无线传感器网络已经成为许多日常活动中改善人们生活质量的关键性解决方案。认知无线电允许进行机会性频谱接入,且可以自主监控频谱使用,并决定哪个频段是空闲的,进而认知无线传感器网络得到越来越多的关注和研究。认知无线传感器网络的基本挑战是节点电池能量的有效利用,提高网络寿命。其中路由协议深刻影响着网络有效和有序工作。为了缓解这个问题,本文提出了稳定性路由和异构分簇路由的组合设计,以实现系统中的高效节能和快速数据通信,同时最小化控制信号开销。本文的主要研究内容为:第一,研究了在认知无线传感器网络中如何减少链路失效和能量消耗的问题。为了降低节点的能量消耗和提高数据的传输能力,提出一种基于稳定性的能效路由协议。该协议引入了稳定性因子,通过采用授权用户占用信道模型建模,并不断调整稳定性因子来研究路径选择与系统能量消耗的关系,找出一种受主用户影响最小的合理路径选择方案,减少链路失效的次数,提高数据传输能力,且保证较小的能量消耗,从而能够有效地均衡网络能量,延长网络生命周期。实验的结果与理论分析结果一致,且验证了所提出的协议在能量消耗和数据传输能力方面都具有更好的性能。第二,研究了认知无线传感器网络中增强频谱稳定和能量消耗均衡的问题。针对随机簇头选举机制造成的频谱动态变化和路由能量消耗不均衡问题,提出了一种环形的节能分簇路由协议。该协议中根据节点的不同位置形成每个环中具有相同面积的环域通信拓扑结构。然后将节点感知到的空闲信道个数作为权重来概率选举簇头,对汇聚区外其他环的簇个数进行优化,以及在域间通信时选择具有最优传输代价函数的下一跳节点,从而减少发送和接收数据包所消耗的能量,提高了协议的鲁棒性,更加平衡能源消耗。仿真结果表明,所提出的路由协议进一步提高能量效率和网络的生命周期,增强了频谱稳定性。