无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)由外形小、能量存储有限、计算能力不足的传感器节点组成。由于节点部署的环境严苛,存储能源有限,造成网络维护工作十分困难。因此,设计出具有能量消耗均衡、容错能力优异的网络拓扑结构,提升网络的使用寿命成为促进无线传感器网络技术加速发展的助力和保障。作为网络拓扑结构的重要组成部分,网络的路由结构是WSNs具备的重要特性之一。路由结构的研究在无线传感器网络的发展历程中有着十分重要的意义。WSNs的路由结构由多个阶段构成,其中最关键的是节点成簇阶段和各簇间通信阶段。通过设计高效的路由结构,减少无线传感器网络中节点的能量消耗,最大限度的提高网络寿命是本文所要研究的重点。本文针对节点成簇和簇间通信两个关键阶段中节点信息回传,各节点能耗均衡以及检测区域数据信息多跳传递的路径选择策略等问题进行了重点研究,具体工作如下:(1)无线传感器网络分簇阶段的路由结构设计:由于经典路由协议中信息回传(即信息的无效传播)导致网络中各节点的能量浪费,严重遏制了网络寿命的延拓。针对回传造成的能量损耗以及经典LEACH协议中能量消耗不均衡问题,本文提出了一种新型的WSNs路由算法FA-LEACH。算法依据节点剩余能量信息建立簇头节点候选集,引入了前置感知区域概念,基于簇头节点的位置和方向信息,建立了评价节点重要性的指标,甄选附属于簇头节点的中继节点(即附属簇头节点)。通过有选择性的附属簇头节点的信息传递,解决信息回传问题。(2)无线传感器网络簇间通信阶段的路由结构设计:由于WSNs存在能源有限、计算资源不足等问题,只有通过各个簇头节点之间的相互合作和竞争才能达到具体应用的需求。博弈论是一种解决博弈参与方之间合作和竞争的策略选择问题,以达到收益最大化的数学理论。本文依据博弈论中纳什均衡理论收益最大化的策略选择方法,提出一种新型的基于混合纳什均衡博弈的分簇路由算法MNE。该算法在分簇阶段,通过确定前向感知区域,考虑该区域节点的能量以及位置信息在角度约束的区域确定簇头节点。通过混合纳什均衡博弈策略进行节点信息多跳传递的中继节点选择,达到节点能量均衡消耗、延长网络寿命的目的。