作为物联网技术重要组成部分的无线传感网络(WSN)技术近年来得到了快速发展,其相应的理论研究日趋完善。但同时无线传感网络发展的瓶颈问题诸如节点能量有限且难于补充、通信距离受限、节点处理数据能力不足、通信速率有待提高等并非得到有效解决,而这些问题中最根本的是节点能量有限。通过路由协议优化传感网络能量分布是目前主流改进手段,而LEACH协议作为分层路由协议的奠基者和经典之作成为了研究的热点。本文对LEACH协议的基本原理及数学模型进行研究,在深入剖析了其优点与缺点的基础上,通过改进其数学模型,达到合理调度节点能量、降低节点能耗从而延长整个网络的生存周期的目的。主要创新点及研究成果包括:(1)针对基本PSO在优化LEACH协议时寻优精度不足,提出了一种区域分割的自适应变异粒子群算法(RSVPSO)。首先,该算法采用指数惯性权重并使其受到粒子具体状态调节,提高了粒子的适应性;其次,使用了区域分割的改进策略,对搜索种群进行交叉分割,大大提高了收敛速度;最后采用自适应变异策略防止粒子陷于局部最优,提高了粒子发现最优解的概率。并将RSVPSO应用于12个标准测试函数,且与主流改进算法进行了对比,有效验证了改进算法的有效性和合理性。(2)针对LEACH协议簇头分布不合理、节点通信采用单跳导致能量消耗过大等不足,在簇头形成阶段,设计了节点能量阀值和距离阈值函数与之结合,有效地提高了簇头分布的合理性和能量分布的均衡性能;同时在LEACH协议数据传输阶段,对离基站较近节点,采取直接将数据发送基站策略,并对簇内通信及簇头通信均采用单跳与多跳结合的机制,避免直接通信因距离过大而导致的能量消耗过快。(3)利用RSVPSO进一步优化其簇头选举机制以提高簇头分布的合理性,将最终改进协议与目前主流改进协议在核心指标上进行了对比,从而验证了改进协议的有效性。