无线传感器网络是一种通过随机部署大量的传感器节点,来获取用户需求信息的无线局域网,近几年来得到了广泛应用。由于传感器节点体积小,只能使用微型电池进行供能,但是微型电池能量有限,一旦用完无法进行更换。传感器节点的能源问题严重阻碍着传感器网络的发展,怎样减少能耗成为了传感器网络中的首要解决的问题。因此,在设计无线传感器网络的路由算法时,高效率低能耗路由算法对延长节点的生命周期是十分重要。目前路由算法的研究基本都集中在平面网络路由协议和分层网络路由协议这两大类中,在网络层单独设计路由算法,没有考虑层与层之间的信息交换,致使低能耗的路由算法在实际应用中效率低下,能量的消耗并没有理想中的那么低。本论文研究和实现了一种跨应用层设计的基于应用层路由表的数据查询路由,基于跨层提高效率的思路,在原有的分层模型上将应用层条件和网络层路由表进行融合处理,设计出一种应用层路由表,使得网络层可以直接使用用户信息,能够提高路由效率。本文立足于无线传感器的特性,对无线传感器网络路由算法做了以下几点主要研究:(1)介绍了无线传感器网络的体系结构、协议栈、应用和所面临的问题以及国内外研究现状。(2)对无线传感器网络的数据查询进行了详细的研究。重点介绍了两种查询语言和查询算法中的聚集查询、top-k查询,并对分析了这些算法和查询语言的优缺点。(3)研究了几种路由查询算法,对路由算法中的基于平面路由协议的泛洪式协议和DD协议以及基于分层路由协议的Leach协议进行了详细的介绍,同时对这几个协议的优缺点也进行了分析和总结。(4)根据现存DD路由算法的缺点,提出了一种基于应用层路由表的定向扩散算法。传感器节点在接收到用户查询条件时,将提出的查询条件分解成多个子条件,并且和当前的兴趣消息一起存入到传感器节点的兴趣列表中。在梯度建立阶段,将数据消息按照查询分解的样式也分解成多个子数据,并将子数据和兴趣列表中的子兴趣进行对比,符合条件则进行数据传输,并且创建子兴趣路由表。当用户在下次进行路由查询时可以将应用层的子兴趣路由表和网络层的路由表进行匹配,快速查找出较为高效的路径,缩小查询范围,提高路由效率。根据现存的LEACH路由算法随机选择簇头的缺点,对簇头选择公式进行优化,并结合应用层路由表转发数据信息,降低了低能量节点成为簇头的概率,使能量消耗更加均衡。最后对改进的路由算法进行了仿真测试,实验证明,基于应用层信息表的路由算法节省了能量消耗,在一定程度上延长了无线传感器网络的生命周期。