未来移动网络对于时延,传输速率,带宽和连接密度的要求越来越高,同时连接互联网也成为了智能设备的重要要求之一。随着智能设备和人工智能的发展和普及,需要连接无线网络的设备越来越多,而且应用范围越来越广,应用场景也越来越复杂。对于传统地面通信来说,满足数量如此巨大的终端来说,资源越发紧张,而且难以满足新的应用场景。而无人机部署灵活,适合应用于新型的移动网络中,在一些特殊场景下可以对现有通信网络进行补充。同时无人机辅助通信一个重要的应用方向就是应急救援。在救援任务中低延迟和高可靠性变得尤为重要,但在应急场景中将延迟和可靠性作为首要考虑目标的研究较少。因此本文首先从中断概率的角度对无人机中继通信系统的性能进行分析,再将高可靠低时延（Ultra-Reliable and Low-Latency,URLLC）与无人机中继通信相结合,对无人机中继通信系统的资源优化问题进行研究,提高无人机中继通信系统的性能,最后对无人机中继系统进行实际测试。以上三部分内容具体包括:（1）对于无人机中继通信系统的性能分析,考虑了其信道条件与地面通信系统的差异,根据直射链路仰角计算大尺度衰落为视距（line-of-sight,Lo S）衰落的概率,同时考虑小尺度衰落的概率分布函数,研究了无人机中继工作在放大转发和解码转发状态下系统的中断概率,对比了中断门限,无人机位置,高度,中继发射功率等因素对于系统中断概率的影响。（2）对于无人机中继通信系统的资源优化问题,提出了一种在满足高可靠低时延条件的无人机双向中继系统中,对时隙、带宽和无人机中继位置的联合优化算法。在前向链路能够满足高可靠低时延的条件下,对返向链路的平均传输速率进行最大化。同时也提出了低复杂度的迭代算法对满足高可靠低时延条件的无人机中继双向中继系统的优化问题进行交替求解。（3）对于无人机中继通信系统的性能实测与应用,使用无人机搭载通信节点,构建简单的无人机中继通信系统,将源节点置于实验室内,将中继节点至于无人机上,悬停在固定位置,将目的节点置于校园内不同位置。分别测量目的节点位置,天线类型和中继发射功率对于平均通信速率的影响,并将网络摄像头应用到中继网络中,实现无线远程视频监控。