当前,民用无人机微小型化、自主化程度越来越高,应用需求越来越大,但是传统的蓝牙、wifi、RC遥控以及数传电台等数据链的测控范围严重影响无人机的应用,制约着无人机效能的发挥,而随着移动通信网络的快速发展,特别是3G/4G技术的出现,其已呈现更高带宽、更强实时、更广范围的趋势,移动通信技术与无人机技术相结合具有得天独厚的优势,基于移动通信网络的无人机系统也将有更好的升级空间。然而,移动通信网络不同于传统数据链的机制与特性将会为无人机飞行管理中的遥测遥控管理、任务管理与规划以及故障判断与管理三个重要功能产生巨大的影响,针对于此,本文重点研究下述三个方面的关键内容。(1)无人机遥测遥控管理。鉴于移动通信网络延时对无人机遥测遥控功能的影响,本文首先针对移动通信网络延时进行大量现场实测与详细分析,建立了符合当地实际情况的网络延时模型。然后利用BP以及RBF神经网络对无人机传输延时进行预测,最后将预测的延时引入“人在回路”系统以实现对无人机状态与位置补偿,从而提高操作员稳定地远程操控无人机的能力。(2)无人机飞行任务管理与规划。在实现无人机遥测控的基本功能之后,本文进一步考虑了无人机任务管理与规划的问题,首先结合当地基站的分布情况与传播特性,建立适合本地环境的移动通信网络信号损耗模型。然后针对不同城市任务,将实际基站布局与信号强度考虑为无人机的外在约束进行航迹预规划,最后在无人机飞行过程中考虑无人机所接入基站的负荷以及飞行途中的障碍物,采用固定步长的A*搜索算法实时计算出新的飞行航迹,在确保无人机飞行测控的前提下,为无人机执行不同城市业务提供不同的通信能力。(3)无人机故障判断与管理。在无人机飞行过程中,可能会有一系列的异常故障或者事件发生,因此需要对无人机进行故障判断与处理。特别是在GPS异常的情况下,如何粗略快速获取无人机的位置关乎无人机飞行安全甚至人员安全,而如何缩短GPS再次定位的时间也考验着无人机故障处理能力。不同于传统无人机,本文引入移动通信网络定位技术来解决这两个重要问题。最后,本文设计并搭建了基于移动通信网络的无人机实验平台,并针对飞行管理的部分技术进行了飞行实验,进一步验证了相关算法的可行性。