具有自主飞行能力的小型无人直升机,在自主侦察、探测和航拍中的应用越来越广泛,具有很大的科学研究价值和实用价值,已经成为了世界各国科研机构的研究热点。作为小型无人直升机飞行控制系统的重要组成部分,数据链子系统担负了无人直升机控制指令和飞行状态信息的传送任务,是地面站与小型无人直升机的通信桥梁。由于成本和硬件设备的限制,传统的小型无人直升机数据链系统无法达到超视距通信,限制了小型无人机的应用和发展。针对以上现状,设计一套通用的安全可靠的中继数据链系统,突破通信硬件的限制,实现小型无人直升机中继功能和超视距巡航,已经成为了急需解决的重要课题。本文参考了目前几种典型的数据链系统,从理论通信距离、数据拥塞控制和多址接入等方面对小型无人直升机数据链进行了深入的研究和探讨,设计了适合于小型无人直升机自身特点的空地中继数据链系统。首先采用GCS协议作为空地数据通信协议,定义了各路上行与下行数据的消息标准;设计了基于Linux系统的基站子系统,按照协议规范实现了来自地面站与遥控器的多路数据的融合,根据协议规范完成了无人机数据解码子系统。其次利用无线数传模块Xtend的点对多点通信功能,扩展了数据链系统的通信节点,解决了多机通信的关键问题,采用中继无人直升机作为空中移动中继平台,完成了中继数据链系统的设计。针对无人机超视距巡航中可能与地面系统失联问题,本文设计了无人直升机失联自动返航功能,提升了系统的安全性能。最后对于所设计的点对点系统与中继系统,进行了大量的实际试飞实验,验证了系统设计的合理性和实用性。