无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）一方面可以作为辅助设备协助传统网络进行通信,提升网络性能;另一方面可以快速搭建无人机网络,为地面通信设施提供连接。然而,无人机的高移动性和能量受限等特点也为无人机辅助无线通信带来了诸多性能方面的挑战。根据特定应急场景的通信需求,本文研究了无人机辅助无线通信系统在自然灾害场景下的吞吐量最大化问题。无人机作为空中基站和移动中继辅助毁坏的地面基站进行通信,建立了无人机辅助无线通信模型,并对空中基站模型和移动中继模型的空对地信道特性、无人机飞行高度、飞行轨迹、中断率等影响网络吞吐量的因素进行分析研究。提出了无人机作为空中基站和移动中继时的轨迹规划和系统吞吐量最大化方案,并对优化问题进行数学建模,运用正余弦算法（Sine Cosine Algorithm,SCA）迭代求解吞吐量优化问题。最后进行仿真实验,实验结果表明了建立的无人机空中基站和移动中继辅助通信模型可以有效提升网络系统的吞吐量。（1）对应急场景下的无人机辅助网络性能进行了分析。讨论了影响无人机网络吞吐量等性能指标的因素,包括无人机飞行高度、飞行轨迹、功率控制等因素对网络吞吐量、中断概率等指标的影响。（2）改进现有的主-从无人机空中基站模型,提出了一个以提高空中基站系统吞吐量为目标的优化问题。分析了改进后主-从无人机基站的信道模型、主无人机的最佳飞行高度和从无人机的飞行轨迹。对主无人机的覆盖半径、飞行轨迹,主无人机和从无人机之间的带宽分配等方面进行优化,建立相应的优化模型,最终求解最大化所有用户的最小吞吐量。（3）设计了一种全双工方式的无人机移动中继无线通信系统,以网络吞吐量最大化为优化目标。该系统将无人机调度到一组能量受限的地面终端进行信息采集,通过优化中继无人机的飞行轨迹来最大化系统吞吐量,对优化部分进行数学建模。将优化问题分为两个子问题分步进行求解:给定固定轨迹下通信调度和功率分配优化,给定固定通信调度和功率分配下的轨迹优化。利用现有的正余弦优化算法,对中继无人机飞行轨迹和系统吞吐量优化问题进行迭代求解。本文对无人机空中基站和移动中继无线通信系统进行建模,对相应辅助网络模型的性能进行研究。讨论了基于视距和非视距通信链路的无人机空对地信道状态,通过优化无人机飞行轨迹、覆盖半径及带宽分配,建立了无人机辅助通信系统吞吐量最大化模型。由于优化问题是一个混合整数非线性规划问题,具有非凸特性,不能直接求解,所以本文将优化问题分为两个子问题,通过现有的正余弦优化算法迭代求解,进行实验仿真。仿真结果验证了所建立的无人机辅助无线通信模型在提升空对地通信系统吞吐量最大化方面的优越性。