时间同步是无线传感网络研究的热点问题之一。分布式时间同步协议相比于传统的时间同步方法,有更好的鲁棒性与扩展性。然而由于无线传感网络中存在诸多非理想因素,限制了其分布式时间同步协议的应用范围。本文主要研究节点内存受限、通信延迟无法忽略这两种非理想情况下时间同步协议的设计与改进。首先针对节点存储大小受限的情况,本文指出了平均一致性时间同步协议(Average TimeSync,ATS)内存占用严重问题。由于分布式时间同步算法要求每个节点存储邻居节点的数据信息,因此这类算法有很大的计算成本和内存成本。进而本文提出了一种内存精简时间同步协议(Memory-lite TimeSync,MLTS),节点中用于存储数据的内存大小可以人为给定。通过合理的内存管理和数据交换方式,让内存受限的节点仍可以用于密集和移动的网络中。针对通信延迟无法忽略的情况,本文分析了平均一致性时间同步ATS与最大一致性时间同步MTS在通信延迟情况下的表现。提出一种改良的时钟模型,抑制漂移补偿抖动问题。提出了增强型ATS,优化了ATS在通信延迟下的表现。提出了一种基于双向通信的最大和平均一致性时间同步协议,在延迟情况下,能够保障漂移补偿的稳定性。在延迟过大的情况下,自动退化为单纯补偿偏差的算法,使得时钟的可靠性大大提高。本文搭建了ZigBee网络,采用了基于SFD捕获原理的时间戳标记方式,消除了大部分的不确定性通信延迟,大大提高了时间同步算法的稳定性。并在ZigBee平台上对所提出的时间同步协议进行验证。硬件平台验证表明,所提出的时间同步算法在内存管理、漂移补偿、时间精度与鲁棒性等方面都有着良好的表现。