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无线传感器网络(WSN)由部署在监测区域的传感器节点和汇聚中心(Sink节点)组成,作为物联网技术的核心,WSN被广泛应用于信息收集领域。但其发展一直受制于距离和能耗等因素。针对上述问题,本文提出能距关系模型,并在此基础上设计了WSN多跳路由方法MRPG(Multiple Hop Routing Algorithm Based on Path Optimization)。研究工作概括如下:1.本文梳理了WSN节点距离关系模型的缺点:1)增大网络建设成本;2)卫星信号对部署环境要求较高;3)距离关系无法准确反映节点间的通信情况,并以此为基础设计了节点能距关系模型。该模型以节点间的最佳通信功率描述节点关系,能有效降低部署成本并提高节点通信的可靠性。2.为了使网络在进入数据收集状态前完成相关准备工作。本设计了网络初始化算法,并构建了一种称为能距表的数据结构,其完整地包含网络路由所需信息:节点的剩余能量和节点间的能距。在网络拓扑形成前,根据节点状态的不同,将网络初始化依此划分为三个子过程;每个子过程都需要各节点相互协作完成。3.本文在能距关系模型下提出WSN多跳路由方法MRPG。该路由方法通过计算路径生存时间和节点平均数据冗余量,为网络中的所有传感器节点规划数据传输路径。MRPG依靠Sink节点的集中计算实现,为此本文设计了两种算法——穷举算法、分级节点纳入算法。穷举算法采用“暴力”的方式为每个节点选取最优路径。分级节点纳入法则是先将网络中的传感器节点按照到Sink节点的跳数进行分级;然后逐级纳入节点,进而构建出整个网络的路由拓扑图。实验证明:分级节点纳入算法路由生成时间比穷举算法低。本文通过仿真实验对MRPG、LEACH、UCDP、DEEC四种路由方法进行分析。为测试多跳条件下路由方法的性能,本文所提MRPG路由方法通过控制最大跳数形成了MRPG-2和MRPG-5子方法。仿真结果表明,本文所提MRPG路由方法在网络生存周期、单位数据平均能耗、能耗均衡三个方面的性能表现优于另外三种算法。