对网络吞吐量以及时延性能有着重要影响,因此论文以进一步降低时延、提高网络吞吐量为目标对无人机自组网的这两类协议展开研究,具体包括以下内容:一、将无人机自组网的MAC协议分为以CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）为代表的竞争类协议和以分布式固定TDMA（Time Division Multiple Access）为代表的调度类协议,通过对比分析,分布式固定TDMA使各节点有序使用信道资源,并通过帧长设置保证了时延稳定可控,比CSMA/CA更加适合作为无人机自组网MAC协议的研究基础。将无人机自组网的路由协议分为先应式路由、反应式路由和基于地理位置信息的路由三种,通过对比分析,基于地理位置信息的GPSR（Greedy Perimeter Stateless Routing）路由协议开销较低、收敛速度较快,更加适用于高动态的无人机自组网。二、分布式固定TDMA协议对时隙资源的固定分配机制缺乏一定的灵活性,因此存在时隙资源浪费的问题。当前的一些基于分布式固定TDMA的改进协议通过引入不同机制对空闲时隙加以使用以提高网络吞吐量,但是在空闲时隙较少的情况下,仅仅通过利用空闲时隙的方式对吞吐量的提升有限。鉴于上述问题,针对多跳场景设计了一种时隙重用TDMA协议,该协议在使用空闲时隙的基础上,结合网络拓扑结构以及数据包的传输方向引入时隙重用机制,使信道利用率得到进一步提升。三、在GPSR路由协议中,当前节点选择单跳范围内距离目的节点最近的邻居节点作为下一跳目的地并进行数据发送,但是在以TDMA为MAC协议的网络中,各节点按照时隙顺序发送数据的特性可能导致下一跳节点无法及时将接收到的数据转发出去。针对上述问题,设计了一种引入“时隙距离”的GPSR协议—TD-GPSR（Time slot Distance-GPSR）。TD-GPSR进行路由选择时,不仅考虑下一跳节点与目的节点的空间距离,还将下一跳节点与当前节点的“时隙距离”考虑在内,从而实现路由协议与MAC协议的跨层协作,使端到端时延和丢包率均有所下降。