近几年,民用无人机市场发展迅速,小型无人机具有构造简单、操作简易等特点,被应用于诸多领域。但由于无人机行业缺乏完善的管理监督体系,无人机造成的突发事件日益增多。为了解决无人机行业存在的问题,需要健全行业规范和适航规章,约束无人机空域范围;在此基础上构建民用无人机监管系统,采用技术手段监管空域交通规范。然而小型无人机存在无线信道资源匮乏、通信距离受限等问题,给无人机统一监管带来了挑战。基于上述背景,本文首先对小型无人机控制站及其通信链路发展现状进行分析,明确了将无人机接入TD-LTE网络的研究方向和需要解决的问题。其次,对实现4G网络无人机控制中所涉及到的相关技术进行了介绍。在此基础上,提出了一种以无人机端、地面控制站、TD-LTE通信承载网络为核心的系统架构,并给出系统功能模块划分和软件线程控制设计。之后搭建了无人机模拟飞行测试平台,对无人机飞行控制功能进行模拟测试,根据测试结果分析了系统控制机制以及应急措施等方面存在的问题,设计实现了以自定义通信协议完善无人机控制流程、以连续控制指令机制保障无人机实时通信、以控制指令描绘无人机飞行轨迹解决在GPS信号缺失环境下无人机无法正常返航的改进方案。最后,根据无人机飞行特点设计测试方案。采用实际飞行测试无人机飞行控制功能,模拟飞行测试来验证无人机在网络环境较差或极端情况下的表现。最终结果表明,整个系统满足设计需求。本文工作总结如下。在搭建民用无人机监管平台的背景下,提出了以TD-LTE网络承载无人机与地面站通信数据的方案,借助TD-LTE网络覆盖广、数据传输速度快、抗干扰能力强等优势,解决了由于普通无人机控制距离受限而引起的跨地域监管难题。与此同时,网络的不稳定性也给无人机远程控制带来了风险,因此本文提出了基于控制指令的无人机智能返航方法,应用于无人机与控制站通信故障的情况下,解决传统无人机返航方法在GPS信号缺失的环境下无法正常工作的问题。