无线传感器网络是集无线通信技术、传感器技术、网络技术、嵌入式应用技术和分布式信息处理技术于一体的新兴技术应用,已成为当前国际上备受关注、涉及多学科领域交叉、技术高度集成的前沿热点研究领域。无线传感器网络能够协作地监测、感知、采集和处理网络覆盖区域内的客观世界的物理信息,经由自组织无线通信网络,以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。无线传感器网络能够改变人类与自然界的交互方式,人们可以通过传感器网络感知客观世界,从而极大地扩展了现有网络的功能和人类认识世界的能力。无线传感器网络具有广阔的应用前景,军事科研、医疗健康、农林牧渔、环境监测和空间探索等众多领域都是传感器网络的用武之地。然而传感器网络能量有限,由于环境等众多因素的限制,不能像传统无线网络那样对其进行能量补充,因此节约能量是传感器网络路由协议和拓扑控制设计的首要目标。本文针对无线传感器网络能源受限的问题,分析和研究了现有典型的路由协议与拓扑控制机制,针对现有路由协议和拓扑控制算法存在的不足进行改进。LEACH是一种有效的分簇算法,在均衡网络能耗,延长网络寿命方面明显优于一般的平面多跳路由协议和静态聚类算法,但LEACH算法存在分簇不均匀,簇头负担过重以及能量利用率低等问题。在对LEACH算法进行深入分析的基础上,分别提出了一种附属簇头算法(SCHA)和能量有效分簇多跳路由算法(EECMRA),其中附属簇头算法主要针对LEACH中簇头负担过重、分簇不均匀问题,在簇内设置一个附属簇头以有效减轻主簇头负担,节约一部分节点能量;能量有效分簇多跳路由算法主要针对LEACH中随机选取簇头,未考虑节点能量因素,容易导致能量低的节点再次成为簇头而负担过重的问题,在簇头选举过程中引入能量比率因子,使能量值高的节点有更多机会成为簇头,同时,规定簇头根据MTE多跳路由协议与基站通信以节约其能量,有效均衡网络能耗。最后通过仿真实验,结果表明,两种算法从不同角度出发都能有效提高网络能量利用率,延长网络生命周期,比LEACH算法有明显改进。