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针对带有太阳能电池的无线传感器网络，研究了一类基于能耗的最优路由设计问题。在引入太阳能电池板能量模型与传感器节点能耗模型后，采用带有充电功能的KiBaM动力学模型，对传感器电池充放电过程的非线性特性进行刻画。然后，结合整体网络拓扑特性，将最大化网络生存周期的路由设计问题描述为一个多约束非线性规划问题。基于随机路由策略，将路由概率作为控制变量，该非线性规划问题便转化为一类最优控制问题。依据最优控制理论，对该问题进行分析与求解，利用Matlab仿真验证了路由策略的有效性。