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无人机作为一种高速运动的智能化工具，在农业、航拍、救灾以及军事等领域都得到了广泛的关注和应用。由于无人机具有三维高速运动特征，能够轻易穿越障碍物，因此可以高效完成许多人类及传统工具无法完成的工作。例如，无人机在城市环境、地震救援场景，以及高海拔地区的大范围监视等情况中具有无可替代的作用。
无人机具有三维高速运动特征。一方面，这会导致无人机与地面基站/用户发生更频繁的切换，且通信链路也在不断地动态变化；另一方面，无人机也可以根据用户需求随时随地调整位置、高度、速度、航向等，以获得更好的系统服务性能。无人机可以作为无线中继，提高地面无线设备的连通性，扩大网络覆盖。无人机还可以作为可移动的空中基站，如图3-2所示，为地面用户提供可靠的通信，提高无线网络的容量 [1-3] 。
图3-2 无人机作为可移动的空中基站
与传统的地面基站相比，使用无人机作为可移动的空中基站时，无人机能够快速、轻松移动，所花费的时间成本较低。由于无人机可以实现快速部署，这就使得无人机特别适用于应对突发状况。此外，在低空飞行的无人机，可以在大多数情况下建立可靠的视距链路，即使在收发两端之间有遮挡物阻碍，也能够建立直接通信或通过移动中继建立起长距离的视距链路。使用无人机辅助通信已经成为未来无线通信中不可或缺的一部分，其发展前景非常广阔 [4] 。
无人机的飞行轨迹受空间障碍物、能量约束、地面用户需求和高空管制等多方面因素限制。满足地面用户需求是无人机辅助通信的目标，无人机的飞行轨迹应根据系统吞吐量、能量、频谱效率和时延等关键性能指标进行优化。例如，可以离线或实时设计、调整无人机的飞行轨迹，并依据无人机与地面用户通信的环境分配相应的通信信道，更好地服务地面用户。同样，对于与蜂窝网络相连的无人机，需要基于地面基站的位置来设计无人机的飞行轨迹，确保无人机在飞行过程中始终可以与地面基站进行通信，保证无人机顺利执行任务。未来，可以结合通信调度及资源分配来优化无人机的3D部署及飞行轨迹，提升通信性能。