无线传感器网络由大量散布在目标区域的移动节点以自组织方式构成。节点既充当主机又充当路由器,由数据采集芯片、数据处理芯片和数据收发芯片组成,完成目标区域数据的感知、收集、存储和计算。整个网络通过节点间无线信号的多跳转发而连接,节点对收集到的数据进行处理优化,传递给网关节点,最终通过Internet或无线网络传递给用户终端。由于节点的体积有限,因而节点所携带的电池能量也非常有限,所以能量问题在无线传感器网络中备受关注,节能是网络中各种协议以及算法设计的首要目标。广播操作是无线传感器网络中最基本的数据传输方式,负责控制信息的传播、时钟同步、路由发现等重要操作。最简单的广播可以采用泛洪方式,但这种方式存在的冗余转发、信号冲突和碰撞过多,很容易引起广播风暴问题,对于能源极其有限的无线传感器网络来说,广播风暴问题的危害尤其严重。因此,高效节能的广播算法是无线传感器网络的一个研究热点。目前,国内外研究人员已纷纷提出了各具特色的广播算法来解决广播风暴问题。本文的主要研究工作如下：(1)对无线传感器网络的广播算法进行了详细的分析比较,并对集中式的基于定向天线的最小能量增量广播算法D-BIP(Directional Broadcast Incremental Power)进行深入研究,针对其采用不够灵活的固定波束定向天线模型及算法中约束条件过于单一的问题,提出了它的改进算法——基于自适应定向天线的最小能量增量广播算法A-D-BIP(Adaptive Directional Broadcast Incremental Power)。这种算法采用自适应波束定向天线模型,波束宽度和方向可以随着网络环境的不同而实时的改变。在选择转发节点时考虑了多种约束条件,比如能量限制、速度限制、超时限制等,尽量不选择容易造成网络拓扑经常变化的节点作为转发节点,从而以最节能的方式来转发广播消息。并且定期对网络拓扑进行维护,使每个节点的退出或者加入都能及时反馈到整个网络中,保证了广播消息的正确送达。(2)由于A-D-BIP算法是一种集中式广播算法,节点需要知道全网拓扑信息才能进行广播,在实际应用中往往因为计算量过大或者需要维护的网络信息过多而并不可取,针对这一问题我们提出了分布式的基于相对邻图RNG (relative neighborhood graph)的定向天线广播算法D-RBOP(Directional RNG Broadcasting Oriented Protocol)的改进算法——基于相对邻图的自适应定向天线广播算法A-D-RBOP(Adaptive Directional RNG Broadcasting Oriented Protocol)。该算法首先利用RNG算法构造相对邻图拓扑结构,在该拓扑结构上利用自适应定向天线模型进行广播,科学的选取波束的大小和方向,使算法在不同的网络环境中都表现出良好的性能。(3)最后应用MATLAB仿真平台对本文提出的A-D-BIP算法和A-D-RBOP算法进行仿真实验。首先对D-BIP算法和A-D-BIP算法的能耗、广播送达率、节点转发率等性能指标进行分析比较,得到了如下结论：A-D-BIP算法相对于D-BIP算法在保证节点转发率与送达率的同时能有效的节约能量,使全网能耗更加平衡。其次,对D-RBOP算法和A-D-RBOP设计相同的实验,并且得出同样的结论,所以更加有力的证明了的算法的正确性和优越性。