随着大规模数据接入和偏远地区通信布局,无人机携带通信设备进行辅助通信及数据采集,已经成为未来的无线通信发展趋势之一。无人机具有移动灵活、快速部署等特点,如何提高无人机通信及数据采集效率,减少飞行能耗,是无人机通信的研究热点。首先,本文对无人机数据采集相关通信问题进行调研,对比了自由空间信道、角度相关信道、视距概率信道等目前常用的无人机与地面通信的信道,并对当前优化问题进行了总结,概括了当前的无人机通信性能的研究趋势,包括通信速率、中断概率、信干燥比等。但当前理论研究多集中于轨迹、功率等资源分配,未考虑固定翼无人机的飞行转弯限制以及地面节点数据量的通信需求,因此本文对这些方面进行了探讨研究。其次,本文重点研究了单节点数据转发的应用场景。在节点间直接通信链路受损的情况下,无人机携带通信设备,在一侧的节点进行数据采集,携带数据在另一侧节点进行数据传送,完成节点间的数据采集的信息传递过程。考虑无人机的飞行限制,以最小化飞行能耗为优化目标,对轨迹进行设计,提出“跑道型”轨迹模型,并与其他文献所提出的直线模型和圆形模型进行对比,得出该轨迹模型能够完成数据采集并且能耗最小的结论。然后,本文深入研究了多个地面节点数据采集的应用场景。考虑固定翼无人机不能悬停的特性,并满足地面节点数据量完全采集完的通信吞吐量需求,对无人机的水平轨迹和高度轨迹进行了优化,为后续无人机多节点采集提供了方法。采用莱斯信道,并考虑无人机通信中断的情况,以最短时间完成采集任务为优化目标,并加以固定翼无人机距离间隔限制、通信吞吐量限制、无人机起落位置等。采用水平轨迹与高度轨迹共同优化的方式,能够有效缩短采集任务飞行时间,地面节点数据量更大时,优势更明显。最后,对无人机辅助通信研究问题进行了总结,列出了本文的创新点与内容,并指出未来的研究方向。