随着近年来无人机技术的高速发展,无论在军用还是民用领域无人机都发挥着极其重要的作用。载人飞机体积大、成本高、操作复杂、需要人为控制,无人机与之相比有着突出的优势。面对复杂任务条件下单台无人机暴露出来的弊端,多台无人机协同作战受到广泛的关注。无人机网络系统的设计是保证各个无人机之间可靠通信的前提。在网络通信中,多址接入协议作为节点中底层的协议,是实现有效并可靠通信的重要研究方向。接入协议通过提供某种机制对信道资源进行控制和分配,最终实现多个节点高效合理地共享同一信道资源。尤其在军事通信中,低时延与高传输成功率一直是人们不断追求的目标。美军最新一代数据链TTNT(Tactical Targeting Network Technology),宣称可以对移动目标精确定位并快速打击,实现“发现即摧毁”。本文根据TTNT的已公开技术,探索统计优先级多址接入协议(SPMA,Statistical Priority-based Multiple Access)的实现细节,将分别从物理层和数据链路层两个方面对基于统计优先级多址接入协议的无人机网络系统进行研究与设计。首先,本文介绍了无人机组网的基本理论,包括网络结构、节点入退网方案以及网络协议栈。随后,根据TTNT数据链在吞吐量和时延等方面的优势,总结并分析其主要参数及技术指标,设计基于统计优先级多址接入协议的无人机网络系统。物理层采用跳频跳时和脉冲传输技术,设计出整体的时帧结构并进行脉冲的划分,然后基于截短型素数序列构造方法设计跳频序列,最后将跳频序列按照时隙分配算法在时间上分离从而设计出最终的跳频跳时图案族。MATLAB仿真结果表明,节点按照图案进行发送可以大大降低碰撞概率。其次,在物理层跳频跳时图案的设计与分配提前预知的基础上,设计一种基于统计优先级的多址接入协议方案,提出一种信道状态判断方法。其中图案按照固定分配的方式为网络中每个节点分配四套图案,使节点具有“一发四收”的通信能力。通过比较信道负载统计值与优先级阈值的大小对不同优先级数据包进行发送控制,其中优先级越高阈值设置越大。信道负载统计以发送图案为单位,每个节点依靠物理层载波检测能力逐帧检测发送图案中占用的各个频点的忙闲程度。最后,搭建网络仿真模型,包括节点模型、网络模型、传播媒介等,完整又接近真实地建立了一个多无人机网络系统。其中节点模型基于TCP/IP协议栈结构。在Omnet++仿真平台上搭建16节点网络,从仿真结果看出,高优先级业务较低优先级业务无论在吞吐量还是端到端时延方面都有一定的提升。