近些年来,微机电系统技术、无线通信技术、数字电子技术和嵌入式系统技术的进步,极大地推动了无线传感器网络的发展。因为它具有可快速布设、无人值守、自组织性、高可靠性等特点,所以在军事和民用领域都有广阔的应用前景,无线传感器网络已经成为国际范围内的研究热点之一。本文以战场环境信息采集为应用背景,围绕无线传感器网络的关键技术展开研究。由于环境信息采集应用都要求无线传感器网络能够准确地将传感区域中采集到的数据可靠地传输到数据中心,由数据中心对数据进行处理,并将最终结果交给决策者。因此,数据汇聚是无线传感器网络要解决的关键问题之一。本文介绍了无线传感器网络特点和关键技术,讨论了无线战场信息采集网络的系统构成方案,对通信协议和操作系统进行了分析总结,‘设计实现了一种基于TinyOS操作系统的数据汇聚协议CTP (Collection Tree Protocol),在此基础上编写上层应用进行了性能测试评估。TinyOS是一种专为无线传感器网络设计的嵌入式操作系统,方便了应用的开发。CTP采用汇聚树思想,在网络中设置若干汇聚根节点,节点通过与邻居节点交换相互的链路质量估计信息来选择父节点作为下一跳,从而建立起一条可靠的到某一汇聚根节点的路由。CTP由链路估计器,路由引擎和转发引擎三个部分组成,链路估计器负责估计节点与邻居节点间的链路质量,路由引擎根据链路质量选择节点的父节点,并实时更新路由,转发引擎根据路由信息转发数据,从而完成源节点到汇聚节点的可靠的数据汇聚服务。本文详细介绍了CTP的原理和实现机制,并设计了多组仿真实验测试其性能。实验结果表明,该协议在网络规模和通信负载较小时具有良好的性能,平均时延较小,传输效率很高,基本符合无线传感器网络战场环境信息采集系统的要求。