近年来,无线通信和移动通信的迅速发展使人们能够在任意时间、任意地点与其他人以任意方式交换各种信息。其中,卫星网络的快速发展使卫星通信成为移动通信技术中最重要的通信方式之一。路由算法是卫星组网技术中的关键,在很大程度上影响着整个卫星网络系统的性能。本文针对分时隙通信的中轨道卫星网络系统,对其网络层的路由算法进行重点研究。所谓分时隙通信的卫星网络系统,即卫星网络中每个卫星节点均装配指向性天线,其天线指向按照各自既定的时隙表切换方向。这种分时隙通信的机制使得卫星网络系统在确定的时间内具有确定的链路调度,从而在卫星网络系统中形成周期性变化的动态网络拓扑结构。本文基于OPNET网络仿真平台,构建一个分时隙通信的中轨道卫星网络系统,并对整个卫星网络的整体结构和每个卫星节点的内部结构进行研究和建模。在此基础上,本文研究分时隙通信的卫星网络系统中网络拓扑呈周期性动态变化的特点,引入图论理论,对卫星网络拓扑进行演化图建模,并在演化图模型中应用迪杰斯特拉(Dijkstra)最短路径算法,计算卫星网络中信息从任意源卫星节点到任意目的卫星节点的最优路径。本文对传统迪杰斯特拉(Dijkstra)最短路径算法中使用的基于邻接表的存储结构进行重点研究,分析它的缺点和问题所在,并提出改进的基于堆结构的时间演化图最短路径算法。本文分别在最短路径算法中应用斐波那契堆和配对堆的存储结构,对两者的构造过程、操作步骤以及时间复杂度进行分析和对比。实验结果表明,本文提出的基于配对堆的时间演化图路由算法在分时隙通信的中轨道卫星网络系统有着良好的表现,能够提高网络吞吐量、降低丢包率,同时也明显降低了路由计算的时间复杂度。