由于无人机具有小巧灵活、成本低廉,良好的环境适应性等特点,无人机成为军事装备领域的研究热点。无人机通过地空数据链与地面操控人员进行信息通信。数据链是保障武器单元、指挥控制单元和传感器之间战术信息实时传递的关键所在,因此信息传输的实时性是对数据链的关键要求。尤其在现代网络中心战中,对信息传输的实时性要求更高,通信延时可能会影响战争的决策与指挥,甚至影响战争的结果,因此在设计无人机数据链时应尽量减小延时以保证无人机性能。本文首先分析了无人机系统的构成以及无人机地空数据链路的运行机制,在此基础上对造成无人机地空数据链延时的相关因素进行了详细分析,并通过对构成无人机地空数据链路的软件、硬件、组网协议进行的分析,确立了以时分多址协议为研究重点的目标。在对时分多址组网协议的运行原理进行深入研究的基础上,并结合现有的建模方法,提出了将理论分析与排队论理论相结合的方法,建立了无人机地空数据链路延时模型。然后,本文设计了无人机地空链路延时模型验证系统的总体方案。延时测试系统上位机采用Android操作系统,方便延时测量操作。下位机控制板核心单元采用STM32家族32位高速嵌入式微处理器作为主控处理器,其指令周期在10ns以下,减少嵌入式处理器对数据和信号进行处理时的非确定性延时对测量精度的影响。使用颜色传感器、位移传感器,采用模块化思想设计了对无人机数据链上行链路、下行链路、图像传输、指令回报等延时测量模块。最后,建立半实物仿真平台对延时模型和延时测试系统进行测试验证。对延时模型的对比分析表明无人机地空链路延时模型能够准确描地空数据链延时特性。对延时测试系统验证分析表明延时测量系统可以准确测量地空链路的通信延时。