无线传感器网络(Wireless sensor network,简称WSN)是当前信息领域新的研究热点,具有广泛的应用前景。在WSN中,节点具有通信和计算能力弱、存储空间有限、能量有限等特点,而且数量庞大。此外,由于WSN通常部署在环境恶劣或人类很难进入的环境,因此很难对节点进行更换。而数据收集是WSN中最重要的操作之一,其作用是将节点感知的数据传送到Sink节点,使用户可以进行分析和处理。在数据收集过程中,为了使节点可以长时间工作,必须有效地降低节点的能耗以保存其能量。本文旨在寻找能有效降低节点能耗、降低网络延迟、提高网络容错性和可扩展性的方法,主要研究工作包括：(1)在基于树的无汇聚数据收集中,首先证明构造一棵节点能均衡地消耗能量的数据收集树是NP完全的,然后提出一种基于树的无汇聚数据收集算法MITT。该算法利用了图论中着色的思想,通过平衡不同能量节点的子孙数量来均衡节点的能量消耗,它的近似率被证明为Ω(logn/loglogn),其中n是网络中节点的总数。仿真实验表明,与目前最好的算法相比,算法MITT在不同规模网络中均能有效地延长网络生命周期。(2)在基于树的完全汇聚数据收集中,构造一棵延迟保证且节点能均衡地消耗能量的数据收集树是属于NP完全的问题。基于树的性质：在树中加入一条边可以使边上端点的度增加1并且形成一个圈,而从圈上删除一条边则使边上端点的度减少1并打破圈；本文提出了一种基于树的数据收集算法MILD,在限定树高的条件下,通过平衡不同能量节点的度来均衡节点的能量消耗,它的近似率被证明为Q(logn)仿真实验表明,与目前最好的算法相比,在同样延迟保证的条件下,算法MITT能在不同规模网络中更有效地均衡节点的能量消耗。(3)在无法固定部署Sink节点的网络中,源节点为了避免自己死亡后数据丢失,需要将数据分发到网络中其他一部分节点上进行存储。不需要地理信息和网络中全局信息的支持,本文提出一个基于LT码的移动数据收集协议LTSIDP。该协议通过一种基于串音(Overhearing)的不等概率数据转发机制分发数据,并使节点根据LT码对数据进行存储,具有较高的可扩展性。理论分析和实验表明,与目前最好的协议相比,LTSIDP能有效降低节点的能量耗费。此外,它还能使移动Sink进入网络后只需要访问更少的节点就获得所有的源数据。(4)对于需要广播进行数据分发的移动数据收集,在分析网络中节点分布和通信模式对节点广播数据包概率的影响的基础上,本文提出了一种具有最小数据分发延迟的自适应概率广播机制。在这个机制的基础上,不需要地理信息和网络全局信息的支持,再提出了一种基于LT码的移动数据收集协议APBDP。理论分析和实验表明,与目前最好的协议相比,APBDP不仅不需要节点具有与网络规模成正比的存储空间,而且能以更低的能耗实现对数据的快速分发和编码存储。综上所述,本文对无线传感器网络中的数据收集进行了深入的研究,提出了多个能耗更低且性能更好的协议,具有较高的理论和应用价值。