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无线传感器网络在军事和民用领域有着广阔的应用前景,是目前一个非常活跃的研究领域。无线传感器网络的一个主要任务是传感器节点协作地感知和收集数据,并将其传送到Sink节点(或者称之为基站),交给感兴趣的用户进行处理。本文围绕无线传感器网络的数据收集问题展开研究,目标是节省网络能量和存储容量,降低网络延时,提高数据收集的效率。主要工作包括以下几个方面;(1)研究数据收集中的网内压缩问题,提出了一种基于环模型的分布式时-空小波数据压缩算法。针对传感器节点间数据存在的空间相关性,设计一种基于虚拟网格的环模型;在此环模型的基础上提出一种分布式时-空小波变换方案,同时挖掘传感数据中存在的时间相关性和空间相关性。基于环模型的分布式时-空压缩算法能够有效去除传感数据中的冗余信息,均衡并节省网络能量,降低网络延时,从而提高数据收集效率。(2)提出了一种基于最优小波变换的分布式压缩算法,并给出了数据压缩算法的一种新的性能评价模型AP。在基于最优小波变换的分布式压缩算法中,基于混合分解的分布式小波变换能利用节点的计算能力减少节点间交换数据产生小波系数的通信开销;自适应级小波变换能依据小波变换的压缩增益和由此产生的网络开销自适应地确定最优的小波变换级。AP评价模型联合考虑压缩质量、网络耗能和延时的折衷,能更加全面的评价无线传感器网络数据压缩算法的性能。(3)以基于分簇的数据收集模型为例,提出了节省存储的2DDG和3DDG算法,分别处理簇规模不同时簇头和传感器节点之间节省存储的数据收集问题。基于虚拟网格环模型的二维时-空渐进数据收集算法2DDG和基于覆盖重叠分簇方案的三维时-空渐进数据收集算法3DDG能依据小波函数和簇头的实际存储容量确定渐进传送的数据单元,使得算法对簇头的存储容量需求与传感数据总量无关,解决了簇头存储容量限制的问题。(4)考虑到多级分簇的无线传感器网络体系结构,提出了一种基于虚拟节点的簇头间数据收集算法CHDG。CHDG算法首先构建虚拟存储器、虚拟存储单元和虚拟存储块,提出虚拟节点的概念,虚拟扩充簇头节点有限的存储容量;进而建立虚拟节点之间的对应关系,形成簇头节点与簇头节点之间节省存储的渐进数据收集。CHDG算法依据虚拟存储块的大小以及虚拟节点间的对应关系确定渐进传送的数据单元,使得算法对各级簇头节点的存储需求与传感数据总量无关,具有存储有效性。(5)研究无线传感器网络中基于移动代理的数据收集问题,提出了一种基于移动代理曲线动态路由方案的数据收集算法。首先构造特定数据结构的数据报文和数据表,设计OBIC算法,获取目标传感器节点的基本信息,以及这些节点到处理节点之间的最短路径;基于这些信息设计MASR算法,求解移动代理迁移的静态最优路由节点序列,进而形成了移动代理基于曲线动态路由的数据收集算法MATDR。随着传感数据量的增加,和其它方案相比,基于移动代理曲线动态路由的数据收集算法有更小的网络耗能和延时。(6)在上述研究成果的基础上,设计并实现了一个基于TinyOS的光度和温度数据收集原型系统。系统在TinyOS自带的LEPS平面路由基础上实现了自组织成簇的数据收集路由协议,在节点中实现了基于小波变换和游程编码的数据压缩算法。系统在Micaz节点中运行,并通过Internet实时对传感器网络部署现场进行远程监控。