20世纪以来,随着物联网技术的快速发展,无线传感器网络(WSN)作为物联网的支撑技术也从军事应用拓展到各行业的应用中。大量具有感知、计算能力、通信能力的节点通过无线通信的方式组成一个灵活、自组织的无线传感器网络。传感器网络的主要任务是对目标信息采集,传输到汇聚节点(Sink)以供上层进行分析。但无线传感器网络中的通信主体——传感器节点通常是能量受限并随机部署在外部恶劣环境中,因此,节点的节能需求是无线传感器网络软硬件设计都必须面对的问题。如何提高网络的生存时间,使网络节点的能量得到高效利用和平衡网络各处的能耗速率具有重要的研究价值和挑战。在本文中,我们对基本的传感器网络通过节点的传播半径建立分环模型得到网络各处的理论能耗情况。并将理论情况下的能耗与实际网络仿真情况进行对比,验证本文模型的有效性。论文的主要工作和创新点如下:1、在分环网络模型下对网络中节点进行分簇,为了均衡各环的节点能耗,设置内外环不均匀分簇,通过计算得到使各环簇头能耗近似均衡时各环的簇数量。为了减少实际应用中的随机因素对理论的偏差,本文通过改进传统LEACH协议的簇头选举公式,在选举簇头时联合节点的当前能量和簇间距两个属性进行权衡,使得网络中剩余能量多的节点具有更大的概率当选簇头。通过簇头竞争机制使网络中的簇能尽可能分布得较为均匀,并考虑根据下一跳节点的能量和发送代价函数合理选择下一跳节点作为中继。仿真结果表示,本文方法可以有效地减轻网络“热区”的通信负载,均衡网络整体能耗,同时延长了网络的生存周期。2、我们通过分析无线传感器网络中信息的时间和空间相关性,提出网络中的节点根据采集信息时间相关性特征自适应调节采样频率,以尽可能消除节点连续周期采样数据所具有的强时间相关性。并且引入基于空间相关性抑制数据发送的路由协议来收集网络中的信息,在环境监测等一些对数据精度要求不高的场景中通过这种部分信息采集的方法,通过牺牲有限小的数据精度可以大大减少了网络中的数据传播和网络的整体能量消耗。本文所提出的方法具有计算量少,分布计算,且不需要先验知识,对具体的数据能进行灵活处理。仿真实验结果表明,本文所提出的方法对于减少网络整体数据传输,提高节点能量利用率具有很好的效果。