随着通讯与计算技术的不断发展,无线传感器网络正在发挥越来越重要的作用。无线传感器网络通过传感器节点收集并传输观测数据,最终将观测数据交付观察者。它跟传统无线网络最大的区别在于,该网络是以数据为中心的,这种性质使得无线传感器网络在许多应用中有非常广阔的前景。在无线传感器网络设计中有许多重要问题,其中最重要的一个问题就是如何节省能量,延长网络的生命期。无线传感器网络中的分簇协议是一项重要的节能技术。分簇协议选择部分节点作为簇头节点,非簇头节点将观测数据交付簇头节点后就可以进入休眠状态以节省能量,由簇头节点对数据进行处理、融合和传递,最终交付基站。这一策略的引入有效减小了非簇头节点的能量消耗。然而如何对簇头节点的分布进行控制是一个需要解决的问题。在以往的研究中,对簇头节点分布的控制常常局限于,按照全局平均能量消耗最优的原则生成簇头节点,并使簇头节点在观测区域中随机分布或均匀分布,忽略了区域的局部能量消耗特征。本文根据各区域的局部能量消耗模型,控制簇头节点的分布,实现局部能量消耗的最优化,减少并均衡全网能量消耗。本文首先针对单跳分簇网络提出了基于局部能量消耗最优的分簇协议。协议思想是各节点根据与基站的距离计算竞争半径,使半径内节点的平均能量消耗最小;如果节点在自己的竞争半径内能量最大,则赢得竞选当选簇头。其次,针对多跳分簇网络,研究了降低簇头能量消耗的最优下一跳距离;节点根据到基站的距离和角度,确定使局部能量消耗达到最优的竞争半径,赢得局部竞争的簇头节点以最优下一跳距离寻找下一跳路由。仿真实验表明,基于局部能量消耗最优的分簇协议有效减少了节点的能量消耗,延长了网络的生命期。本论文中有特色的工作体现在如下几个方面:1.引入区域局部能量消耗特征不同的思想,对簇头节点分布进行控制,实现区域能量消耗最小化,减少并均衡全网能量消耗;2.将多跳路由和局部能量消耗最优相结合,进一步均衡簇头节点的能量消耗;3.协议只用到已知信息或局部信息,不需要多次运行网络求最优参数,优化了网络配置过程。