无线传感器网络由随机分布在监测区域的节点组成,可应用于环境监测、军事、工业控制等领域。网络中节点规模和复杂度随着无线传感网监测应用需求而增大,对大规模无线传感网络仿真工具的要求越来越高。复杂的无线信道使得节点间的通信链路存在随机性和不稳定性,直接对网络仿真评估造成影响。以往无线传感网研究中,侧重于协议和能耗,对信道设计大都基于理想信道模型。COOJA(Contiki OS Java)作为近年来新推出的无线传感网仿真平台,可以高效的仿真上百节点的无线传感网络,但由于其信道模型并不能很好的反映真实环境中无线信道衰落特性,研究开发适用无线传感网应用环境的信道模型显得尤为重要。本文首先介绍了无线信道模型的研究进展和应用情况,分析COOJA中信道模型存在的不足,提出开发集成新的信道模型的可能性。研究了目前已有的基于实测数据统计规律建立的经典信道模型,分析它们各自适用的场景特点。本文分别从大尺度衰落和小尺度衰落两方面,研究设计适用于无线传感网应用环境的信道模型。小尺度衰落中,当信道存在视距传播时接收信号服从Rice分布,结合Clarke模型和Jakes的简化思想构建Rice信道模型,仿真验证了该思想具有服从莱斯分布的统计特性、良好的平稳性和各态历经性且具有计算量小的特点。大尺度衰落基于对数路径损耗,采用Plane-Earth模型,通过与实测双斜率模型在不同环境中的对比,给出修正,并分析了它的适用条件。最终分别设计了适应五种不同环境的信道:平坦水泥地、平坦沙地、平坦草地、低灌木丛、森林环境,但由于后两种环境中会受视距分量存在与否的影响,Plane-Earth模型不能统一描述,因而后两种环境使用单斜率模型。最后,在深入研究大无规模仿真平台COOJA的架构和仿真机制的基础上,使用Java语言设计并实现五种信道模型,完成信号强度预测、误包率计算等功能,为物理层提供信号强度指示和数据包接收判断。将信道模型集成在COOJA仿真平台中与原有信道对比,在预测值的比较上,原有信道预测模型预测值存在较大的差异;在仿真性能方面,通过建立500节点的无线传感网仿真场景,由于新的信道模型计算复杂度更高,总体仿真效率略有降低,但信道模型预测更具有合理性,可用于未来COOJA无线传感网络仿真的信道模型选择之一。