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无线传感器网络是一个由微电子技术、无线通信、计算机技术以及传感技术和嵌入式技术等多学科融合的新兴技术,当前被广泛应用在智能家居、基础设施维护、医疗设备感测、环境监测、智慧城市等领域。由于传感器节点携带能量有限,使其组网面临许多的困难和挑战。怎样有效减少节点能耗,增加网络生存周期,对于无线传感器网络具有重要意义。因此,本文以解决节点能耗、均衡网络负载和增加数据的传输量为主要研究对象。针对同构传感器网络、异构传感器网络以及大规模网络场景分别提出了三个有效的路由算法。主要研究工作如下:(1)针对同构传感器网络,设计了一种基于时隙能量高效多跳路由算法(MHTDMA-LEACH)。该算法有效解决了传统分簇路由算法LEACH存在的簇头选取不合理、单跳通信以及能耗不均衡等问题。仿真结果表明:MHTDMA-LEACH算法能够对节点能耗进行有效的控制,使网络的稳定性和生存时间得到提高。(2)针对异构传感器网络,设计了一种基于多级能量异构反应式路由算法(RTL-HSEP)。该算法解决了异构分簇路由算法SEP在簇头选取过程中只考虑了节点的初始能量、以及在多级能量异构上不适用等问题。仿真结果表明:RTL-HSEP算法在多级能量异构网络场景下更加高效并能够更好的改善网络的生存周期。(3)针对大规模网络应用场景,设计了一种基于多跳能量异构反应式路由算法(MHRTL-HSEP)。该算法有效解决了 RTL-HSEP算法应用在大规模场景时的能耗问题。仿真结果表明:MHRTL-HSEP算法在大规模应用场景下网络的稳定性比RTL-HSEP算法更好。(4)在MATLAB仿真平台上对提出的三个路由改进算法分别进行了性能分析比较。在同构网络场景下,MHTDMA-LEACH算法相比LEACH和EEM-LEACH算法在稳定性能上分别提高了约33.4%和17.6%。在异构网络场景下,RTL-HSEP算法相比SEP、SEP-E和ESEP-E算法在网络的稳定性能上分别提高了约26.3%、23.2%以及18.6%。在大规模网络应用场景下,MHRTL-HSEP算法相比RTL-HSEP算法在网络的稳定性上提高了约15.4%。