无线传感器网络作为一种新兴技术给人类的发展带来了深远的影响。由于无线传感器网络规模庞大且工作在人比较少的区域里,更换电池非常困难并且昂贵,所以设计无线传感器网络路由协议的首要目标是实现能量的高效利用,延长网络的生存周期。无线传感器网络分为平面路由协议和层次路由协议,因为层次路由协议具有很好的可扩展性和自适应性,成为了国内外专家研究的热点。本文分析了现有的无线传感器网络路由协议,发现在现有的大部分的路由协议在选择簇头的时候没有综合考虑节点自己的能量以及通信的消耗等信息,并且路由协议没有考虑到簇头的高负载,导致簇头节点能量消耗过多。本文针对于这些问题进行研究,具体研究内容与创新成果如下:(1)提出了一种基于粒子群的WSN分簇路由协议NWPSOCH。首先针对基本的粒子群算法容易陷入局部最优,导致搜索到的全局最优值与理论值有时会相差特别大的问题,采用一种非线性改变权重的方法来改进它。在选举簇头的时候,综合考虑到了节点的剩余能量、簇内通信消耗以及与基站之间的通信消耗等信息,并利用改进的粒子群算法寻优来选取簇头节点。在实验仿真中,提出的协议能够减少网络能耗,提高网络的性能。(2)为了减轻簇头的负载,提出了一种基于改进粒子群的负载均衡WSN路由协议IPSO-RL。首先,协议考虑到了簇头消耗的能量比较多,引入了中继节点来分担簇头的负载。由普通节点采集的数据被传送给簇头并在簇头进行数据融合处理后,将融合后的数据经由对应的中继节点传送给基站。然后,在选取适应值函数来选择簇头和中继节点的时候,同样考虑到了节点的剩余能量以及节点的通信能耗。最后,用改进的粒子群算法来寻优选择。实验结果表明,在不同的场景下与其他协议相比,该协议的性能有了很大的提高。