传感器技术、网络通信技术以及嵌入式技术的成熟极大地推动了无线传感器网络的发展，而今无线传感器网络已被广泛应用于国防军事、农业监控、环境监测、太空探索、工业监测、智能交通、智能家居以及健康护理等领域。无线传感器网络通过高效的路由协议将大量节点自组织成网络，对监测区域采集和处理数据后，将数据传输给基站。因此路由协议的高效性是保证无线传感器网络通信质量和能量有效性的基础。分簇路由扩展性强，并且在能量利用和数据传送率方面也是高效的。但是分簇路由运行一段时间后，网络中节点的能量很难均衡。而且随着网络节点的增加，路径搜索空间指数式增加，因此设计高效的路径搜索算法对解决分簇路由的问题非常重要。本文主要针对基于分簇的层次路由协议进行研究，提出了基于改进粒子群优化算法的分簇路由算法以及簇间路由算法。首先详细分析了各种无线传感器网络路由协议和粒子群优化算法。然后改进粒子群优化算法的惯性权重，使其能够在搜索前期快速准确收敛，在搜索后期精确定位，并将其应用于无线传感器网络分簇路由协议。最后提出了新的适应度函数和粒子数学模型，引入新的簇头竞争机制。适应度函数包括节点通信耗能、簇头节点的剩余能量、簇内非簇节点与簇头节点间距离和网络节点剩余能量均衡度四个适应度因子。在本文算法的迭代过程中，最优簇头通过比较粒子的适应度函数值来选择。通过和LEACH、LEACH-C、PSO-C的Matlab仿真比较，本文分簇算法NDAPSO-C不仅分簇更加均匀，而且更加节省和均衡能耗，减少空洞产生的可能，同时基站接收数据最多。在分簇完成后，为了改善以往簇间简单路由的低能量利用率，本文将单跳与多跳结合的方法应用于簇间路由。通过综合评价簇头与基站的距离、簇头能量以及簇内节点数量这三个因素来选择下一跳簇头节点。通过与LEACH-C和EEUC算法的Matlab仿真比较，本文簇间路由算法CRBED在节省并均衡能耗的同时，基站能够接收更多的数据，最终达到延长网络寿命的目的。