无线传感器网络作为一种新型的测控网络,在军事、工业、环境和医疗等诸多领域都潜在着巨大的应用价值,引起了国内外研究者的普遍关注。由于其能量受限的特点,最大限度地降低能耗并保持网络性能成为设计的主要目标。拓扑控制是提高无线传感器网络能量有效性的关键技术,对延长网络生命期、改善网络性能等方面具有重要作用。因此,研究高效的拓扑控制算法具有一定的理论和现实意义,本课题从网络拓扑结构模型出发,针对基于最短路径树的无线传感器网络拓扑控制算法进行了研究。分析UDG、MST、RNG和GG等典型邻近图拓扑结构模型,并针对这些模型没有考虑网络实际能耗情况的局限性,从传感器节点通信能耗模型出发,研究无线传感器网络中单、多跳通信方式的能耗规律,结合Dijkstra最短路径递增的思想形成最小能耗路径拓扑的生成规则,建立了一种基于最短路径树的拓扑结构模型,获得了每个节点到目的节点的最小能耗路径。通过对数据传输路径的分析,设计了一种基于本地最小能耗路径的拓扑控制算法(LMPT),由sink节点开始拓扑发现,采用与通信能耗成正比的定时机制来控制节点加入拓扑的顺序,按路径能耗递增的次序产生最小能耗路径树,同时研究拓扑维护方法,解决个别节点负载偏重而过早失效的问题,理论与实验分析验证了上述算法的有效性。研究无线传感器网络性能和拓扑结构之间的关系,针对节点度没有限制造成通信干扰和网络性能下降等问题,采用相关邻近图的方法对邻居节点数目进行优化,形成了一种度优化本地最小能耗路径树的拓扑控制算法(DLPT),理论分析和仿真实验表明该算法在连通性、节点度、发射功率有效性和路径功耗等方面具有较大的优势,能够提高网络整体性能,延长生命期。