无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由部署在特定监测区域内具有感知、采集和处理能力的大量传感器节点构成的无线自组织网络。由于具有自组织性和数据传输能力等诸多优势,无线传感器网络被广泛地用于军事侦查、环境科学和智能家居等领域,被列为21世纪最有影响的二十一项技术之一。无线传感器网络具有能量受限和通信带宽有限等特点,故在保证信息安全传输的基础上延长网络寿命成为无线传感器网络设计的首要目标。无线传感器网络的能量主要消耗在数据传输上,而层次路由是无线传感器网络的核心技术,因此设计合理而高效的层次路由方法来延长网络生命周期尤为重要。通常情况下,节点能量消耗不均匀是造成网络寿命较短的一个主要原因,因此设计能量均衡的层次路由方法可以延长网络寿命。本文提出了两种负载均衡的层次路由方法,分别应用于正方形网络模型和矩形网络模型。主要内容概括如下:1)提出了一种权值可变的非均匀分簇路由方法(Variable Weight based Clustering Approach,VWCA)。该方法针对网络不同运行阶段节点剩余能量相差较大的特点,将簇的构建过程和数据通信过程都分成网络运行早期和网络运行后期两个阶段。在网络运行早期,所有节点能量差距不明显,则增大节点间距离的权值来提高距离对簇的形成和路由选择的影响,目的是使能量开销尽可能小。在网络运行后期,某些节点剩余能量很小,则增加节点剩余能量的权值来提高剩余能量对簇的创建和路由选择的影响。仿真结果证明在网络寿命、不同运行轮次后的能量剩余情况、存活节点数量等关键指标上,本方法均优于其它方法。2)针对条带状分环多跳无线传感器网络中的“能量洞”问题,提出了一种基于精确距离的分层路由方法(Accurate Distance based Transmission Scheme,ADTS)。该方法的核心思想是通过对网络的非均匀分层来改变每一层的数据量和传输距离,实现网络的能量均衡。该方法将网络进行分层,首先对第一层的节点平均能耗进行优化,推导出第一层节点能耗最小时的层宽和节点最小平均能耗值。其次,按照各层能耗相等原则推导出了网络能量均衡时其他各环的精确宽度和精确传输距离。仿真结果证明该方法的网络寿命、能量消耗均衡程度和能量剩余率等均优于其它方法。