无线传感器网络是由大量具有感知、计算和无线通信能力的传感器节点通过自组织形成的网络系统,具有实用性强、应用范围广、使用灵活等特点,也是多学科高度交叉的前沿研究课题,其关键技术的研究与开发是当前研究领域的热点,时间同步技术便是其中之一目前,对单跳时间同步算法的研究已趋于成熟,而对多跳时间同步算法的研究还相对比较薄弱,并且由于无线传感器网络自身的特点以及应用环境的变化莫测,现有的算法并不能较好的满足其在实际应用中的需求。基于此,本文在进行误差分析的基础上,将分簇的思想融入到高密度、大规模的传感器网络应用环境中,提出了一种新的时间同步协议。本文首先介绍了时间同步技术的国内外研究动态和基本理论,然后分析和比较了现有的几种典型算法,在此基础上,说明了传统网络的时间同步协议不适用于无线传感器网络的原因和现有无线传感器网络时间同步算法的不足之处。随后对时间同步协议TPSN进行了误差分析,指出了影响同步误差的因素,建立了同步误差的数学模型,得到了单跳同步误差服从正态分布的结论,同时还得到了多跳同步最大误差的随机过程模型及其期望、方差和上、下限,仿真实验表明了结果的正确性。在误差分析的基础上,本文利用非均匀簇头竞选方法选择簇头、广度优先生成树拓扑结构选择簇成员节点,将成对同步技术和运用概率论参数估计法对漂移和偏移进行补偿的指数时延同步技术相结合,提出了一种基于指数时延的簇状无线传感器网络时间同步协议(EBCS)。同步分为基站与簇头同步和簇内同步两个阶段。前一阶段采用成对同步技术；而在后一阶段,分别对时钟漂移和时钟偏移进行了补偿。理论和仿真实验都证明了本算法具有更高的精度和更少的功耗。无线传感器网络的同步问题涉及了路由、定位等关键技术,今后需要在硬件实验平台上验证有效后才能应用到实际的监测环境中。