随着无线传感器网络技术的迅速发展,其具有的大规模、自组织、动态部署等特性使其在工农业自动化、军事侦查、生物医疗、智能家居、海洋探测等领域得到了广泛的应用。然而传感器网络在通信时需要传输大量的感知数据,从而消耗较多的能量,进而缩短无线传感器网络的工作寿命,针对这一问题,本文对分簇结构的无线传感器网络在数据收集过程中的路由协议与数据收集协议展开研究工作。首先,对无线传感器网络的路由层协议进行研究。针对现有基于Steiner树的路由协议中存在的Steiner树不均衡问题进行改进,通过对随机编号的传感器节点根据簇头节点的位置进行排序,从而使得排序后的传感器节点编号由中心向边缘升序排列,然后再对排序后的传感器节点构造层次分离树(HST,Hierarchicalwell-SeparatedTree),最后生成包含簇头节点的Steiner树,使各个簇头节点间的路由跳数大幅度降低。然后,对无线传感器网络的数据收集协议进行研究。针对数据收集过程中存在的数据传输量过大的问题,在数据收集过程中引入压缩感知算法。在数据重构过程中,利用感知数据之间存在的时空相关性,提出了基于近似Top-|K|的分布式数据重构方案。在求Top-|K|的过程中,只需进行三次数据交换即可求出近似Top-|K|查询的结果,从而有效的降低了分布式重构过程中传输的数据量。本文提出的数据收集方案从路由协议和应用协议两方面进行研究。提出的分布式近似Top-|K|算法以优化的Steiner树路由方案为基础。实验结果表明,本方案可以大幅度降低路由跳数,减少数据收集和重构过程中的数据传输量。