无线传感网(Wireless Sensor Network,WSN)综合了嵌入式系统,无线通信和现代网络等先进技术,目前已经成为研究的热点方向和领域。通过在监测区域内布置一定数量传感器节点进行信息采集,然后凭借自组织多跳通信的方式将采集到的信息发送给客户端,无线传感网实现了对监测区域温度、湿度等信息的采集和监控,已经被广泛应用于军事、医疗、工农业生产和环境保护等方面。基于无线传感网的自身特点,其路由技术与现有网络的路由技术相比有着较大不同。由于传感器节点能量有限,因此尽可能降低能耗,延长网络寿命成为无线传感网路由协议设计过程中关键的问题。本文通过总结前人的研究成果,结合距离梯度优化和能量感知的思想,提出了基于梯度的能量感知分簇拓扑算法(an Energy-aware Clustering Topology Algorithm based on Gradient for Wireless Sensor Networks,ECTAG算法)。ECTAG算法是一种以节点自身剩余能量和邻居节点平均剩余能量的比值为主要参数,以节点所处的距离梯度为优化参数进行簇头竞争和信息转发的分布式分簇拓扑算法。本文首先定义了网络和能量模型、变量和报文消息等参数,然后详细阐述算法实现流程,设计簇头竞争、节点入簇和转发树构建的策略。最后分别从理论计算和仿真分析的角度,对算法性能进行了证明。通过理论计算和仿真分析可知ECTAG算法保留了分布式算法响应速度快和易于扩展的优势,并且通过结合能量感知和梯度控制的思想,使得距离基站较近簇结构的规模小于远离基站的簇结构,优化了转发树的结构,解决了网络“热区”的问题,实现了各个簇头能量均衡消耗和网络寿命延长的目的。