随着无线传感器网络在现实生活中的大量应用,对无线传感器网络的跨层技术的研究也渐渐地成为了研究人员研究的热点。无线传感器网络跨层设计将系统作为一个整体来设计,解决了传统的分层设计的局限性。无线传感器网络大多数网络节点用电池进行供电,能量十分有限。因而能量有限的问题是无线传感器网络跨层设计首先要考虑的问题。而在无线传感器网络降低能量消耗的研究中,功率控制技术和时钟同步技术是无线传感器网络中非常重要的两种技术。功率控制技术在提升无线传感器网络的数据流量方面有着很大的潜力。基于功率控制技术的研究目前研究方法较多,目前的功率控制技术主要是通过增加收发器或者设计复杂的MAC层协议,来达到防止碰撞,增大网络流量的目的。本文在粗糙集理论的基础上,提出了一种简单的基于粗糙集理论的功率控制机制,可以有效的降低数据碰撞,达到提升无线传感器网络流量的目的。同步算法也是无线传感器网络研究的关键技术之一,如何找出一种能基于应用的,简单有效的同步机制是目前传感器网络研究的重点。本文提出了一种应用于无线粮情监测系统的基于后同步思想的同步机制。通过实际的应用,网络表现良好。数据传输不会出现碰撞重传等问题。文中还在此硬件的基础上提出了一种基于时钟自校正的时钟算法,经过实验对比,可以实现层次节点间的时钟同步,有很大的应用价值。本文主要内容如下：(1)介绍了无线传感器网络跨层优化技术的背景、应用和研究现状,系统地论述了跨层优化技术的原理、解决方法和优势,重点分析了无线传感器网络跨层优化的关键技术。(2)对跨层优化技术中的功率控制技术进行了介绍,分析了功率控制技术的原理,用粗糙集理论对功率控制技术进行了研究,并用NS2软件对无线传感器网络功率控制技术进行了仿真分析。(3)提出基于后同步思想的一种同步机制,并对同步算法进行了详细的介绍,在此硬件基础上研究了基于时钟自校正的同步算法。(4)时钟同步机制大都是基于应用的,设计实现了基于后同步思想的无线粮情监测系统,给出了详细的节点的软硬件设计。并给出了系统实现的环境与结果。仿真结果与系统实现表明,本文提出的功率控制算法和时钟同步算法能够很好地应用于实际的无线传感器网络环境中。在很大程度上满足了无线传感器网络的要求,具有一定的实用价值。