无线传感器网络因其广阔的应用前景和所面临的诸多具有挑战性的技术问题而受到学术界和工业界的广泛关注。无线传感器网络通常规模很大，受到可扩展性不佳、节点能量受限、能耗不均衡等诸多限制。基于树形结构的拓扑控制是这些问题的解决方案之一，其选取部分节点构成具有树形结构的虚拟骨干网络，并采用层次型睡眠调度算法对网络进行控制，以优化网络的各项性能指标，能够很好地适应规模大、能量受限的无线传感器网络。利用拓扑控制算法构建树形结构的虚拟骨干网对提高无线传感网络的整体性能具有重要意义。　　本文深入研究无线传感器网络拓扑控制算法，用于构建具有树形结构的虚拟骨干网络。具体研究工作包括以下几个方面:　　(1)提出一种不依赖位置信息的拓扑控制算法LTC构建连通支配树型网络。新算法利用节点间的跳数估计节点的距离信息，大大减少了对于节点具体位置信息的依赖，增强了算法的实际可用性。在选取骨干节点时，以节点的剩余能量、通信代价以及节点度作为选择依据，构建覆盖全网的连通支配树。仿真实验证明，LTC算法采用的连通支配树结构显著提升虚拟骨干网的可扩展性，同时充分考虑节点性能信息，延长网络寿命。　　(2)对基于LTC算法的虚拟骨干网节点的能耗和时延进行理论分析之后，提出一种LTC算法的优化算法LETC。基于LTC算法的骨干节点能耗分布不均衡，新算法引入密度控制因子，根据局部区域不同的能耗情况选取不同的骨干节点布置密度，用较多的节点分担更为繁重的数据转发任务;同时，对于能耗较低的节点，在不超过节点最高能耗的前提下，尽量提升节点传输数据的速率，优化网络的时延性能。仿真实验证明了新算法在LTC算法的基础上，能够很好地均衡网络的能耗，延长网络寿命，同时一定程度上减少时延。　　(3)针对无线传感器网络的使用寿命问题，提出一种基于最优修复率的拓扑控制算法(TC-OR)用于构造类正则树结构的虚拟骨干网。算法首先选取剩余能量较多、连通度较好的节点作为正则树的树节点;针对树上链路的连通情况，再选取补充树节点构成补充链路;最后利用退火算法，以骨干网修复率为评价函数，最终确定各个树节点在类正则树上的位置分配和补充节点，从而建立具有最优修复率的虚拟骨干网。仿真结果表明TC-OR算法构建的虚拟骨干网具有较高的修复率，从而延长了无线传感器网络的寿命，且更适用于中小型网络。　　最后对全文进行总结，并根据现阶段的工作对下一步的研究做出展望。