无线传感器网络是集信息采集、信息处理、信息传输、信息管理与应用于一体的综合智能信息系统。通过将传感技术与无线通信技术相结合,无线传感器网络为人类与客观物理世界的交互提供了一种新的有效手段。正是由于无线传感器网络潜在的巨大价值,使其成为了当今计算机信息领域中最活跃的研究热点之一。在无线传感器网络中MAC层协议决定了如何在众多的传感器节点间分配信道。公平、健壮、高效的MAC协议对于提高无线传感器网络性能至关重要。本文在分析了几种典型的无线传感器网络MAC协议的基础上,针对无线传感器网络中最为经典的基于竞争的MAC协议—S-MAC,进行了深入的研究。通过继承S-MAC协议的优秀思想,针对其存在的节点空闲侦听时间过长的不足,设计出了改进协议。在改进协议中,一方面节点通过统一数据的发送时间,减少了无数据发送节点的空闲侦听时间,降低了能量的消耗,另一方面通过虚拟簇融合技术,减少了边界节点数量,增强了网络的连通性。理论分析与仿真实验结果都表明,改进后的S-MAC协议在保持原有的通信时延的前提下进一步降低了网络能耗,延长了网络的使用寿命。作为应用实例,本文的最后介绍了一个无线传感器网络的应用项目—基于无线传感器网络的智能公交系统。阐述了该系统的整体设计,并介绍了系统无线传感器节点的软硬件设计思想。