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无线传感器网络中节点资源受限，特别是能量受限，这使得网络生命周期成为无线传感器网络应用的一个瓶颈。如何降低网络的能耗、延长网络的生命周期成为无线传感器网络的一个研究热点。网络的拓扑结构和路由的选择对无线传感器网络的能耗有着重要的影响，本文主要基于这两点进行研究，并基于经典的分簇算法HEED提出了一个低能耗、负载均衡的分簇路由算法B-HEED（Balanced HEED）。为了优化网络拓扑结构，本文对HEED分簇算法做了以下改进：（1）在分簇过程中将节点的度作为簇头选择的一个参数，增加相邻节点中处于中心位置的节点当选为簇头的概率；（2）非均匀分簇：通过控制竞争半径的大小来控制形成的簇的大小，使得离Sink节点较近的簇较小，远离Sink节点的簇较大，有效均衡了与Sink节点距离不同的簇头节点间的能耗，延长了Sink节点附近的节点的生命周期；（3）为了降低HEED中孤立节点的能耗，提出了通过邻居节点加入到邻近簇的解决方法。为了优化数据传输过程中的路由选择，B-HEED中采用基于最小生成树的簇间路由：簇头节点在本地执行分布式算法，自组织成近似最小生成树。簇头节点将本簇内的数据通过其他簇头节点以多跳的方式发送到Sink节点。基于最小生成树建立的路由不仅可以降低各传输路径上的能耗，还能降低整个网络的能耗，从而有效延长了整个网络的生命周期。另外，不同于传统的分簇算法中周期性分簇的机制，为了减少分簇过程中的额外开销，B-HEED中采用簇头节点触发的重新分簇机制，即当簇头节点的能量消耗到一定程度时，该簇头触发分簇算法，全网重新进行簇头的选择。这种重新分簇机制有效地减少了重新分簇过程带来的额外开销，延长了网络的生命周期。最后，本文在MATLAB仿真平台对B-HEED算法进行了仿真分析，并与HEED进行了对比。仿真结果表明，B-HEED显著提高了网络的性能。