工业生产过程采用无线传感网技术可以降低成本、增强设备操作的灵活性、提高管理效率、降低操作风险,但是工业过程对数据传输可靠性的严格要求制约了无线传感网在工业过程的应用。多路径路由是提高路由可靠性的有效方法。现有无线传感网多路径路由算法中,平面类型的多路径路由算法中节点路由表存储开销较大;逐层路由算法与ND(Node-Disjoint)树路由算法在路由可靠性方面存在不足,并且不支持数据包下传业务。针对上述情况,本文对无线传感网多路径可靠路由方法进行了研究,通过ND树路由与逐层路由的混合路由方法提高路由可靠性;通过拓扑地址策略TAS(TopologicalAddress Scheme)来提高路由的可靠性,并支持ND树中的数据包下传业务;通过多树并行生长的路径发现方法使得ND树构造算法具有较短的节点路径长度和较低的计算复杂度。上述理论研究能够为工程实践提供理论指导和实施依据。　　针对工业应用特点与要求,研究和开发了低功耗的无线温度变送器、无线压力变送器和4～20mA无线数据采集器,以这些无线终端测量节点为基础建立无线传感网,并与现场总线相连构成符合工业特点的有线/无线混合网络系统。采用开发的无线传感网络在现场进行了实际试用,验证了其功能和性能要求。　　本文的主要研究内容和创新点如下:　　(1)对现有的ND树构造算法以及以这些构造算法为基础的基本ND树路由算法进行深入剖析和仿真研究,总结了这些算法的特点与所存在的问题,为进一步研究可靠路由方法提供了参考和依据。　　(2)ND树作为一种适合用于可靠路由算法的基本路由结构,其现有的构造算法在计算复杂度和节点路径长度2个指标中均只侧重于一方面。由于计算复杂度会影响算法的实用性,节点路径长度影响路由过程中数据包的投递时间,本文提出了一种新的ND树构造算法MTG(Multi-Tree Growing)。通过采用多棵树并行生长的方式发现待增加路径,并对现有路径增加机制进行改进,使得MTG算法同时具有较短的节点路径长度和较低的计算复杂度。　　(3)现有多路径路由算法中,逐层路由与ND树路由具有节点的路由表存储开销小的优点,但不足之处在于:ND树路由算法中每个节点只有2个备用父节点,备用父节点较少限制了路由的可靠性;逐层路由算法中节点只将数据包转发给层次更小的邻节点,如果这些邻节点失效,数据包就不能继续路由,数据包转发方向的单一性限制了逐层路由算法的可靠性。本文提出逐层路由与ND树路由的混合路由算法HLND(Hybridscheme of Layered routing and ND tree routing),该算法利用两种不同类型的路由方式在备用父节点数与路由方向上存在的互补性,有效提高了路由过程的可靠性。　　(4)现有拓扑地址策略中,每个节点仅配置一个拓扑地址,因此在路由过程中数据转发节点根据地址策略能够找到的满足路由条件的下一跳节点数量比较有限,而可用下一跳节点较少会限制路由过程的可靠性。针对这种情况,本文提出了双地址拓扑地址策略DATAS(Dual-Address Topological Address Scheme),该策略以ND树结构为基础,给每个节点配置2个地址,DATAS地址策略能够使得数据转发节点在邻节点中找到更多满足路由条件的下一跳节点,从而提高路由可靠性。　　(5)在现有文献中,拓扑地址策略TAS主要被路由算法用于缩短数据包投递路径长度。在本文中提出了基于拓扑地址策略的可靠路由算法RRTAS(Reliable Routing based onTopological Address Scheme),TAS被用于提高路由可靠性,即:在路由过程中,路由算法根据节点的拓扑地址判断其在树结构中的逻辑关系,利用这种逻辑关系让数据包绕开失效的节点。另外,逐层路由、ND树路由以及HLND等多路径层次路由算法均不支持数据包下传业务,而RRTAS算法能够支持树结构中的数据包下传业务。　　(6)针对无线传感网的工业应用进行了实践。针对工业应用对无线测量节点的功能与能耗要求,研究和开发了低功耗的无线温度变送器、无线压力变送器和4～20mA无线数据采集器等无线终端节点,重点在节点的低功耗方面进行了研究与实现;以开发的无线终端节点为基础组成无线传感网,并与现场总线进行互连,构成符合工业特点的有线/无线混合网络系统;采用开发的无线传感网络在现场进行了实际试用,验证了其功能和性能要求。另外,针对理论部分提出的可靠路由算法对网络拓扑的要求,提出了一种节点2连通网络的部署方法,对该方法进行了分析,并采用开发的无线节点对该方法的有效性进行了验证。