无人机系统正朝着集群化、智能化的方向演进。通信网络作为无人机之间沟通的基础，是实现无人机集群智能协同的关键，无人机自组网具有组网灵活、抗毁性强等特点，是组建无人机网络的一种重要技术。无人机自身特点及其应用场景对网络的时延和吞吐性能提出了更高的要求，合理的MAC协议能让网络节点高效使用通信资源，有助于网络层、传输层等上层协议提供更好的服务质量，使网络更好地满足无人机集群的通信需求。论文以无人机自组网MAC协议作为研究出发点，包括以下几个内容：
　　一、无人机自组网MAC协议研究以CSMA/CA与TDMA为主，TDMA协议更适合应用在要求较低时延、网络负载较高的无人机自组网中。采用固定时隙分配的方式为每个无人机节点分配时隙并选取适合的帧长，可以较好满足无人机自组网中控制业务、协同业务的低时延传输需求，但存在着时隙资源浪费的问题。通过竞争方式使用被浪费的时隙资源可以一定程度上提高时隙资源使用效率，但是存在着时隙使用冲突的可能，提升效果有限，并且在取短帧长以保证低时延的情况下竞争开销难以忽略。为解决上述问题，给出了一种以预约方式使用被浪费时隙的TDMA改进协议——闲置时隙预约TDMA。相较于竞争方式，预约方式有着较小的开销且能更为高效地使用时隙资源。
　　二、多跳无人机网络可以拓展无人机系统的覆盖距离，路由协议是构建多跳网络的关键，也是无人机自组网的研究重点之一。路由协议相关研究大多将CSMA/CA作为MAC协议而展开，CSMA/CA是一种竞争类MAC协议，其竞争使用信道的方式使得数据包传输存在冲突的可能，影响网络丢包率、吞吐量等性能。TDMA协议有序使用信道的特点更有利于实现低丢包率及较高吞吐量。在对无人机自组网中常用的三种基础路由协议的基本原理进行简单介绍之后，使用OMNeT++在TDMA网络下对这些路由协议的性能进行对比。
　　三、闲置时隙预约TDMA在多跳场景下存在着闲置时隙使用冲突的问题，无法有效提高时隙资源使用效率，在对问题产生的原因进行分析之后，采用基于地理位置的时隙分配与使用方案，对节点使用时隙的方式加以限制，有效缓解了时隙使用冲突的问题。