无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是一种智能的数据收集网络,在生态环境监测、战场监控、城市监测等领域具有广泛的应用前景,是未来智慧城市、物联网等技术的重要信息基础设施。因为传感器节点能量极为受限,延长网络生存时间、均衡节点负载一直是无人值守无线传感器网络研究的关键问题。本文旨在通过网络拓扑优化与动态路由技术均衡节点负载,延长网络生存时间,提高网络使用效率。压缩感知是一种新兴的压缩采样技术,近年来被应用于无线传感器网络数据采集,本文提出一种压缩感知无线传感器网络混合分簇策略HCCS。HCCS将网络划分为关键区域与普通区域,分别采用平面路由与分簇路由。在关键区域,即Sink节点附近区域,关键区域节点耗尽能量将造成Sink与外围节点连接中断,导致网络瘫痪。为解决这类问题,HCCS首先对关键区域节点能耗进行建模,提出一种关键区域划分模型,以最小化关键区域平均节点能耗。然后,HCCS考虑关键区域路由策略,为均衡节点负载,HCCS提出一种最大化中继节点生存时间的数据流量分配策略(即NLMDA)。本文证明NLMDA可以通过线性规划求解。基于NLMDA,本文继而提出一种负载均衡的分布式多径平面路由算法。接下来,HCCS研究了普通区域(即距离Sink较远的区域)压缩感知网络的分簇算法设计。以优化普通区域整体能耗为目标,HCCS研究了压缩感知分簇网络的最佳均匀分簇簇头竞争半径,并提出一种基于HEED算法的多跳分簇算法。本文对HCCS进行仿真验证。仿真结果验证了关键区域划分模型的有效性,HCCS混合分簇能有效均衡压缩感知无线传感器网络节点负载,延长网络的生存时间。