无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)由于操作简单、机动性强和安全系数高等优点,引起了世界各国的广泛关注,在军事和民用领域发挥着重要的作用。复杂多变的通信环境导致UAV信道呈现非平稳特性,对机载通信系统的可靠传输性能提出了更高的要求,因此研究可靠的UAV通信信道模型对机载通信系统的研发与测试具有重要意义。本文建立了基于圆柱体的UAV非平稳信道模型并提出了模型参数的时间演进计算方法,针对该信道模型推导了时变信道的各项统计特性。需要指出的是,本文建立的UAV非平稳信道模型,适用于三维任意运动轨迹和三维阵列天线,为UAV无线通信系统的研究和性能验证提供了理论支撑。本文主要研究工作如下:(1)针对平稳传播场景下的不同散射环境,分析了基于规则几何形状的传统UAV平稳信道模型。为了体现信道的非平稳特性,通过引入传播路径的生灭过程和信道参数的时变特性,建立了基于圆柱体的UAV非平稳信道模型。在此基础上,综合考虑收发端和散射体的三维任意轨迹运动,且收发端配置三维阵列天线,进一步构建了UAV非平稳信道的改进模型。该模型更符合真实飞行场景,为后续研究提供了理论基础。(2)针对UAV非平稳改进信道模型,基于二状态马尔科夫链,模拟了信道传播路径的生灭过程,并给出了基于生灭过程的非平稳信道仿真方法。同时,提出了时变信道参数的时间演进算法,并针对关键参数的更新算法进行了模块化研究,包括有效传播路径的数目、收发端和散射体的地理位置参数、不同传播路径的时延功率参数和二维角度参数等。针对UAV传播场景对参数更新算法进行了仿真,仿真结果表明,非平稳信道参数都具有时变特性,与实际情况相吻合。(3)针对UAV非平稳改进信道模型,详细推导了非平稳信道模型的时变统计特性理论表达式,包括时间自相关性、空间互相关性、多普勒功率谱、电平通过率、平均衰落持续时间和平稳间隔。分别针对农村的视距路径场景和非视距路径场景下的非平稳信道统计特性进行仿真,仿真结果表明,该非平稳信道模型可以准确复现无人机信道的非平稳特性,能够应用于无人机通信系统的开发与验证。