无人机集群在事故搜救、国防安全、军事侦察等领域中具有广泛的应用前景。由于小型无人机群长时待命的工作特点和机载电池为主的供电方式,需要在系统的硬件、软件设计方面考虑能源的节约与均衡问题。无线移动自组织网络（Mobile Ad-hoc Network,MANET）是无人机通信组网的主要方式。无人机网络层的路由协议设计也是提升无人机节能性和改善能量消耗均衡性的途径。论文围绕能耗受限网络中的分簇路由协议展开,研究了低能耗自适应分簇多层（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH）协议及其改进协议,主要内容如下:（1）针对经典LEACH协议存在的簇首分布不均匀的问题,改进了协议的簇首选举机制。该机制在LEACH的常规簇首选举过程完毕后,利用节点对地理位置的感知,在簇首过于密集的区域进行簇首删减,稀疏区域进行补选,从而提高簇首在网络区域内的分布均匀性。仿真结果表明,改进后的选举机制可以在能耗影响不大的前提下,改善LEACH协议簇首在网络区域内的分布均匀性。（2）针对经典LEACH协议在能量均衡方面的局限性,提出了对分簇完成的网络进行簇首二次选举的改进方案。在LEACH协议分簇完成后的各个子网中,通过重新选举最适合的簇首,达到减少和均衡能量消耗的目的。设计了两种评价公式,分别涉及簇内及基站位置、剩余能量和最佳簇首位置距离、剩余能量两组参数。为了更好地找到簇首最佳位置,引入蝙蝠算法,以最佳簇首位置为待求解,簇内节点数及其位置为种群规模和初始位置。仿真结果表明,进行簇首二次选举的LEACH协议可以更好地均衡节点能耗,延长网络寿命。（3）针对经典LEACH协议在处理簇首分布问题上的不足,通过基站统一收集网络中节点的位置和能量信息,进行簇首的选举。为了快速结合位置和能量信息选举簇首,引入遗传免疫算法。通过遗传、交叉、变异和免疫过程,选出簇首。簇首适应度的评价参数为平均簇内距离、簇的规模方差和簇首平均剩余能量。仿真结果表明,基于免疫遗传算法的簇首选举方案,相较于经典LEACH协议,可以更好的延长节点和网络的工作时间。