无线传感器网络凭借其低成本、低功耗、分布式和自组织等特点，成为了获取信息的重要技术手段，但是传感器节点的资源受限问题却使无线传感器网络的研究面临着巨大的挑战。无线传感器网络研究的主要方向是如何减少节点能量消耗，延长网络生存时间。无线传感器网络拓扑控制不仅是节点定位、路由设计等其他技术的基础，而且也是降低节点能量，推迟网络死亡时间的重要技术，成为了无线传感器网络研究的热点之一。拓扑控制算法主要分为功率控制型和层次型两大类，算法设计的关键是如何降低能量消耗。本文在对现有无线传感器网络拓扑控制算法分析的基础上，主要针对层次型拓扑控制算法进行研究，具体工作为：（1）在研究分析LEACH算法和EBAPC算法的基础上，针对无线传感器网络中节点能量消耗不均匀和节点容易过早死亡的问题，提出了基于能量等级的分簇拓扑控制算法ELBC。通过在簇头选择策略中，引入能量等级的概念并考虑基站位置对算法的影响，从而根据网络的整体能量状况动态调节各因素在簇头选择过程中的权重，有效地保证簇头的合理分布，均衡能量消耗；同时根据节点剩余能量对偏向参数进行优化，提升剩余能量较高的节点在簇头选择中的竞争力，避免剩余能量较低的节点过早死亡。仿真结果显示，ELBC算法能够有效地推迟死亡节点的出现时间，均衡节点能耗，延长网络生存时间。（2）对单跳传输方式进行分析，针对其不足，在ELBC算法的基础上，提出了基于能量等级的多跳拓扑控制算法M-ELBC。算法以节省网络整体能量消耗为目的，通过为簇头选择合适的下一跳转发节点，建立网络数据传输的多跳路径，从而能够降低簇头（特别是远端簇头）发送数据所需能量消耗，延长网络的生存时间。仿真结果表明，M-ELBC算法在网络能量消耗、节点存活情况、节点平均能耗等方面的性能都要优于ELBC算法。（3）对M-ELBC算法进行分析，针对M-ELBC算法存在的两方面不足，提出了基于能量等级的改进多跳拓扑控制算法BM-ELBC。算法首先通过为每个簇头寻找一条整体能量消耗最小的最佳多跳路径，从而以最少的能量消耗完成数据的传输，延长网络的生存时间；其次，针对M-ELBC算法中存在的部分剩余能量较低的簇头因转发太多数据而过早死亡的问题，算法引入能量代价的概念，综合考虑转发簇头的剩余能量和转发所需能量两方面因素，从而降低剩余能量较低的簇头作为下一跳转发簇头的可能性，避免因能量消耗过多而过早死亡。通过仿真，验证了BM-ELBC算法的有效性。