无人机基站具有快速部署、轻便灵活的特性,被广泛应用于应急通信场景中。在部署基站时,需要首先获取地面用户的分布信息,进而作为无人机基站部署的基础。本文以应急通信为背景,提出了无人机基于通信导航一体化的多目标定位方法以及无人机空中位置优化算法。主要研究工作如下:第一部分,主要介绍了无人机与地面节点通信时的经典空地信道模型,为后面的研究工作做好理论准备。此外,还介绍了多种无线通信定位技术,讲解定位原理并分析各个定位技术的优缺点及适用的场景,介绍了最常见的定位性能评价指标—均方根误差。同时,简要概括了常见的数据缺失处理方法,为应对定位时的丢包问题提供借鉴方案。第二部分,主要是提出无人机对地定位模型。利用无人机灵活飞行的特点,将无人机作为空中的移动锚节点,按照预定的轨迹、高度进行飞行时,选择特定点与地面用户双向通信,建立起无人机和地面用户之间的协作定位模型。基于双向飞行时间定位方法,获取无人机与地面用户之间的相对距离,并通过最小二乘法预估大概位置,使用卡尔曼滤波算法计算出用户更精确的估计位置。并从测量误差、传播误差、噪声等方面进行系统的误差分析,通过大量的仿真实验,证明了本文提出的定位算法精度良好,并且复杂度适中,最后探讨了影响定位精度的影响参数,为无人机对地定位具有参考价值。第三部分,主要是研究了数据丢包环境下的无人机定位地面多用户的问题。建立数据包丢失模型,根据用户分布的相关性制定了数据填补策略,预测缺失处的数据,提高定位用户估计准确率。并通过仿真,比较多种数据填充策略的效果,验证本文设计策略的效果,讨论了数据丢包情形下不同丢包率对定位结果的影响。第四部分,本文将无人机基站应用于应急通信场景,提出一种无人机在三维空间的位置优化算法。无人机与地面用户的通信系统采用了视距和非视距两径信道模型。首先分析了无人机基站在空中提供通信服务时覆盖半径与飞行高度之间的关系,通过推导得出最佳飞行高度以提供最优通信服务。然后,基于已知的地面用户坐标,将无人机三维空间位置优化分为水平方向和垂直方向两步,针对水平方向的优化,考虑了无人机覆盖半径上限、最大服务用户数等约束条件,提出了边缘用户优先的覆盖算法。仿真结果表明,本文的三维空间位置优化算法对于无人机群在空间内部署具有很好的参考价值,可以减少无人机使用数量,降低部署成本。本文从无人机在应急通信场景中的应用切入,探讨了无人机获取地面用户位置信息的定位方法,基于数据丢包环境的定位提出了考虑用户相关性的加权数据填补法,提高用户定位准确率,并设计了基于地面用户分布情况优化无人机三维空间部署的算法,综合多种现实场景中的约束条件,对实际无人机的应用具有指导意义。