无线多媒体传感器网络(Wireless Multimedia Sensor Networks,WMSNs)主要实现分布式监视和系统控制功能,依靠路由算法将目标区域内采集到的数据传输给用户,使用户能及时准确地获取监测信息。传统的低功耗自适应成簇分层路由协议(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)中,构建簇的过程随机性较大,节点的资源得不到充分利用,节点死亡速度较快,网络生命周期短且性能不够稳定。另外,路由的维护过程比较繁琐且会占用大量带宽。而WMSNs的特性要求好的路由协议能充分利用有限的网络资源,在数据服务质量表现上给予一定保障。本文主要研究了传感器网络中分簇结构的路由协议,提出了一个基于能效的最优簇数与二分k-means相结合的分簇算法,综合能量、距离和簇中心化三因素改善了簇头选举方式,并能自适应网络状况进行路由更新。该算法均衡了网络负载,在有限的能量下有效提高了网络的生存时间,并且在数据端到端时延和分组成功投递率上的表现也有所提升。论文主要工作包括以下内容:(1)针对传感器网络的节点分布和能量消耗模型,以最小化网络的整体能耗为目标,建立了最优的簇数。(2)针对传统LEACH分簇过程中簇头信息广播造成的资源浪费,优化了分簇的过程。以全网所有簇的距离误差平方和最小为准则,结合最优簇数量,采用二分k-means算法进行分簇。分簇结果提高了簇内节点的距离相似度,降低簇内路由开销。(3)针对现有分簇路由协议中簇头选举策略的局限性,提出了一种基于簇内节点归一化能量、节点到基站的距离和节点到簇中心距离的簇头轮换策略,能够提高簇头选举的公平性和合理性。(4)优化了每一轮路由算法中网络的更新过程。既减少不必要的重新分簇过程,又能保证簇头及时轮换。在网络生命后期自适应地调整分簇结构,以使路由算法能更好适应节点状况更差的网络环境。最后通过NS2仿真实验对提出的路由协议进行了性能验证。结果表明,在一定的传感器监测区域内,本文的路由算法大幅提升了网络生存周期,且提升了数据的传输质量。