无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)由大量微型传感器节点组成,具有监测可靠性高、自组织能力强等优势,被广泛应用于军事和民用等领域。但是,网络资源冗余、传感器节点能量有限等问题都会影响网络监测性能和网络使用周期。因此,如何有效利用网络资源、优化传感器节点能量,对延长网络生存周期具有重要研究意义。本文以分簇路由算法为基础,结合多跳传输策略,分别在无/有目标约束场景下提出多跳路由算法,随后制定多跳路径树的参数优化策略,进一步优化簇头传输路径。实现节省网络资源、降低网络能耗以及延长网络生存周期的目的。本文主要贡献如下:在无目标约束场景下,针对簇头随机选择、工作节点冗余和簇头传输路径构建等影响网络能耗的问题,提出一种基于路径树的多跳路由算法(Multi-hop Routing Algorithm based on Path Tree,MHRA-PT)。首先,基于网络能耗均衡性制定簇头选择策略,从而构建网络簇头集合并成簇;其次,基于簇内区域划分制定工作节点选择策略,动态唤醒剩余能量大的节点工作,从而构建网络工作节点集合;最后,考虑簇头传输数据的方向性,根据簇头的剩余能量和数据传输能耗等因素构造路径权重并制定路径树构建策略,进而给出基于路径树的多跳路由算法。仿真结果表明,所提算法可使簇头以能量代价较小的路径传输数据,并有效均衡网络能耗,延缓网络节点死亡时间。在目标约束场景下,由于目标的移动会影响簇头、工作节点和簇头传输路径的选择,从而影响网络能耗,针对此问题提出一种基于辅助节点的多跳路由算法(Multi-hop Routing Algorithm based on Auxiliary Node,MHRA-AN)。首先,利用目标预测状态动态确定工作节点所在的椭圆形区域,根据椭圆的大小和形状构建网络工作节点集合;其次,根据目标位置和工作节点信息改进簇头选择策略,从而构建网络簇头集合并成簇;最后,在MHRA-PT算法构建路径树的基础上,根据远距离通信簇头所处位置制定辅助节点选择策略,进而给出基于辅助节点的多跳路由算法。仿真结果表明,所提算法为远距离通信簇头选择辅助节点转发数据,可进一步降低簇头和网络能耗,并有效节省网络资源,延长网络生存周期。在无/有目标约束场景下,针对路径树的路径权重加权参数影响簇头传输路径的问题,提出一种基于路径权重参数优化的多跳路由算法(Multi-hop Routing Algorithm based on path weight Parameter Optimization,MHRA-PO)。首先,构造广义模型来选择无/有目标约束的多跳路由框架,进而在相应框架下选择簇头和工作节点;其次,构造适应度函数,并利用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)优化路径权重加权参数;最后,根据所选的多跳路由框架,利用参数优化值在相应框架下构建路径树,进而给出基于路径权重参数优化的多跳路由算法。仿真结果表明,所提算法可以根据不同的多跳路由框架,自适应地优化簇头传输路径、降低网络能耗以及延长网络生存周期。