无人机Ad Hoc网络是移动Ad Hoc网络的一种特殊场景应用,可以实现中小型无人机集群各终端间的相互联通。在无人机Ad Hoc网络中,中小型无人机节点具有随机移动、拓扑变化频繁,有限的载荷能力和成本难以支撑价格昂贵的GPS精准定位等特点,需要更加频繁、广泛的广播来更新网络拓扑、路由信息。因此一个稳定高效的广播方法将直接对网络的性能产生影响。Ad Hoc网络通常采用洪泛广播模式,虽然能够保证信息到达所有节点,但是洪泛广播模式的重复广播存在广播风暴问题造成通信吞吐量下降和通信资源的浪费。现有广播模式分为非确定性模式和确定型模式两类。但两类模式在冗余广播和覆盖率的问题上难以兼顾,此外中小型无人机自身的特殊条件也对广播转发节点的选择提出了新的要求。本论文首先从无人机节点广播模式的覆盖效率入手,分别对二维、三维空间的单跳和多跳广播模式的有效覆盖面积进行了数学模型建立和分析,推导并证明了最佳多跳广播覆盖效率的拓扑结构。其次,本文通过中小型无人机节点MAC层的感知,对无人机节点移动性、负载、能量的问题进行研究,提出了具有平滑机制的相对移动量、局部稳定度、加权平滑处理的负载大小及相对能量剩余指数的概念,为衡量无人机节点自身状态提出了定量估计模型。最后,本文将最佳广播覆盖效率的拓扑结构应用到广播模式设计,结合基于节点状态的高可靠性中继转发节点选择机制,提出了一种可以动态调整角度和区域的定向广播(DBR)模式。为了评估DBR方法的性能,本文基于NS2仿真平台对DBR广播模式的性能进行了评估,并且与传统的基于距离、地理位置和角度的广播模式进行对比,通过在随机节点数目分布、随机节点速度分布条件下广播模式性能的分析,可以得到结论:DBR广播模式不仅能适应单跳和多跳的通信要求,而且能在保证数据传输可靠性的同时有效减少网络中的广播冗余。