近年来,以低成本、低功耗为特点的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)技术,被广泛应用于科学研究、灾害预警、环境监测、战场监视、智能交通、工农业生产等领域,因而倍受学术界和工业界关注。其中,节点定位和路由协议作为无线传感器网络的关键技术,一直以来也是业界研究的热点。本文主要由两部分组成:第一部分,解决了汇聚树协议(CTP协议)在异构网络下不适用和负载不均衡的问题;提出一种异构网络下CTP协议的改进。该协议在原期望传输值(ETX)计算上添加节点能量和节点流量因子,并设计出半功能节点(RFD)专用路由转发数据。仿真结果表明,改进后的协议能有效改善原CTP协议负载不均衡的问题,并在异构网络下呈现较好的网络性能。第二部分,改进了APIT定位算法;首先为解决APIT容易出现位置误判的问题,提出一种联合分步APIT定位算法(J-APIT);该算法将APIT与基于连通性测距、RSSI测距和质心定位等技术结合起来对未知节点定位。仿真显示,该算法在锚节点分布较少的情况下,定位误差小于APIT定位算法。其次,为解决J-APIT算法定位精度受锚节点分步不均匀所影响的问题,将移动锚节点添加进去,提出一种基于移动锚节点的APIT定位算法(MJ-APIT);利用锚节点可以对网络拓扑进行调整的特性,进一步提高了节点覆盖率,减小定位误差。最后,为了提高定位精度,在前面改进的两种算法基础上,引入3D-APIT算法的概念,提出一种基于移动锚节点的3D-APIT定位算法(MJ-3D-APIT);根据3D-APIT的算法特性,减小边缘效应带来的误判,通过仿真比较,MJ-3D-APIT算法比MJ-APIT和J-APIT的定位精度和覆盖率均有提高。