随着嵌入式技术、计算机技术和网络技术的不断发展,以及硬件产品性能和数据处理能力的不断提升,物联网技术得到快速发展。在此背景之下,信息-物理融合系统(Cyber-Physical Systems,CPS)作为一种新型嵌入式网络系统应运而生,并且引起了各国政府、学术界和工业界的高度重视。CPS是集合物理、生物及工程学的综合性系统,具有局部操控、全局控制的特点,这种新兴的网络系统引起了研究界极大的兴趣,也是未来通信网络的一种重要发展方向。CPS通常广泛用于重要基础设施的监测与控制、国防武器系统、医疗保健和智能交通等诸多安全攸关领域。网络架构与协议是影响CPS系统实用性与效率的关键因素之。CPS系统由感知系统、控制系统等子系统组成,由于工作环境和系统自身构造所限,使得无线传感网络技术成为了CPS中的一部分,以往成熟的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)相关技术在CPS中依然适用。在一些极端的环境中,由于CPS感知系统的工作需要,以及网络中的感知节点的自身构造的限制,使得在网络的运行过程中一些极端的问题难以被有效地处理。因此,尽量减少网络中感知节点的能耗从而有效地延长网络的生命周期,成为CPS感知系统中的无线传感网络协议所要研究的一个主要目标。本文致力于基于CPS的WSN中的路由传输协议研究。深入研究无线传感器路由协议已有成果,系统分析无线传感器网络路由协议的不同理论和方法,针对传统LEACH协议在分簇机制及数据通信方面的不足,融合CPS和无线传感器网络技术提出一种混合优化的改进协议HOBDE-LEACH。新的协议采用先分簇再选举簇头的策略,提出覆盖半径种子扫描成簇算法进行部署区域节点的快速分簇,有效地保证了对部署区域的全覆盖;网络运行期间考虑到节点能量和距离两个因素从而实施了相应的负载均衡,分阶段采用不同的簇头选举和通信机制。同时通过仿真结果证明了改进后的协议能有效地均衡网络负载和簇头节点能量消耗,具有更合理的簇头节点分布,延长了网络生存时间。