作为一种新兴的自组织无线网络,无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)集信号检测、处理和通信于一身,以其无需基础设施、稠密随机部署节点、短距离广播通信、自组织、多跳路由、协作等特点,在诸多领域有着广阔的应用前景。然而,WSN节点体积微小、发射功率小、能量有限(一般采用电池供电),节点需要通过自组织多跳路由转发数据,节点除了完成信息采集和处理任务外,还要承担其它节点的数据路由任务。因此,如何有效地利用有限的能量、降低WSN节点能耗,是设计实现WSN路由的首要问题之一,也是国内外研究人员持续关注的热点问题。本文在假设节点已知位置信息的基础上,研究基于节点位置信息的WSN节能路由技术,重点分析算法在能量有效性和网络生存时间上的性能,通过减少数据转发次数和数据包冲突次数有效地解决WSN能量问题。本文主要内容和创新如下：第一,详细介绍了WSN特点、应用和研究现状；深入研究了WSN数据收集模型、能量消耗模型、跨层设计和数据融合技术；重点分析了WSN路由特点、实现技术、存在的问题,以及研究意义。第二,从选取数据转发节点角度,研究了基于节点位置信息的节能路由算法。重点研究利用节点之间的位置信息选取数据转发节点的策略,通过分析距离和角度的四种组合情况,设计了四种地理位置路由GR(Geographic Routing)算法,并通过NS-2仿真验证,分析比较了四种GR算法与定向扩散DD(Directed Diffusion)路由算法在数据转发节点数、数据转发次数、数据包冲突次数、数据冗余量和网络能耗上的性能。在此基础上,提出了两种路由算法：一是采用正六边形结构覆盖WSN监测区域的基于位置信息的RABL(Routing Algorithm Based on Location)算法,与DD、Activecast和泛洪路由算法相比,RABL算法减少了网络能耗；二是采用环形结构覆盖WSN监测区域的基于传输半径倍数的交替路由ARBTRM(Alternant Routing Based on Transport Radius Multiple)算法,与BPS(Optimized Broadcast Protocol for Sensor Networks)算法相比,ARBTRM算法有效地提高了能量有效性、延长了网络生存时间。第三,从分簇角度,研究了基于节点位置信息的分簇节能路由算法。分簇网络结构具有良好的网络扩展性,便于能量管理、负载均衡、资源分配等特点,成为解决WSN能量问题的主要方法之一。本文采用正六边形结构覆盖网络区域,提出一种位置感知分簇路由LACR(Location Aware Clustering Routing)算法,算法引入角度比和距离比两个参数,使得节点自主决定是否作为簇头,并根据位置信息选取簇成员节点。与GAF(Geographic Adaptive Fidelity)和LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)算法相比,LACR算法不仅有效地提高了能量有效性、均衡了节点能量消耗、延长了网络生存时间,而且实现简单、控制开销小。第四,从协作通信角度,研究了基于节点位置信息的协作路由算法。针对协作通信节点选取问题,本文提出一种基于位置信息的协作路由算法CRABL(Cooperative Routing Algorithm Based on Location),算法通过距离参数选取协作通信节点和其成员节点,采用协作通信方式提高能量有效性。理论分析和仿真结果表明,CRABL不仅有效地提高了能量有效性,而且实现简单、控制开销小。同时,与DD和LEACH算法相比,CRABL提高了能量有效性、延长了网络生存时间第五,从跨层设计角度,研究了基于跨层设计的节能路由算法。研究表明,将物理层、MAC层、网络层或应用层的信息结合在一起,进行跨层优化设计能够获得更高的能量有效性。本文在假设节点已知位置信息的基础上,提出了一种跨层设计路由算法CLRA(Cross-Layer Routing Algorithm),算法通过位置信息联合优化MAC层的睡眠唤醒机制和路由层的数据转发节点选取策略,并根据应用层的信息控制节点的睡眠时间。与BPS和GAF算法相比,CLRA获得了较高的能量有效性。最后是全文的总结,并指出进一步研究的内容和方向。