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无人机是一种具有自主动力的非载人飞行器，可通过人工操控或者自动驾驶方式执行多种任务。凭借着灵活的飞行特性，无人机的应用受到了广泛关注。起初，无人机主要用于在军事领域执行前线侦察、情报收集、空中打击等任务，随着无人机技术的不断发展，设备成本不断降低，小型无人机开始应用于民事领域。无人机与农业、公安、测绘和物流等行业的结合，创造出了极大的社会经济价值。目前，各国已将无人机纳入国家空域管理体系，各大无人机制造商也在致力于无人机的创新应用。
在无人机支持的各种应用中，在无人机上部署无线通信设备获得广泛关注，使用无人机实现高速移动通信有望在未来的无线网络中发挥重要作用。无人机作为通信设备主要分为两种方式：一种是作为移动终端同时搭载专门工具用于多种应用，如航空测绘、航空拍摄、物流快递、低空监视、灾后救援、后勤应用等，这类无人机作为移动终端主要用于信息传输；另一种则作为网络设备构建各类无人机通信网络，通过无人机的灵活部署实现受灾地区或战场的应急通信、热点区域的网络扩容与覆盖，以及飞行自组织网、空天地海一体化网络等。随着无人机的广泛应用和无人机通信网络的迅速发展，很多研究机构、标准组织都将目光投向了无人机通信网络的研究开发与标准化工作。同时，各大高校、研究机构都开展了无人机通信相关技术的理论研究与验证。
无人机作为通信设备具有成本低、移动性好的优势，可以实现灵活部署与动态调整，尤其是多旋翼无人机，可以悬停在固定位置并执行任务。同时，小型无人机通常在300m以下的低空飞行，在大多数情况下都可以与地面节点建立视距链路，改善地面通信因建筑物、山地等导致的无线信道损耗。因此，无人机通信网络在通信恢复、热点覆盖、通信中继、信息传播、数据收集等方面发挥着重要作用，有望成为第六代（6G）移动通信网络的重要组成部分之一。
无人机通信网络在军事和民事领域具有巨大的应用前景，同时也面临着较多技术挑战。无人机与当前移动通信领域新技术紧密结合，相关学者针对无人机结合毫米波技术、非正交多址接入技术、物理层安全技术、无线携能通信技术等问题已经开展了大量研究。在开展无人机通信网络的研究过程中，我们发现，没有可用的参考书来指导相关的研究。一方面，无人机通信网络技术在近年来发展迅速，新技术从理论研究到实际应用的时间越来越短，很多参考书更新不及时；另一方面，无人机通信网络的研究是当前的研究热点，越来越多的研究工作者准备或者正在从事相关研究工作，因此需要有一本合适的参考书来全面概括无人机通信网络的知识，深度总结已有研究内容、研究方法和主要结论，对未来潜在的研究方向给予指导和启发。基于上述考虑，在电子工业出版社的支持下，我们开始了本书的编写工作。本书侧重于无人机通信网络的相关技术研究，展现了无人机通信网络的相关技术研究方法与成果，以及无人机通信网络在设计与部署方面面临的机遇与挑战。
本书编著者来自北京邮电大学、大连理工大学、华南理工大学的相关研究团队，均为无人机通信领域的专家。北京邮电大学的研究团队在无人机组网和资源管理方面具有较多理论研究成果，同时研制了6G移动通信网络的无人机基站原型，搭建了无人机移动边缘计算原型系统。大连理工大学的研究团队在无人机中继协作、无人机通信安全方面具有丰硕的理论研究成果，并成功搭建了无人机中继通信网络。华南理工大学的研究团队在无人机无线携能通信方面具有较多理论研究成果，完成了无人机无线携能通信系统的概念验证。上述研究团队的研究工作也得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目等一系列国家级科研项目的资助。
本书由北京邮电大学的许文俊教授和张天魁教授、大连理工大学的赵楠教授、华南理工大学的唐杰教授编写。许文俊教授编写了第1章、第3章、第10章、第11章、第12章，张天魁教授编写了第2章、第4章、第5章、第6章（除6.6节），赵楠教授编写了第7章、第8章、6.6节，唐杰教授编写了第9章。北京邮电大学的博士生雷佳艺、王柄荣、徐瑜、张婧琳、钟培垚、童伟强、林兰、向兰华、张艺檬，大连理工大学的博士后蒋旭和博士生陈新颖、逄小玮、王蔚及硕士生苏宇华，华南理工大学的博士生冯婉媚、马若炎和硕士生余钰、宋静茹、李凯，在本书的前期准备过程中做了大量的文献搜集、资料整理与仿真验证工作。此外，需要特别感谢雷佳艺为本书各章进行的文字整理与校对工作，为本书付出了大量的时间与心血。本书得到国家重点研发计划项目（2020YFB1807002）和国家自然科学基金项目（No.61971060、No.61871065）的资助。
移动通信技术在不断创新变革，并且与多领域、多学科交叉渗透，具有广阔的发展空间和深远的社会、经济影响。无人机通信网络技术涉及控制、安全等多个领域，很多技术研究方兴未艾，同时很多技术问题尚未最终定论。整理、撰写、校订书稿对于编著者也是一个学习的过程，由于时间、知识和精力有限，书中难免出现错误或疏漏，如有不妥之处，恳请广大读者批评指正，以便编著者继续学习并不断完善本书。
编著者
2023年7月
无人驾驶航空器简称为无人机，是一种由遥控器或计算机程序控制的不载人飞行器。早期的无人机主要用于军事领域，在敌对区域中部署无人机进行监控和武装袭击，可以降低飞行员的伤亡。随着21世纪的到来，科学技术的发展使军用无人机不断得到改进，同时也促使了民用无人机的诞生。微电子机械系统的迷你化、无刷电机、数字相机等技术的发展，使得无人机能够在微型化的前提下承载更多的任务。新型制造材料（如复合材料和高强度塑料泡沫）的研发，大大降低了无人机的制造成本，能同时满足轻盈和坚固的双重特性。经过数十年的发展，无人机由军事领域逐渐走向民事领域，并在商业、政府以及人们的生活中都扮演着重要的角色。一方面，无人机作为一种智能化工具，由于其具有“空中机器人”特性，能够完成许多人类以及传统机器人无法完成的工作；另一方面，无人机与农业、公安、测绘以及物流等行业的相结合，能够加快促进工业、服务业等的改造升级，从而创造出极大的社会经济价值。目前，无人机已经在农业植保、灾情监测与灾区搜救、航空测绘、航空拍摄、地面（如灾区、热点地区等）辅助通信等领域得到了广泛的应用。
我国政府在近几年出台了一系列与无人机相关的政策，以促进无人机行业的规范与发展。2016年11月，国务院发布了《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，该规划明确提出将无人机作为发展重点之一。2017年12月，工业和信息化部发布了《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》，该指导意见指出，到2020年，民用无人机产业持续快速发展，产值达到600亿元，年均增速40%以上；到2025年，民用无人机产值达到1800亿元，年均增速25%以上。2019年5月，中国民用航空局发布了《促进民用无人驾驶航空发展的指导意见》（征求意见稿），该征求意见稿指出，从2036年到本世纪中叶，将全方位提升我国在无人驾驶航空领域的国际竞争力、国际民航规则标准话语权和技术创新引领力，实现无人驾驶航空应用及管理全领域向民航强国跨越的目标。
与此同时，无线通信同样在过去的几十年中也得到了飞速的发展，从以语音通话为主的2G时代，到以数据为主的3G、4G时代，目前正在向以万物互联为基础的5G时代迈进。无线通信的发展不仅丰富了人们交流与生活的方式，也为各行各业的数字化提供了基础。无人机行业也是如此，在其高速发展的同时，对于无人机通信链路的要求也一定是日益增加的。
上述政策的出台以及无线通信技术的高速发展，都将为无人机产业保驾护航，而无人机与无线通信技术的结合也必将使得无人机行业在未来的数十年内得到蓬勃的发展。
本章将简要介绍无人机通信网络。1.2节简介无人机应用场景与发展，分别从军事和民事两个领域介绍当前无人机多样化的应用场景，并简述了无人机从军用走向民用的发展历程，以及无人机在我国的发展历程。1.3节从无人机类型、无人机控制与集群、无人机通信及其标准化、无人机通信网络与技术优势四个方面对无人机系统进行概述。1.4节总结了本书的主要内容。