无线传感器网络是一种信息获取和处理的综合学科，它由大规模能量、通信处理能力、计算能力等有限的无线传感器节点自组织而成，被广泛用于环境探测、灾难救助、军事、医疗以及工业等应用领域。受节点自身的硬件限制，节点经常因为能量耗尽而失效，导致网络瘫痪。能量成为网络最重要的资源，直接关系到网络的存活时间，而传感器节点的能量主要消耗在无线通信上。因此，路由协议已成为无线传感器网络的研究热点。研究关键问题在于如何提高网络能量利用率，延长网络生命周期。本文在对分簇路由协议LEACH（low energy adaptive clustering hierarchy）协议进行深入研究的基础上，针对LEACH在选取簇头过程中，簇头数目、分布不合理以及未考虑节点剩余能量以及节点密度等缺陷，提出了一种基于节点密度的分时分簇算法PCND（Points at the Cluster algorithm based on Node Density）。首先，引入时延Tw ait，将节点剩余能量、连续未当选簇头轮数及邻居节点数作为考虑因素，提高剩余节点高且节点密度大区域节点当选簇头的概率，通过网络的最优簇头率，选取合理数量的簇头。其次，引入了竞争半径的概念，取消竞争半径内剩余能量较少节点的候选资格，避免相邻节点都成为簇头，使得簇头节点合理分布在监测区域。针对LEACH协议中，簇头直接单跳与Sink节点通信，造成簇头节点能量消耗速率过快的缺陷，提出了基于蚁群算法的簇间多跳路由算法。在数据传输阶段，引入蚁群算法与LEACH结合，综合考虑节点剩余能量、距离、数据传输时延等因素，来合理选取下一跳簇头，通过信息激素的不断更新，最终找出一条由源簇头到Sink节点的最优多跳簇间路由。本文通过MATLAB对改进算法进行仿真，并与LEACH算法进行对比，主要对网络簇头分布、50%死亡节点分布、能量消耗、网络生命周期以及Sink节点接收数据量等性能指标对比，仿真实验表明，改进算法簇头数目、分布较LEACH更均匀，能量消耗更加均衡，接收数据量提高近7倍，第一个节点死亡延迟82%，大大延长了网络寿命。