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无人机具有活动范围广、任务驱动等特征，经常需要在一些不熟悉的环境，甚至恶劣的环境中执行任务。如果无人机对周围环境信息不熟悉，就会严重影响无人机之间、无人机与地面控制台之间的通信，导致无人机的信息回传、命令接收等延迟甚至中断。另外，对于依赖于无人机之间的合作、周围环境特征等的无人机技术，也将面临由于对周围环境陌生而带来的影响。
无人机通信网络可以看成一个飞行的无线网络，其中每架无人机作为一个节点，将自己的信息发送到其他节点，接收其他节点的信息或者在网络中转发其他节点的信息；无人机了解自身与其他节点之间通信链路的特性，这在保障无人机正常执行任务时是至关重要的。例如，在无人机通信网络中，由于空到地（Air-to-Ground, AG）通信信道在载荷通信与遥测控制中均发挥重要作用，实时获取AG信道的特性是无人机通信的重要挑战之一 [6] 。AG信道特性不同于被广泛研究的地面通信信道，一般来说，AG信道是由无人机本身和地面目标周围的反射物共同确定的。由于无人机的高动态特性以及三维运动特性，在评估AG信道特性时需要考虑无人机的一些特性，如机身阴影、无人机电池和发动机的机械和电子噪声，以及MIMO系统的天线特性（包括尺寸、方向、极化和天线阵列控制等）。在陌生环境中，如果无法明确地面目标周围的反射物和遮挡物，无人机的正常通信就会受到较大的影响。如何在陌生环境下快速掌握无人机与地面目标、无人机与其他无人机之间的通信信道，是保障无人机通信网络正常工作的挑战之一。无人机在陌生环境中执行任务如图3-7所示。
图3-7 无人机在陌生环境中执行任务
随着无人机产业的快速发展，授权给无人机通信网络使用的频谱将会更加拥挤，频谱资源面临枯竭，通过认知再利用周围空闲频谱是克服频谱短缺难题的重要技术手段之一。无人机通信网络所在的低空空域中，已分配的频谱的利用率一般非常低，因此通过认知再利用周围空闲频谱来有效解决无人机通信网络频谱短缺这一问题的可行性非常高。无人机对周围的环境进行认知、了解是无人机进行频谱复用的关键。一般而言，频谱认知要求用户对周围的频谱机会进行认知，寻求空闲频段实施接入，在不干扰主用户通信的前提下，合理有效利用空闲频段。因此，在无人机寻求空闲频谱接入网络时，对周围频谱状态信息的精准掌握是非常关键的。由于无人机任务驱动的特性以及高动态特性，无人机通信的信道在实时快速变化，在陌生环境下，无人机在认知周围频谱时面临着节点三维高速移动和缺少频谱先验信息等挑战，在频谱认知过程中面临适应能力差和准确率低等问题。为了克服这些挑战和问题，需要动态协调无人机通信网络中不同节点进行网络化认知，以提升认知频谱机会的能力。然而，由于缺少对于陌生环境频谱状态的先验信息，网络化认知的难度将大大提高，这对无人机通信网络提出了新的挑战。
区别于手机等地面通信终端，无人机在执行任务时运动范围广、远离操作人员。通过恶意干扰或反无人机技术可以很容易损毁、捕获无人机，导致重要信息丢失，造成无法挽回的损失。由于无人机通常处于陌生环境，无人机通信网络关于周围频谱和干扰节点的先验信息有限，需要利用网络化认知来获取周围频谱、干扰节点等重要信息，以协同无人机通信网络中的所有节点有针对性地进行网络化，最大限度地消除恶意干扰带来的危害。同时，通过充分协同无人机通信网络中的所有节点，进行网络化认知，还能够获知恶意干扰节点的干扰策略，从而针对不同的干扰策略采取最合适的对抗措施。降低干扰功率，同样能够提升无人机通信网络容量。