本发明公开了一种无人直升机中继数据链系统，包括中继无人机模块、基站模块、地面站模块、遥控器模块、无线发送模块、无线接收模块、中继无人机主控制器模块和目标无人机主控制器模块；本发明还公开了一种控制无人直升机中继数据链系统的控制方法，包括以下步骤：１、地面站模块输出控制器的参数通过ＵＤＰ网络协议传输给基站模块；２、基站模块将采集到的飞控数据和任务数据封装在一个数据帧中；３、分别提取出数据部分中的飞控数据和任务数据；４、比较数据帧的目的地址与无人机的本地地址；５、采集传感器数据；６、基站模块接收到下行的数据包后，转发给地面站模块。具有通信成本低、传输效率高、通用性强等优点。