作为广泛应用和备受关注的网络集成技术，无线传感器网络在人们的生活和工作中充当着重要角色，其发展前景也得到国内外工业界和学术界的高度关注。时间同步技术作为分布式网络的关键技术，在无线传感器网络的设计和应用中起着重要作用。无线传感器网络节点具有能量有限、体积受限、通信能力有限、存储空间较低等特点，传统的时间同步协议已不再适用于无线传感器网络。因此研究与无线传感器网络环境相适应的时间同步算法将具有重要的意义。本文仔细分析了现有各种无线传感器网络经典时间同步算法的原理，并针对层次型网络中节点在同步时的精度与能量消耗问题提出解决方法。其具体研究工作包括以下三个方面：①对时间同步技术的原理及现存的时间同步机制进行深入分析和研究。将经典同步算法根据节点间消息不同的交互方式分为三类同步机制，并分析各类型算法的优点和不足，为进一步的研究工作奠定理论基础。②针对现存的经典时间同步算法，节点的接收时间受时钟偏差和传输延迟的影响，与实际接收时间存在偏差，同步精度不高的问题，提出了一种基于层次型网络拓扑结构的改进层次参考时间同步算法IHRTS。该算法采用贝叶斯估计对节点接收时间进行估算，降低时钟偏差的影响，获得比较精确的同步偏移量，改善时间同步精度；采用无线信道的广播特性与双向同步机制的同步思想，使通信负载最小化，节点能耗均衡。③针对典型时间同步算法在应用于多跳无线传感器网络时主要集中于提高网络同步精度而忽略能耗、路径跳数、误差累积等问题，提出了一种基于分簇的低功耗多跳WSN层次时间同步算法CEHTS。该算法基于分簇的层次型网络结构，选取某一簇内节点与簇头进行双向同步，其邻居节点通过被动监听方式间接完成同步，减少了数据包传输数量，并通过数字签名方式保证消息在传输的安全性；引用了同步分组延迟的周期更新系数，进一步减少了报文开销。仿真结果表明，本文所建立的算法模型中，利用贝叶斯估计方法改善时间同步算法接收时间，有效地提高了层次型网络同步精度；基于分簇的低功耗多跳WSN层次时间同步算法有效地降低了能量消耗，提高了网络寿命，具良好的实用性。