无人机自组网（UAV Ad Hoc Network,UANET）是一种以多个无人机为网络节点而构建的自组织网络,属于移动自组织网络（Mobile Ad Hoc Network,MANET）的一种。无人机自组网相较于传统的自组织网络来说具有移动性更高、覆盖面积更大、组网方式更灵活等特点,被广泛应用在抢险救灾、应急通信、军事战场等环境当中。媒体接入控制（Medium Access Control,MAC）协议是影响无人机自组网性能的关键因素,对于网络节点之间减少时延、提高信道利用率和系统吞吐量以及业务投递率等方面起到了至关重要的作用。因此,深入研究无人机自组网的媒体接入控制协议技术,可以提升整个无人机自组网的性能。本文主要针对多层无人机集群网络MAC协议进行研究。针对多层无人机集群网络的性能需求,结合传统竞争型MAC协议与分配型MAC协议的优点,提出了一种多层无人机集群网络媒体接入协议（Multi-stage UAV Swarm Multiple Access Protocol,MUS-MAC）,主要内容如下:首先,设计了MUS-MAC协议的超帧结构,并对协议的运行过程进行了阐述。结合排队论建模分析了CSMA阶段与TDMA阶段的延时,对网络如何进入TDMA阶段以及TDMA数据帧长度的计算进行了算法设计。其次,设计了基于地理位置信息的动态时隙分配算法。结合地理位置信息计算高层无人机与低层无人机之间的相对速度,判定无人机的移动性,并以此为依据结合业务的优先级进行了动态时隙分配算法的设计,从而可以满足多层无人机集群网络的高移动需求。第三,设计了MUS-MAC协议的能耗控制算法。通过改进CSMA的二进制指数退避算法,减少了无人机的退避时间。同时,当无人机节点处在空闲状态时,可以通过预约休眠的方式进行能耗控制,解决了低层无人机续航不足的问题。最后,采用OPNET仿真软件,对MUS-MAC协议进行了建模与仿真实验。通过对比MUS-MAC协议与其他两种无人机自组网中使用的混合MAC协议,比较三种协议在不同场景下的性能。实验结果表明,在多种不同的场景下,MUS-MAC的投递率、时延等性能表现优异,相较于其他两种混合MAC协议,可以更好地满足多层无人机集群网络的需求。