随着人工智能以及5G通信技术的蓬勃发展,航空自组网络技术有了更多的选择和实现的可能性。相较于单架无人机,无人机自组网更加可靠,协同和扩展能力更强,被广泛应用于军事和民用领域。由于无人机自组网具有高动态性,当其用于低时延、抗干扰通信时,传统的无线自组网和媒质接入控制(MAC)协议不能直接满足其要求。因此,针对上述场景的无人机自组网MAC多址协议的研究成为热点。本文针对实际组网需求,结合无人机自组网特点,在保证无人机具有一定抗干扰能力下,研究并设计适用于无人机自组网的低时延MAC协议。主要研究内容如下:第一,基于统计优先级的无人机自组网MAC协议设计。通过分析并总结基于优先级统计的多址接入协议(SPMA)的运行机制与特点,本文指出现有研究工作的不足,分别提出了两个改进方法:其一是为了解决低优先级数据包“饥饿”问题,提出一种适用于SPMA协议的动态优先级队列调度算法,该算法根据数据包的等待时延动态地调整优先级,使低优先级数据包获得更多发送机会。其二是为了解决协议中数据包无效退避的问题,本文通过从SPMA机制原理分析中得出的三个关键参数,提出一种基于多优先级的自适应退避算法。最后分别对采用新旧算法的SPMA协议在不同网络负载场景下搭建仿真平台进行性能仿真对比。结果显示,动态优先级队列调度算法在中低负载时,可以很好地改善低优先级数据包“饥饿”现象。基于多优先级的自适应退避算法可在保证高优先级分组服务质量(Qo S)下更好地提高信道利用率。第二,基于时分多址接入(TDMA)的无人机自组网MAC协议设计。针对贴近实际提出的具体需求,本文提出一种适用于无人机自组网的低时延MAC协议。该协议采用分布式选举中心方式,支持两跳拓扑;采用两个正交频点工作,保证网络具有一定的抗干扰能力,并设计了二维时隙分配表,充分利用信道资源;设计了合理的入网退网机制与路由拓扑更新机制。提出一种基于竞争主节点的初始化组网方式,可有效保证初始化节点入网性能;协议支持周期性和突发业务,在动态分配时隙基础上,提出一种基于时间散列的时隙分配算法,该算法将空闲时隙散列在整个时间帧内,可有效保证突发业务的时延性能。最后,通过建立网络仿真模型,对不同网络负载下的网络性能进行仿真。结果表明,本文设计的协议具有良好的初始化性能和较高的吞吐量,在满足周期性业务需求的情况下,时间散列的动态时隙分配算法可以明显改善突发业务的端到端时延性能和抖动问题,达到了预期要求。