由于低成本、高移动性、易于部署等特点,近年来无人机作为移动空中基站/辅助中继等在无线通信或数据采集领域发挥着越来越重要的作用。本文主要针对无人机移动中继系统中的路径规划问题展开研究,旨在提高无人机移动中继系统的通信性能,为用户提供更好的通信体验。首先,本文调研了当下无人机发展的趋势及无人机的主要应用,在分析了无人机移动中继系统的研究意义后引出了当下关于无人机中继系统的主要研究方向及研究中存在的一些不足。进一步本文研究了无人机中继系统的理论基础、信道模型、资源分配及性能评价指标等,为本文的后续研究奠定了坚实的基础。然后,针对当前传输低效的三节点无人机移动中继系统的路径规划问题,提出了基于频谱效率最大化的椭圆路径规划移动模型。本文所提出的无人机中继系统移动模型打破了现有的基于圆或者直线等特定的移动模型的格局,通过联合优化中继过程中的时间分配和椭圆的路径,实现了频谱效率最大化的无人机路径规划。之后仿真对比了椭圆路径规划方法和静止中继,圆形路径规划方法的通信性能,仿真结果表明本文提出的椭圆路径规划方法能提升系统的频谱效率。最后,针对多节点传感器网络,考虑传感器节点能量受限的特点,提出了基于飞行接收模式和悬停接收模式相结合的信息接收策略,最小化信息传输时延。本文先将多节点网络中无人机路径规划问题分解为多个单节点无人机路径规划子问题。在单节点情况下,联合优化节点最优分配功率,无人机的飞行速度和最佳数据接收位置;然后将多节点信息时延最小化问题转化为以时间权重的最短路径规划问题,确定多节点中继系统的中继顺序。之后仿真对比了悬停接收模式,飞行接收模式和二者相结合的模式下的信息时延,仿真结果表明本文提出联合接收模式下的路径规划方法能减少所有节点的信息传输时延,提升系统的通信性能。