城市飞行无人机是未来智慧城市发展的重要组成部分。传统全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和惯性导航在城市环境中容易收到高层建筑及电网管线的影响和干扰。第五代(The fifth generation,5G)无线通信技术为实现无人机高效协同自主导航提供全新的信息与通信资源。进一步,为营造友善安全的城市无人机运行体系,全天候的空中交互是人与无人机协作互动的重要环节。论文首先讨论了常见的电磁波传输模型和5G通信技术,着重分析了毫米波通信和大规模多输入多输出(massive Multiple-input Multiple-output,massive MIMO)天线系统。针对目前城市飞行无人机协同通信和自主导航等问题,本文设计了一种适合在5G无线通信环境下使用的全向式筒形无人机挂载天线,意在实现城市飞行无人机和基站天线阵列之间的全方位通信。实验证明此天线系统能有效接收基站天线的波束赋形信号,实现基站和无人机之间的通信。论文进一步论述了城市飞行无人机交互的需求和目前人机交互的方法,分析了已有手势分类方法,并讨论了已有的手势分类方法存在的不足。本文使用基于飞行时间(Time of Flight,TOF)的固态多点深度传感器采集手势数据,使用基于深度信息的手势分割方法,有效克服了在复杂背景中手势难以提取的问题。本文进一步进行了基于深度学习的手势分类人机交互系统仿真。实验表明,基于距离深度信息的手势分割和分类效果良好。下一步工作将致力于增加数据容量,结合多点深度TOF传感器,研究基于多模态,多分辨率的动态手势识别系统设计。