无线传感器网络是由部署在监测区域的大量微型、廉价传感器节点组成,通过无线传输方式形成一个多跳的自组织网络的网络系统。构建无线传感器网络的目的是协作地感知、监测覆盖区域内的目标,并将监测数据发布给观察者。无线传感器网络不同于互联网以及其他有线网络,它是以无线的方式传输数据,通常节点用电池供电。由于能量有限,无线传感器网络数据传输的实时性和可靠性与其他传输方式不具有可比性,往往某个节点会因为工作量过大导致该节点耗电过快而快速“死亡”,使得各个节点的能量分布失衡,进而影响到整个网络的“寿命”和数据传输的可靠性。本文研究的目的是在分析制约网络节点能量均衡性以及数据传输可靠性的诸多因素基础上，通过对中继节点设置方法、传输数据的聚合方法、传输数据的加密以及节点定位等技术的研究,旨在提高整体无线传感器网络的高能效性和数据传输的可靠性。使之在同等能量、同等功能下,实现网络寿命更长、数据传输更可靠。为了解决上述问题,本文围绕着无线传感器网络高能效性、数据传输可靠性,主要开展了四方面的研究工作。　　针对目前无线传感器网络中继节点位置设置方法存在约束条件单一、前置条件理想化、评价标准具有局限性等问题,提出了一种在监测对象与环境已经确定的前提下,合理设置中继节点的方法。该方法将中继节点布局禁区、路径不可逆、数据转送次数上限值以及中继节点通信容量等多约束条件引入现有中继节点布局模型;针对目前普遍使用的基于最小距离和评价标准的局限性问题,依据无线信号发射功率与发射接收间距的平方和成正比这一事实,提出了基于最小通信网络距离因子的布局算法评价标准,该标准可以更科学地反映节点的能量均衡状态;最后采用枚举法与贪婪寻优算法相结合的方案实现了网络构建初期中继节点的合理布局。本文在理论分析和算法论证的基础上，对关键技术进行了实验验证,证实了本算法的有效性和基于本算法构建的网络所具有的高能效性特点。　　针对目前数据聚合技术中所忽略的网络各层节点数据吞吐量不同、网络不对称性等原因造成的部分节点所分配时间过短造成其来不及完成数据传输任务,而部分节点因为所分配的时间过长造成无谓地浪费能量等现象,研究了一种中继节点延时自适应分配的数据聚合时机控制算法。该算法根据节点在网络结构中的位置,同时考虑因子节点数据吞吐量的差异造成的不同时延、并引入MAC层送信等待延时补偿,有效地减少了数据无线传输时的数据冲撞和延时过长的问题。本文在理论分析和算法论证的基础上，仿真实验证实了本算法的有效性。　　针对无线传感器网络应用环境下,数据传输存在的数据安全问题,以及目前成熟加密算法由于需要资源较多、无法在无线传感器网络环境下运行的问题,本文研究出采用两个典型混沌方程(帐篷映射和猫映射)的离散化操作,并结合Feistel网络结构以及S-box等技术实现的快速、安全且资源消耗低、适用于无线传感器网络的分组加解密算法。针对所研究算法,我们做了大量实验加以验证,本文提出的分组加密算法具有快速、安全且资源消耗低等优点,完全能够适应无线传感器网络环境的加密需求。　　针对目前基于测距定位算法对锚节点分布密度过度依赖的不足,给出了一种让一跳以外节点介入定位的方案。对于可能产生的较大误差,使用虚拟力位置校正方法对节点位置进行补偿修正。同时针对基于免测距的定位,给出了一种基于Min-Max与距离矢量路由融合的改进算法。本文在理论分析与算法论证的基础上，进行了现场实验验证。结果表明,相比于目前普遍使用的DV-hop算法,本算法可以在较低参考节点密度、不改变节点功耗的前提下实现较好的定位精确度。