无线多媒体传感器网络(Wireless Multimedia Sensor Networks,WMSNs)用于采集、处理和传输大量音视频信息,数据传输量大、实时性高,同时要求网络可满足不同应用的服务质量要求(Quality of Service,QoS),保证多媒体数据流的可靠传输。现有WSNs路由协议大多不能直接应用于WMSNs,需要研究适合WMSNs环境下的支持QoS的路由协议。本文主要研究了 WMSNs环境下的路由协议,设计了相关算法,在OMNet++工具上构建了 WMSNs仿真模型并对文中提出的路由协议进行验证、评估。本文对WMSNs特点进行分析,总结了 WMSNs在路由设计以及性能优化方面所面临的问题。针对WMSNs网络扩展性差、能耗分布不均等问题,综合考虑节点剩余能量、可用内存以及节点与Sink间的距离,提出一种适合WMSNs的分簇算法。针对WMSNs多种应用场景,提出一种基于蚁群算法的WMSNsQoS路由协议,利用多媒体传感器节点剩余能量、传输时延、丢包率、可用内存等指标定义目标函数,动态调整数据传输路径上的信息素浓度增量,按所执行功能将蚂蚁分为前向蚂蚁、回溯蚂蚁、路由维持蚂蚁和数据蚂蚁,解决路由协议中的路由发现、拥塞控制、链路丢失以及数据传输等问题,满足具体应用的QoS要求。基于OMNet++仿真工具,设计模块化的WMSNs仿真模型,实现了仿真模型中数据生成模块、消息队列模块、无线信道模块。最后,使用该仿真模型对本文所提分簇算法与路由协议进行仿真和验证。仿真结果表明,所提分簇算法能有效降低网络能耗,延长网络生存周期。路由协议能降低网络开销和传输时延,提高数据包转发率,能够满足WMSNs环境下多种应用的QoS需求。本文研究得到了国家自然科学基金项目《无线传感器网络数据汇聚传送关键技术研究及在半干旱设施农业中的应用》(基金编号:61261001)的支持。