近年来，随着无线技术、微电子机械系统(MEMS)技术的发展，无线传感器网络技术取得了巨大的进步。传感器等信息获取技术和传送技术的进步，为无线传感器网络的发展和应用奠定了基础。无线传感器网络由于其快速布局、抗毁性强、监测精度高、覆盖区域大等特点而产生了广阔的应用前景，由此成为了当前信息领域的研究热点之一。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的十大技术之一。 在无线传感器网络中，传感器结点体积微小并采用能量有限的电池来供电，其计算能力和通信能力有限，因而节能成为无线传感器网络设计的核心。在无线传感网关键技术的研究中，除了要设计能量高效的MAC协议、路由协议以及应用层协议之外，还要设计优化的网络拓扑控制机制。对于自组织的无线传感网而言，网络的拓扑控制对网络性能影响很大。良好的拓扑控制可以提高路由协议和MAC协议的效率，为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面提供基础，有利于延长整个网络的生存时间。所以，拓扑控制也是无线传感器网络中的一个研究热点问题之一。 近年来，拓扑控制备受学者们的关注。本文分析比较了多种拓扑控制算法，针对基于最大结点度的混合能量有效分布式成簇算法(HEED-Max degree)所存在的簇头结点能耗大、网络生存时间短的不足提出了一种改进的基于功率控制和权重的成簇算法(PWC)，该算法通过选择合理的参数，确定结点的权重值并利用结点间的距离来确定结点的发射功率，而不再使每个结点均使用一跳范围的发射功率。仿真表明，基于功率控制和权重的成簇算法可以有效的减少簇头结点的能耗，延长网络的生存时间。 本文还提出了一种新的用于道路交通的无线传感网网络拓扑结构。在对道路状况进行监测时，传统的方式是将无线传感器结点随机的放置在道路上，这种方式将使整个网络传输大量的帧头、帧尾等冗余信息；并使靠近汇聚结点处的结点能耗过大。本文提出的拓扑结构采用了新的数据帧传输格式和线形置放策略，从而可减少网络负载量和冗余信息的传输，改善靠近汇聚结点处的结点能耗大的问题。仿真结果表明，该策略可以节省结点的能耗，有效延长网络的生存时间，提高了网络的吞吐量。此外，本文设计了基于嵌入式操作系统ARM7的用于道路交通监测的无线传感网网络结点机的硬件电路图、PCB硬件电路板。对基于ARM7的无线传感网网络结点机的MAC帧格式进行了优化。完成了物理层和MAC层的软件设计，构建了无线传感网的实验系统。通过结点机之间的联网通信，解决了在软件设计中遇到的一些主要问题，提出了解决方案。促进了无线传感器网络的实用化进程。