无线传感器网络综合传感器技术、嵌入式计算技术、微电子技术和无线通信技术等多个学科，具有易部署、可扩展、高可靠等特点，是一种新兴的交叉研究领域。它在军事国防、环境监控、医疗抢险以及商业应用等方面具有广泛的应用前景。无线传感器网络以数据为中心，依靠节点采集监测区域信息，对其处理并传送给终端用户。但传感器节点具有电池供电，能量有限，无法补充的缺点，因此，如何高效地利用有限的节点能量是无线传感器网络路由协议研究的重点和难点。本文在系统分析分簇路由LEACH协议的基础上，对该协议原理进行深入研究，分析协议存在的优缺点，给出一种基于层次簇头概率的路由算法ECHNL，对LEACH协议做了较好的改进，具体内容如下：首先，概述课题的研究背景和主要工作，介绍无线传感器网络体系结构，主要包括通信体系结构、传感器节点结构和网络的各层协议结构，将无线传感器网络与传统网络和Ad hoc网络进行比较。然后，概述无线传感器网络路由协议，针对不同的环境要求对其进行相应分类；归纳无线传感器网络中较为典型的路由协议，并对路由协议进行评价；总结设计性能优良路由协议的主要考虑因素，研究双宿容错路由技术。重点研究LEACH协议，分析该协议存在的优缺点。针对LEACH协议在簇头建立过程中簇头随机选举、选举阈值T（n）时未考虑节点剩余能量及LEACH协议自身容错机制有限三方面的问题，本文结合1:1双宿容错路由技术，引入主簇头和备选簇头思想，采用“层次簇头概率”，将选举阈值T（n）改为基于能量和层次簇头概率的改进阈值T(n)，提出ECHNL算法。详细描述ECHNL算法在簇头节点建立阶段和数据稳定传输阶段的工作过程，其中主要针对网络节点初始化、簇头节点选举、簇间和簇内路由结构进行研究和改进。通过理论分析初步表明ECHNL算法在网络节点能量消耗方面优于LEACH协议。最后，利用NS2软件平台，构建改进算法ECHNL的仿真实验环境，对ECHNL算法与LEACH协议和RPUCDH算法进行性能比较，通过仿真进一步表明，与LEACH协议和RPUCDH算法相比，ECHNL算法能够较好的优化簇头选举、均衡网络节点能量消耗，有效延长网络生存周期。