空天网络是由运行在不同轨道上的,各种类型的卫星、临近空间飞行器以及空中和地面用户有机组成的一体化信息系统。由于空天网络覆盖范围广阔,相距过远的用户之间不能直接通信,需要多跳中继传输数据,路由技术成为保障数据可靠、高效地传输的关键之一。空天网络具有拓扑结构动态变化、链路延时大、链路误码率高等特点,并且空间链路状态也受节点运动、业务传输和空间环境突发干扰等影响而动态变化。由于网络环境动态变化,故在选择路由时需动态地根据网络状态来计算传输路径,并且在数据的传输过程中,及时根据网络状态调整传输路径。目前还没有形成较为成熟完善的空天网络路由技术体系,现有的卫星网络及临近空间平台路由技术也不能完全适用于高动态的空天网络。为保障数据的可靠高效传输和多样化的业务需求,本文针对空天网络的特点和应用需求,着重研究拓扑结构、链路状态和传输业务高动态变化的空天网络环境下的动态路由技术,基于对网络环境的动态感知,进行传输路径的优化。首先,为保障不同业务需求并提高数据传输效率,本文针对不同类型业务构建空天网络数据传输的路由优化模型,确定不同类型业务的路由优化目标、准则以及影响传输路径优化的链路状态参数。考虑到空天网络链路延时长和误码率高的特点,本文对数据包的重传延时进行分析并引入到路由优化模型中,更加准确地反映数据传输的延时代价。基于路由优化模型,为优化不同业务的传输路径,本文针对空天网络中动态变化的链路延时(包括传播延时、重传延时、排队延时等)、丢包率、可用带宽这三个链路状态参数及其时变特性进行研究,建立网络环境的表征模型,重点针对排队延时进行研究,建立基于业务优先级的排队模型,对不同优先级的业务的排队时间分别进行计算,实现了对实时业务的保障,避免了选择优化路径时绕路的情况。在建立路由优化模型和网络环境表征模型的基础上,提出基于环境感知的空天网络动态路由协议。设计了网络环境感知机制,并针对业务的特点设计了带宽限制延时最短路由算法和最小跳数最大可用带宽路由算法,以及数据的转发方式。既保障了业务在延时、带宽方面的需求,提高了网络的整体的吞吐量,也在一定程度上从整体实现了网络的负载均衡。