无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSNs)具有自我组织、随机分配和广泛应用的特征,在环境监测、目标确定、健康监测、危机管理、国防等领域发挥着不可替代的作用。面对不同的应用场景,需要设计不同的路由协议,由于WSNs部署环境的特殊性,在能量有限的情况下,如何保证数据传输的准确性,提高网络内各个节点对能量的使用率,延长无线传感器网络的生命周期已经成为人们关注的焦点。在此背景下,本文围绕WSNs层次路由协议展开研究,通过改进标准鲸鱼优化算法和最小生成树策略结合的方法,对LEACH协议进行优化改进,提高WSNs内部节点能量利用率、延长网络生存生命周期,具体研究内容如下:(1)针对LEACH算法存在的簇头选择不当,导致网络寿命短、节点能量利用率低等问题,引入鲸鱼优化算法对簇头选择聚类机制进行改进,提出了一种基于鲸鱼优化算法的WSNs分簇算法(CSWOA-LEACH)来优化簇头结构。(2)针对LEACH算法簇首传输路径最优化选择问题,引入最小生成树算法构建最优传输路径,形成了基于鲸鱼优化算法和最小生成树的改进算法CSWOA-NST-C。一方面提高了信息传输的能力,降低了节点的能耗,延长了网络寿命;另一方面增加了从基站接收到的数据包的数量,提高了获取网络信息的能力。最后,通过仿真实验数据分析可得:CSWOA-NST-C算法在网络生命周期、网络节点总能耗、基站接收包数等方面都优于LEACH协议。