无线传感器网络是一种全新的信息获取和信息处理、传输技术,通常包含大量的可自组织成多跳无线网络的分布式传感节点。无线传感器网络具有组网快捷、灵活,且不受有线网络约束的优点,可用于紧急搜索、灾难救助、军事、医疗等环境中,具有广泛的应用前景。无线传感器网络己经引起了学术界和工业界的高度重视,被称为是21世纪最有发展前景的技术之一。和传统的无线网络相比,无线传感器网络有能量约束、冗余的低数据率数据和多对一的数据流等特点。能量有效性是无线传感器网络的主要性能指标。根据对无线传感器网络能量管理策略的分析,能量消耗的主要因素有:感知数据、数据处理和无线电通信,其中无线电通信是能量消耗的最主要的环节。无线传感器网络能量有效性的实现虽然可以在通信协议栈的不同层加以改进,但由于基础物理的局限,改进主要在网络层通信协议的设计与实现。本文致力于研究基于轨迹的无线传感器网络的路由效率与节能问题。文章在分析和比较传感器网络路由协议的基础上,从提高整个网络传输效率,延长生存周期的角度,文章设计出了两种个独立的路由协议:基于直线轨迹的高效节能路由算法和基于B样条轨迹的高效节能路由算法。它们的应用角度不同,前一种适合于网络环境差,不能提供稳定的链路传输。而第二种适合应用于特殊地形的传感器网络,通过设定曲线轨迹来避开障碍物或特定区域,并且能够保持较高的传输效率;所做的工作的效能,文中通过NS-2仿真工具进行功能验证和性能考察。本文的主要工作和创新点如下:1.现有的传感器网络路由协议分类和比较。根据不同应用对传感器网络各种特性敏感程度,将现有的路由协议进行了分类并对主要路由协议详细的分析,此外,文章还从传感器网络路由协议性能角度对现有的协议进行了比较,同时发现基于轨迹的路由协议要比其他协议的效率都要好,节点不需要维护整个网络的路由信息,通过局部最优的策略降低了算法的复杂性,减少运算带来的能量消耗,增长了整个网络的生存周期。2.基于直线轨迹的高效节能路由算法。文章分析了在链路质量较差的网络环境中,仅依据节点间的直线距离做贪婪转发会导致传输效率明显下降的特点,重新定义了能够反映链路质量和电池剩余能量的度量值。依此为依据来选择下一跳节点,能够保证网络传输的时延较小,并且传输效率明显改善。为了计算新度量值,文章还加入了链路层帧丢失率统计算法,能够较为准确的计算出下一阶段链路质量。并且该算法还加入了电池的充电模型,适用于带有充电功能的传感器节点。3、基于B样条曲线轨迹的高效节能路由算法。文章在基于TBF模型的基础上,提出了一种基于B样条曲线轨迹的高效节能路由算法。该算法利用了二阶均匀B样条曲线良好的连续性,通过选取不同的控制点,可以灵活的绕开障碍物,满足不同地形环境下的需求。该算法包括两个部分:第一部分是路径构造算法,第二部分是数据转发算法。文章还深入分析了TBF模型中存在传输效率较低的问题,重新定义度量值参数,提高了网络传输效率。