集成了传感器、嵌入式计算、网络和无线通信四大技术而形成的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，它是一种新型的无线网络，能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域，具有十分广阔的应用前景，引起了学术界和工业界的高度重视。传感器网络的研究大致可分为两个方面，一方面是设计小型化的智能节点，另一方面是对无线传感网络本身的研究。本文首先对无线传感器网络的概念、体系结构、特点以及关键技术做了简要介绍；然后对现有的各种无线传感器网络的路由协议做了对比研究，归纳出传感器网络路由协议的特点、设计要求和性能指标。本文主要研究分簇式路由协议和微型节点的设计。作者在分析了现有分簇路由协议的基础上，提出了一个基于双簇首的可靠的数据收集协议。仿真试验证明，此协议在损失节点能量很少的情况下，可以较大幅度提高数据传输的可靠性，在平衡能耗和可靠性方面基本达到了设计要求，适用于对可靠性要求较高的应用场合。本文还对微型节点的设计做出了探讨，给出了节点的设计要求和需要注意的问题，接着在分析无线通信要求和参照传统无线设计的基础上，提出了基于ARM7处理器芯片LPC2103和无线射频芯片CC2420的无线传感器节点的硬件体系架构，最后对节点的硬件和软件部分进行了详细设计。